Проектирование Пудожской ГЭС на реке Водла. Установки и системы автоматического газового и порошкового
пожаротушения, пожарной автоматики и сигнализации на
проектируемых ГЭС и РУ
ВВЕДЕНИЕ 7
СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ ПУДОЖСКОЙ ГЭС 8
Анализ исходных данных и определение внешних условий функционирования ГЭС 10
Природные условия 10
Г еографические сведения 10
Климатические условия 10
Е ЕЗ Г идрологические особенности 11
Инженерно-геологические условия 13
Энерго - экономическая характеристика региона 14
Водно-энергетический расчёт 16
Г идрологические расчёты 16
Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного годов
при заданной обеспеченности стока 16
Выбор расчётного маловодного года (Р=90%) и средневодного года
(Р=50%) 20
Обработка данных по энергосистеме 22
Построение суточных графиков нагрузки 22
Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 23
Расчёт режимов работы ГЭС без регулирования с учётом требований
водохозяйственной системы 25
Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС в маловодном
году 28
Определение установленной мощности ГЭС и планирование
капитальных ремонтов 31
Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС в среднем по
водности году 33
Выбор основного и вспомогательного оборудования 35
Выбор числа и типа агрегатов 35
Определения отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её безкавитационной работы 41
Гидромеханический расчёт и построение бетонной спиральной
камеры, и определение её геометрических размеров проточной части 43
Выбор серийного типа генератора 46
Расчёт деталей и узлов гидротурбины. Выбор типа маслонапорной
установки. Выбор электрогидравлического регулятора. Выбор кранов 47
Расчёт вала на прочность 47
Расчёт подшипника 47
Выбор типа маслонапорной установки 49
Выбор электрогидравлического регулятора 49
Электрическая часть 50
Выбор номинального напряжения линий 50
Выбор количества линий РУ ВН и сечения проводов 50
Выбор структурной схемы электрических соединений 51
Выбор основного оборудования главной схемы 52
Выбор главной схемы ГЭС 53
Расчёт токов КЗ 54 1 Трёхфазное и однофазное короткое замыкание в точке К1 на РУ ВН
54
Трёхфазное короткое замыкание в точке К2 на генераторном
напряжении 60
Выбор электрических аппаратов 61
Выбор коммутационных аппаратов генератора 62
Выбор коммутационных аппаратов КРУЭ- 220 кВ 63
Релейная защита и автоматика 66
Перечень защит основного оборудования 66
Описание защит и расчет их уставок 67
Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 67
Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (Un
(UO)) 70
Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 72
Защита обратной последовательности от несимметричных
перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 73
Защита от симметричных перегрузок (I1) 76
Дистанционная защита генератора (Z1<), (Z2<) 78
Компоновка гидроузла, выбор типа и расчёт основных сооружений 82
Проектирование сооружений напорного фронта 82
Определение отметки гребня плотины 82
Основной случай 82
Поверочный случай 83
Г идравлические расчёты 85
Определение ширины водосливного фронта. Основной расчетный
случай 85
Определение ширины водосливного фронта 85
Определение отметки гребня водослива 87
Проверка на пропуск поверочного расхода 89
Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 92
Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 94
Пропуск расходов через глубинные водосбросы 96
Конструирование плотины 97
Определение ширины подошвы плотины 97
Разрезка плотин швами 98
Быки 99
Устои 99
Галереи в теле плотины 99
Расчёт цементной завесы 99
Расчёт фильтрации 101
Основной случай 101
Поверочный случай 101
Статические расчёты плотины 102
Вес сооружения 102
Сила гидростатического давления воды 103
Сила взвешивающего и фильтрационного давления 104
Давление грунта 104
Волновое давление 105
Расчёт прочности плотины 106
Критерии прочности плотины 109
Расчёт устойчивости плотины 110
Основное сочетание нагрузок: 111
Особое сочетание нагрузок: 111
Охрана труда, пожарная безопасность и охрана природы 113
Безопасность гидротехнических сооружений 113
Пожарная безопасность 113
Охрана труда и техника безопасности 115
Мероприятия по охране природы 117
Мероприятия по подготовке зоны водохранилища, влияющие на
состояние водных ресурсов 117
Водоохранные мероприятия на гидроэлектростанции 119
Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния
Пудожского ГУ 121
Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 121
Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 122
Отходы, образующиеся при строительстве 124
Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 125
Технико-экономические показатели строительства ГЭС 126
Оценка объемов реализации электроэнергии 126
Текущие расходы по гидроузлу 127
Налоговые расходы 130
Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 131
Оценка инвестиционного проекта 132
Методология, исходные данные 132
Коммерческая эффективность 133
Установки и системы автоматического газового и порошкового
пожаротушения, пожарной автоматики и сигнализации на проектируемых ГЭС и РУ 134
Назначение автоматического пожаротушения 134
Классификация систем пожаротушения 135
Область применения автоматических установок 136
Г азовые автоматические установки 136
Порошковые автоматические установки 137
Предлагаемые технические решения, для проектируемой Пудожской
ГЭС 139
Характеристика объекта защиты 141
Газовые и порошковые огнетушащие вещества, выбор вещества ... 141
Состав оборудования газового и порошкового пожаротушения
Пудожской ГЭС 144
Характеристики и назначения приборов 145
Структурная схема и описание работы АУГП и АУПП Пудожской
ГЭС 147
ПРИЛОЖЕНИЕ А Гидрологический ряд наблюдений р. Водла в створе Пудожской ГЭС за период 1932-2012 150
гг
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Г еологический разрез реки Водла в створе
Пудожской 153
ГЭС
ПРИЛОЖЕНИЕ В Суточный график нагрузки и ИКН зимнего периода... 154
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Суточный график нагрузки и ИКН летнего 155
периода...
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ГУХ турбины ПЛ40а-В. Зеленым цветом обозначена зона работы ПЛ40а-В-530, красным цветом ПЛ40а-В- 630 156
ПРИЛОЖЕНИЕ Е ГУХ турбины ПЛ40б-В. Зеленым цветом обозначена зона работы ПЛ40б-В-500, красным цветом ПЛ40б-В- 630 157
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Проточная часть модели гидротурбины ПЛ40б-В 158
ПРИЛОЖЕНИЕ И Бетонная спиральная камера 159
ПРИЛОЖЕНИЕ К Т аблица уставок и матрица отключений защит 161
ПРИЛОЖЕНИЕ Л Эпюры нагрузок на плотину при основном случае 163
Гидроэлектростанции занимают особо важное место в современных энергетических системах, выполняя главную роль по регулированию её параметров в нестационарных режимах, а также покрывая наиболее неравномерную часть графиков нагрузки. Кроме того, низкая стоимость товарной продукции ГЭС весьма положительно сказывается на ценообразовании электроэнергии на рынке её сбыта.
Гидростанции - один из самых эффективных источников энергии. Коэффициент полезного действия гидравлических турбин достигает 95%, что существенно выше КПД турбин других типов электростанций.
В себестоимости производства электроэнергии на гидростанциях отсутствует топливная составляющая, что делает энергию более конкурентоспособной в условиях рынка.
Гидростанции являются наиболее маневренными из всех типов электростанций. Они способны при необходимости увеличивать выработку и выдаваемую мощность в течение нескольких минут, тогда как тепловым станциям для этого требуется несколько часов, а атомным - сутки. Это позволяет ГЭС покрывать пиковые нагрузки и поддерживать частоту тока в энергосистеме.
Гидроэнергетические мощности вносят ощутимый вклад в обеспечение системной надежности и в конечном итоге надежной работы всей Единой электроэнергетической системы страны.
Все эти преимущества подталкивают к строительству новых гидроэлектростанций.
В работе рассчитаны и определены основные элементы и параметры Пудожского гидроузла на реке Водла, являющимся сооружением II класса.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчетных расходов для случаев: основного обеспеченностью 0,1 % и поверочного 0,01 % равных 7669 и 4669 м3/с соответственно.
В ходе водно-энергетических расчетов была рассчитана установленная мощность, равная 319 МВт и среднемноголетняя выработка 972 млн. кВтч.
На третьем этапе было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы (режимное поле по напору и расходу), на которой определены следующие напоры:
максимальный - 39,0 м;
расчетный - 31,5 м ;
минимальный - 28,0 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий расчетному напору, составляет 755 м3/с.
При выборе турбин рассматривалось два варианта ПЛ40а-В и ПЛ40б-В. По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с четырьмя гидротурбинами ПЛ40б-В-630.
По справочным данным для выбранной турбины с синхронной частотой вращения 115,4 об/мин был подобран серийный гидрогенератор СВ-1070/145- 52 с номинальной активной мощностью 100 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с одиночными блоками и принята схема распределительного устройства на 7 присоединений (4 блока, 3 отходящих воздушных линий) ОРУ 220 кВ - "две рабочие и обходная система шин". По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ-125000/220, трансформаторы общестанционных собственных нужд ТМН-4000, для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС 240/32.
После выбора основного электрооборудования был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Компоновка гидроузла была принята русловая.
В состав сооружений входят:
водосбросная бетонная плотина с отлетом струи - 45,00 м;
глухая плотина, сопрягающая водосливную и станционную части - 18,00 м;
станционная бетонная плотина - 138,6 м;
правобережная бетонная плотина - 152,00 м;
левобережная бетонная плотина - 160,00 м.
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
ширина подошвы водосливной плотины - 30,0 м;
отметка подошвы водосливной плотины - 53,0 м;
число водосливных отверстий - 12;
ширина водосливных отверстий в свету - 14 м;
отметка гребня - 99,6 м;
ширина гребня - 19,5 м.
Также в этом разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетаниях нагрузок. В результате расчетов коэффициент надежности сооружения составляет 1,22 (нормативное значение для сооружений II класса - 1,2). Таким образом, плотина Пудожского гидроузла отвечает требованиям надежности. При расчете плотины на прочность сжимающие напряжения не превышают критических значений, растягивающие напряжения отсутствуют. Плотина отвечает всем требованиям, предусмотренными СНиП.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчетам получены следующие показатели:
срок окупаемости - 7 лет 3 месяца;
себестоимость - 0,19 руб/кВтш
удельные капиталовложения - 10 550 руб./кВт.
Таким образом, строительство Пудожской ГЭС является обоснованным, в том числе с точки зрения экономических показателей.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
