ВВЕДЕНИЕ 9
Исходные данные 10
Гидрологический ряд 10
1.2. Кривые связи 12
Кривая зависимости объёмов водохранилища от уровня воды в верхнем
бьефе 12
Кривая связи расходов и уровней в нижнем бьефе гидроузла 12
Требования участников ВХК 13
Данные по энергосистеме 14
Топография 15
Природно-климатические условия и потребители 16
Климат 16
Сейсмологические условия 16
Геология 16
Годовые графики нагрузки 16
Построение интегральных кривых нагрузки энергосистемы 18
Размещение существующих ГЭС на ИКН 19
Водно-энергетические расчеты 22
Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при заданной обеспеченности стока 22
Коэффициенты для расчетного средневодного года (Р=50%) 23
Коэффициенты для расчетного средневодного года (Р=90%) 24
Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
ВХК 25
Баланс энергии 27
Определение типа регулирования 28
Определение рабочей мощности проектируемой ГЭС в январе 28
Баланс мощности 29
Водно-энергетический расчет режима работы ГЭС с среднем по водности
году (50%) 30
Выбор оборудования 32
Режимное поле 32
Выбор системы и количества гидроагрегатов 34
Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 39
Выбор типа серийного гидрогенератора 40
Гидромеханический расчёт и построение бетонной спиральной камеры, и
определение её геометрических размеров проточной части 40
Расчёт деталей и узлов гидротурбины 43
Расчет вала на прочность 43
Расчет подшипника 43
Выбор маслонапорной установки 44
Выбор электрогидравлического регулятора 44
Электрическая часть 45
Исходные данные 45
Выбор структурной схемы электрических соединении ГЭС 45
Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 46
Выбор синхронных генераторов 46
Выбор повышающих трансформаторов для схемы с одиночным блоком. 46
Выбор повышающих трансформаторов для схемы с укрупненным
блоком 48
Выбор трансформаторов СН 49
Выбор количества отходящих воздушных линий распределительного
устройства высшего напряжения и марки проводов воздушных линий 50
Выбор главной схемы ГЭС на основании технико-экономического
расчёта 51
Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 53
Расчёт токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в главной
схеме с помощью программного обеспечения RastrWin 54
Расчёт исходных данных 54
Внесение исходных данных в программный комплекс и расчет токов
короткого замыкания на СШ и генераторном напряжении в программном комплексе «RastrWin» 55
Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 56
Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении 11
кВ 57
Выбор трансформаторов тока и напряжения 59
Выбор параметров ОРУ 59
Выбор выключателей и разъединителей 59
Выбор трансформаторов тока и напряжения 60
Релейная защита и автоматика 61
Технические данные оборудования 61
Перечень защит основного оборудования 63
Описание защит и расчет их уставок 64
Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 64
Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (Un (Uo)) . ... 67
Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 70
Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и
внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 70
Защита от симметричных перегрузок (II) 74
Дистанционная защита генератора Zl <, Z2 < 76
Защита от перегрузки обмотки ротора 79
5.5. Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 80
Компоновка гидроузла, выбор типа и расчет основных сооружений 81
Определение класса сооружения Витимской ГЭС 81
Проектирование сооружений напорного фронта 81
Определение отметки гребня плотины и гребня быка 81
Гидравлические расчеты 84
Определение ширины водосливного фронта 84
Определение отметки гребня водослива 85
Пропуск расходов через донные отверстия и аварийного водосброса 86
Построение профиля водосливной плотины 87
Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 89
Расчет водобойной стенки 90
Проверка на пропуск поверочного расхода 91
Конструирование плотины 92
Определение ширины подошвы плотины 92
Ширина плотины по гребню 92
Разрезка плотины швами 92
Быки 93
Устои 93
Дренаж тела плотины 93
Элементы подземного контура плотины 94
Галереи в теле плотины 94
Конструктивные элементы нижнего бьефа 95
Водобой 95
Рисберма 96
Определение основных нагрузок на плотину 96
Вес сооружения и затворов 96
Сила гидростатического давления воды 97
Давление грунта 98
Волновое давление 100
Оценка прочности плотины 100
Критерии прочности плотины и ее основания 102
Обоснование устойчивости плотины 103
Пожарная безопасность. Охрана труда 105
Безопасность гидротехнических сооружений, охрана труда 105
Пожарная безопасность 107
Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Витимского
гидроузла 109
Общие сведения о районе строительства 109
Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 110
Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 112
Отходы, образующиеся при строительстве 113
Лом бетонных изделий, отходы бетона в кусковой форме 114
Лом и отходы, содержащие незагрязненные черные металлы в виде
изделий, кусков, несортированные 114
Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 114
Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации... 116
Оценка объёмов реализации электроэнергии 116
Текущие расходы по гидроузлу 117
Налоговые расходы 119
Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 120
Оценка инвестиционного проекта 122
Методология, исходные данные 122
Коммерческая эффективность 123
Бюджетная эффективность 123
Анализ чувствительности 124
Повышение эффективности энергосистемы города за счет построения
интеллектуальной системы энергоресурсов 126
Определение Smart Grid 126
Цели внедрения Smart Gird в электрической сети города 126
Построение интеллектуальной энергосистемы на примере г. Уфа 126
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 134
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 136
ПРИЛОЖЕНИЕ А Водно-энергетические расчеты 139
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Основное и вспомогательное оборудование 144
ПРИЛОЖЕНИЕ В Релейная защита и автоматика 147
Энергетика играет важную роль, как для обычного потребителя, так и для всей промышленности. В настоящее время, в связи с развитием технологий растет число потребителей электрической энергии. Правильное использование ресурсов электроэнергетики создают необходимые условия для роста экономики и повышения качества жизни населения страны.
Гидроэнергетика является наиболее эффективным способом получения электроэнергии, так как имеет высокое значение коэффициента полезного действия гидротурбин. Себестоимость производства электроэнергии на гидростанциях существенно меньше, чем на атомных и тепловых станциях, так как не требуется топливная составляющая, а используется возобновляемый источник энергии - текущая вода. Изменяя скорость водяного потока можно легко контролировать производительность гидроэлектростанции, благодаря чему гидростанции являются наиболее маневренными из всех типов электростанций. Это позволяет покрывать неравномерностью часть графиков нагрузки.
Гидроэлектростанции считается экологически безопасным объектом, так как не использует нефть, газ, твердого топлива и ядерного горючего, тем самым не загрязняет атмосферу и окружающею среду.
Целью дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции и в процессе проработки, нахождение оптимальных проектных решений. В проект входят такие аспекты, как определение установленной мощности, выбор основного и вспомогательного энергетического оборудования, расчет гидротехнических сооружений, охрана окружающей среды и труда, а так же экономическое обоснование реализации проекта.
Проектирование Витимской ГЭС будет являться важной частью для социально-экономического развития, так как близлежащие территории добываются бурый и каменный уголь, железная руда, золото, каменная соль и др. Иркутская область занимает четвёртое место в России по добыче золота, 95% золота добывается в Бодайбинском районе. Строительство Витимской ГЭС решит проблему энергодефицита Бодабайского района, так как этот регион находится в перечне высоких рисков нарушения электроснабжения.
В проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Витимской ГЭС на реке Витим, который является сооружением II класса.
В водно-энергетических расчетах была рассчитана установленная мощность Витимской ГЭС, равная 260 МВт и среднемноголетняя выработка
млн.КВт-ч. Так же определена зона работы в суточных графиках нагрузки.
Определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Была построена область допустимых режимов работы по которому определены следующие напоры:
максимальный напор Hmax = 44,8 м,
расчётный напор Нрасч = 36,3 м,
минимальный напор Hmin = 28,5 м.
По результатам расчетов был определен оптимальный вариант гидротурбины ПЛ 50-В-530, с номинальным диаметром рабочего колеса Di = 5,30м.
По справочным данным для выбранной гидротурбины с синхронной частотой вращения 136,4 об/мин был подобран гидрогенератор СВ -845/140-44Т с номинальной активной мощностью 50,4 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с единичными блоками и принята схема распределительного устройства на 7 присоединений (3 ВЛЭП 220 кВ, 4 блока) ОРУ 220 кВт, , две системы сборных шин с МТТТВ.
По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: силовые трансформаторы ТРДЦН-63000/220, трансформаторы собственных нужд ТСЗ-1000/10/0,4 для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС - 400/51.
После выбора основного электрооборудования был рассмотрел перечень главных защит релейной защиты и автоматики согласно ПУЭ.
Компоновка гидроузла была выбрана приплотинная. Плотина состоит сиз следующих частей:
а) гравитационная водосливная плотина, материал бетон;
б) левобережная грунтовая ;
в) правобережная глухая бетонная;
г) станционная гравитационная плотина, материал бетон;
Для гашения кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, применяется водобойная стенка. Так же в качестве дополнительных были спроектированы донные отверстия водосбросной плотины, которые предусматриваются, как на период строительства, так и для дальнейшей эксплуатации.
Так же в этом разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины.
Во избежание недопустимо больших напряжений, появляющихся при неравномерных осадках основания и при температурных деформациях, в различных частях тела бетонной плотины, она разделена на секции постоянными температурно-осадочными швами.
Произведена оценка прочности и прочности и устойчивости плотины при основных нагрузках. В результате расчетов коэффициент надежности составляет 1,20 при нормативном значении 1,20 для II класса сооружений. Таким образом плотина Витимской ГЭС отвечает всем требованиям надежности. При расчете плотины на прочность сжимающие напряжения не превышают предельных значений, растягивающие напряжения отсутствуют.
Рассмотрены мероприятия по организации безопасности ГТС. Так же перечислены мероприятия по охране окружающей среды и в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчетам получены следующие показатели:
срок окупаемости - 153 месяца;
себестоимость - 0,61 руб/кВт-ч;
удельные капиталовложения - 94084,62 руб/кВт;
Из этого можно сделать вывод, что строительство Витимской ГЭС является целесообразной и экономически обоснованной.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
