СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ ДЕБЕДСКОГОЙ ГЭС-2 8
ВВЕДЕНИЕ 10
1 Общая часть 11
1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 11
1.2 Гидрологические данные 11
2 Водно-энергетические расчеты 12
2.1 Исходные данные 12
2.2 Выбор расчётного средневодного и маловодного года 12
2.3 Кривые связи 14
2.3.1 Нижний бъеф 14
2.3.2 Верхний бъеф 15
2.4 Суточный график нагрузки 16
2.5 Определение типа регулирования 17
2.6 Перераспределение стока маловодного года 17
2.7 Водно-энергетический расчет режима работы ГЭС по условию
маловодного года 20
2.8 Баланс мощности 23
2.9 Определение установленной мощности ГЭС 24
2.10 Капитальный ремонт оборудования 25
2.11 Водно-энергетический расчет режима работы ГЭС для средневодного
года, определение среднемноголетней выработки 25
3 Выбор основного и вспомогательного оборудования 28
3.1 Режимное поле 28
3.2 Выбор системы и типа гидротурбин 29
3.3 Выбор номинального диаметра рабочего колеса 30
3.4 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения ее безкавитационной работы 33
3.5 Гидромеханический расчет и построение плана металлической
спиральной камеры. Определение ее геометрических размеров проточной части 35
3.6 Расчет деталей и узлов гидротурбины. Выбор МНУ, генератора и ЭГР 39
3.6.1 Расчет деталей и узлов гидротурбины 39
3.6.2 Выбор типа маслонапорной установки 40
3.6.3 Выбор генератора и расчёт установленной мощности ГЭС 41
3.6.4 Выбор электрогидравлического регулятора 41
4 Компановка и сооружения гидроузла 42
4.1 Определение класса сооружения 42
4.2 Определение отметки гребня плотины 42
4.3 Гидравлический расчет бетонной водосливной плотины 44
4.3.1 Определение ширины водосливного фронта 44
4.3.2 Определение отметки гребня водослива 46
4.3.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 47
4.3.4 Расчет донного водосброса 49
4.3.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 50
4.4 Конструирование бетонной водосливной плотины 51
4.4.1 Определение ширины подошвы водосливной плотины 51
4.4.2 Разрезка плотины швами 52
4.4.3 Быки 52
4.4.4 Галереи в теле бетонной плотины 52
4.4.5 Дренаж тела бетонной плотины 52
4.4.6 Элементы подземного контура плотины и нижнего бъефа 53
4.5 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 55
4.5.1 Определение нагрузок на плотину, для основного случая 55
4.5.2 Вес сооружения 55
4.5.3 Сила гидростатического давления воды 56
4.5.4 Равноднействующая взвешивающего давления 56
4.5.5 Сила фильтрационного давления 56
4.5.6 Давления грунта 57
4.5.7 Волновое воздействие 58
4.6 Оценка прочности плотины, для основного случая 59
4.6.1 Определение напряжений 59
4.6.2 Критерии прочности плотины 61
4.6.3 Расчёт устойчивости плотины 62
4.7 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 62
4.7.1 Определение нагрузок на плотину, для поверочного случая 62
4.7.2 Вес сооружения 63
4.7.3 Сила гидростатического давления воды 63
4.7.4 Равнодействующая взвешивающего давления 64
4.7.5 Сила фильтрационного давления 64
4.7.6 Давления грунта 65
4.7.7 Волновое воздействие 66
4.8 Оценка прочности плотины, для поверочного случая 66
4.8.1 Определение напряжений 66
4.8.2 Критерии прочности плотины 68
4.8.3 Расчёт устойчивости плотины 69
4.9 Расчёт водобоя на всплытие 70
5 Разбивка сооружений на периоды и этапы возведения 71
5.1 I этап строительства - возведение сооружений в котловане I очереди, необходимых для перекрытия русла 71
5.1.1 Гидравлический расчет пропуска стротительных расходов I очереди
через стесненное русло 72
5.1.2 Конструкция перемычек 73
5.1.3 Технология возведения перемычек 74
5.1.4 Пропуск строительных расходов I очереди 75
5.1.5 Определяем отметку перемычек II очереди 76
5.1.6 Возведение сооружений в котловане I очереди 77
5.1.7 Осушение котлована I очереди 77
5.1.8 Водопонижение котлована I очереди 78
5.1.9 Разработка котлована I очереди 78
5.2 Буровзрывные работы 79
5.3 Производство земляных работ 80
5.3.1 Деривационный тоннель 82
5.4 Производство бетонных работ 83
5.4.1 Приготовление бетонной смеси 83
5.4.2 Опалубочные работы 83
5.4.3 Арматурные работы 84
5.4.4 Бетонные работы 84
5.4.5 Транспортировка бетонной смеси 85
5.4.6 Состав мероприятий по подготовке блоков к бетонированию 86
5.4.7 Подготовка оснований блоков 87
5.4.8 Уплотнение бетонной смеси 87
5.4.9 Уход за бетоном 88
5.5 II этап - перекрытие русла 89
5.6 III этап - возведение сооружений в котловане II очереди, наполнение
водохранилища до отметок пуска первого агрегата; наращивание сооружений и наполнение водохранилища до проектных отметок с последующим пуском второго агрегата 90
5.7 Строительный генеральный план 91
5.8 Выводы по календарному графику 91
6 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации .. 92
6.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 92
6.2 Налоговые расходы 94
6.3 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности .... 95
6.4 Оценка инвистиционного проекта 96
6.4.1 Коммерческая эффективность 96
6.5 Бюджетная эффективность 97
6.6 Анализ чувствительности 97
7 Охрана труда, пожарная безопасность 99
7.1 Мероприятия по охране труда 99
7.2 Пожарная безопасность 100
7.2.1 Общие требования к пожарной безопасности 100
7.3 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Дебедской
ГЭС-П 101
7.3.1 Общие сведения о районе строительства 101
7.3.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 102
7.3.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 104
7.3.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 106
7.3.5 В период эксплуатации ГЭС основными мероприятиями по охране
окружающей среды являются: 106
7.3.6 Отходы образующиеся при строительстве 106
8 Разработка правил эксплуатации ГТС проектируемой ГЭС 108
8.1 Краткая характеристика района расположения гидротехнических
сооружений, данные о сейсмичности района 108
8.2 Краткая характеристика гидротехнических сооружений 108
8.3 Краткая характеристика материалов для гидротехнических сооружений,
их оснований и береговых примыканий (зоны бетонирования, марки бетона и характеристики грунтов) 109
8.4 Перечень основных перекрытий, площадок, берм и мостов с указанием
их отметок, допустимых нагрузок и дорожных габаритов 110
8.5 Режимы эксплуатации гидротехнических сооружений, порядок
эксплуатации гидротехнических сооружений при пропуске половодий и паводков 111
8.5.1 Порядок эксплуатации ГТС при нормальных условиях работы 111
8.5.2 Порядок эксплуатации ГТС при пропуске половодий и паводков . 112
8.5.3 Порядок эксплуатации ГТС в морозный период 114
8.5.4 Порядок эксплуатации ГТС в аварийных условиях 115
8.6 Порядок подготовки и проведения ремонта гидротехнических
сооружений 116
8.7 Краткая гидрологическая характеристика используемых водных
ресурсов (водотока) и водохозяйственная схема ГЭС 116
8.8 Бытовые среднемноголетние даты (половодья - начало, пик и окончание;
появления шуги; замерзания бьефа) 116
8.9 Значения характерных бытовых расходов воды при весеннем половодье
в створе ГЭС (среднемноголетний из максимальных наблюденных, среднемесячные расходы воды, максимальный и минимальный из наблюденных расходов) 117
8.10 Значения максимальных расходов, пропускаемых через каждое
сооружение, включая турбины ГЭС, при нормальном и форсированном подпорных уровнях 117
8.11 Отметки предельных и рабочих уровней бьефов ГЭС 120
8.12 Тарировочные характеристики водопропускных отверстий 120
8.13 Состав и объем эксплуатационного контроля за состоянием и работой
гидротехнических сооружений 120
8.14 Перечень основных контролируемых количественных и качественных
показателей состояния гидротехнических сооружений 121
8.15 Ведомость и исполнительные схемы размещения всей контрольно -
измерительной аппаратуры (КИА) для наблюдения за состоянием гидротехнических сооружений и контроля за режимом водотока 123
8.16 Методики выполнения измерений по КИА, методика обработки и анализа
данных наблюдений 124
8.17 Графики (регламенты) осмотров гидротехнических сооружений, ведения наблюдений и измерений с указанием производящих их должностных лиц 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 128
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Водно-энергетические расчеты 130
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Основное и вспомогательное оборудование 131
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Основное и вспомогательное оборудование 132
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Основное и вспомогательное оборудование 133
Гидроэлектростанции занимают особо важное место в современных энергетических системах, выполняя главную роль по регулированию ее 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 97%, 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. Гидростанции 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 все Единой электроэнергетической системы страны.
Все эти преимущества подталкивают к строительству новых гидроэлектростанци
В работе представлен расчёт параметров Дебедского гидроузла на реке Дебед с максимальной высотой бетонной плотины 30 м и шириной по гребню 546 м. Сооружение гидроузла принадлежит к II классу.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расходов обеспеченностью 0,1% и 0,01%. Так же было определено значение строительного расхода. Значения всех вычисленных на данном этапе расходов: Q0,i% = 120 м3/с, Qo,0i% = 131 м3/с.
На этапе водно-энергетических расчётов выбрана установленная мощность проектируемо станции, которая составила 110 МВт, а также определена зона ее работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 1102 м. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составляет 467 млн.кВтч-ч.
Также было построено режимное поле и определены напоры:
- минимальный (147,8 м);
- расчетный (148,5 м);
- максимальный (152,5 м).
Из полученного диапазона изменения напора по справочным материалам были подобраны возможные типы гидротурбин. После сравнения рабочих зон турбин, принята к установке гидротурбина РО170а-В-200 при числе агрегатов равном 2.
Произведен расчет основных размеров генератора типа СВ-430/210-14 с номинальной мощностью 68,75 MBA и синхронной частотой вращения 428,6 об/мин.
На следующем этапе определены состав, тип и компоновка основных сооружений. В состав гидроузла входят следующие подпорные сооружения (считая от правого берега):
- Глухая бетонная правобережная плотина;
- Водосбросная бетонная плотина;
- Глухая бетонная левобережная плотина;
- Водоприемник;
- Деривационный тоннель;
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
- отметка гребня водослива 1103,0 м;
- отметка подошвы плотины 1078,0 м;
- количество водосливных отверстий - 2;
В качестве гасителей энергии потока выступает водобойная плита.
Также в этом разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетании нагрузок. По результатам оценки плотина Дебедского гидроузла отвечает требованиям надёжности.
В соответствии c действующим законодательством рассмотрены мероприятия по охране труда и противопожарной безопасности. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчётам получены следующие показатели:
- удельные показатели - 65051,5 руб./кВт;
- индекс прибыльности - 1,12
- себестоимость производства электроэнергии - 0,37 руб./кВтЛч;
- срок окупаемости станции 11 лет c начала строительства.
Анализируя полученные в ходе расчета данные можно сказать, что проект экономически эффективен.
1. Использование водной энергии: учебное пособие в задачах и упражнениях. Ч. 1. Водно-энергетические расчеты режимов ГЭС /сост. Ю.А. Секретарев, А.А. Жданович, Е.Ю. Затеева, С.В. Митрофанов. - Саяногорск; Черемушки: Сибирский федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2014;
2. Выбор параметров ГЭС. А.Ю Александровский, Е.Ю Затеева, Б.И. Синаев. СШФ КГТУ, Саяногорск, 2005;
3. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: Справочное пособие: В 2т./Под ред. Ю.С. Василева, Д.С. Щавелева. - Т.2. Энергоатомиздат,1990. 366с;
4. СТО 17230282.27.140.022-2008 «Здания ГЭС и ГАЭС. Условия создания. Нормы и требования» - Введ. 30.10.2008 - Москва: ОАО РАО «ЕЭС России», 2008 - 42с Гидроэлектростанции: Учебное пособие/ В.И. Брызгалов, Л.А. Гордон. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. 541 с;
5. Справочник гидроэлектростанций России: Справочное пособие/ Под ред. В.Д. Новоженин. Типография АО «Институт Гидропроект», 1998. 467с;
6. Выбор параметров ГЭС: Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию гидротехнических объектов/ Сост. А.Ю. Александровский, Е.Ю. Затеева, Б.И. Силаев; СШФ КГТУ. -Саяногорск, 2005.114с;
7. СТО РусГидро 02.03.131-2015 «Гидроэлектростанции. Методика определения критериев безопасности для декларируемых гидротехнических сооружений» - Введ. 11.03.2016 - Москва: ОАО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева», 2016;
8. СТО 70238424.27.140.035-2009 «Гидроэлектростанции. Мониторинг и оценка технического состояния гидротехнических сооружений в процессе эксплуатации. Нормы и требования» - Введ. 31.12.2009 - Москва: ОАО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева», 2009;
9. СП 58.13330.2012 Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33 -01-2003 (с Изменением N 1), «Свод правил. Гидротехнические сооружения. Основные положения» - Введ. 01.01.2013 - Москва: ОАО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева», 2013;
10. СП 14.13330.2014 Строительство в сейсмических районах СНиП II- 7-81* (актуализированного СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» (СП 14.13330.2011)) (с Изменением N 1), «Свод правил. Строительство в сейсмических районах» - Введ. 01.06.2014 - Институт: ОАО «НИЦ Строительство», 2014;
11. МСН СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»,
«Строительные нормы и правила Российской Федерации. Строительная климатология» - Введ. 01.01.2000 - Научно исследовательский институт строительной физики (НИИСФ), 2000;
12. СП 40.13330.2012 «Плотины бетонные и железобетонные». Актуализированная редакция СНиП 2.06.06-85 (с Изменениями N 1, 2), «Свод правил. Плотины бетонные и железобетонные» - Введ. 01.01.2013 - Москва: ОАО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева», 2013;
13. Пособие к СНиП 2.03.01-84 «Проектирование бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры» - Введ. 01.03.2001 - Москва: ОАО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева», 2001;
14. СТО 02.01.80-2012 «Гидротехнические сооружения ГЭС и ГАЭС.Правила эксплуатации. Нормы и требования» - Введ - 25.07.2012 - Москва: ОАО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева», 2012;
15. СП 34.13330.2012 «Автомобильные дороги» Введ. 01.07.2013 - Технический комитет по стандартизации ТК 465 «Строительсво» , 2013.