ПРОЕКТИРОВАНИЕ УРАЛЬСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ УРАЛ. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В РЕЖИМНОМ ТРЕНАЖЕРЕ ДИСПЕТЧЕРА
|
СОКРАЩЕНИЙ ПАСПОРТ УРАЛЬСКОЙ ГЭС 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1 Общие сведения 10
1.1 Климат в районе проектируемой ГЭС 10
1.2 Гидрологические данные 10
1.4 Сейсмические условия 12
1.5 Данные по энергосистеме 12
1.6 Аналоги проектируемого гидроузла 12
2 Водно-энергетические расчеты 13
2.1 Исходные данные 13
2.2 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при
заданной обеспеченности стока 13
2.3 Выбор расчётного средневодного года (Р=50%) 13
2.4 Выбор расчетного маловодного года (Р=90%) 14
2.5 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы 15
2.6 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 16
2.7 Водно-энергетический расчет (ВЭР)режима работы ГЭС по условию
маловодного года 19
2.8 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими
гидроэлектростанциями. Определение рабочей мощности ГЭС 20
2.9 Определение рабочей мощности проектируемой ГЭС в январе 20
2.10 Определение рабочих мощностей существующей и проектируемой ГЭС в
других месяцах 21
2.11 Расчет резервов и определение установленной мощности проектируемой
ГЭС, расчет баланса мощностей 22
2.12 Водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС по условию
средневодного года 24
3 Основное и вспомогательное оборудование 26
3.1 Построение режимного поля 26
3.2 Выбор системы и типа гидротурбины 27
3.3 Выбор номинального диаметра рабочего колеса 28
3.4 Определения отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её безкавитационной работы 30
3.5 Гидромеханический расчёт и построение бетонной спиральной камеры, и
определение её геометрических размеров проточной части 31
3.6 Выбор серийного типа генератора 34
3.7 Расчёт деталей и узлов гидротурбины. Выбор типа маслонапорной установки.
Выбор электрогидравлического регулятора. Выбор кранов 35
3.7.1 Расчёт вала на прочность 35
3.7.2 Расчёт подшипника 35
3.7.3 Выбор типа маслонапорной установки 37
3.7.4 Выбор электрогидравлического регулятора 37
4 Электрическая часть 38
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений 38
4.2 Выбор основного оборудования ГЭС 38
4.2.1 Выбор силового трансформатора 38
4.2.2 Выбор трансформатора собственных нужд станции 39
4.3 Выбор количества отходящих воздушных линий РУ ВН 39
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике -экономического сравнения
вариантов 40
4.5 Расчёт токов короткого замыкания для выбора электрических аппаратов... 41
4.6 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 43
4.7 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении
13,8кВ 44
4.8 Выбор трансформаторов тока и напряжения 46
4.9 Выбор параметров ОРУ 46
4.10 Выбор ограничителей перенапряжения 46
5 Релейная защита и автоматика 47
5.1 Перечень защит основного оборудования 47
5.2 Описание защит и расчет их уставок 48
5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 48
5.2.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (Un (Uo)) ... 51
5.2.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 53
5.2.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и
внешних несимметричных коротких замыканий (12) 54
5.2.5 Защита от симметричных перегрузок(Л) 57
5.2.6 Дистанционная защита генератора Z1 <,Z2 < 59
5.2.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 62
5.3 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 64
6 Компоновка и сооружения гидроузла 65
6.1 Определение класса гидротехнического сооружения 65
6.2 Определение отметки гребня бетонной плотины 65
6.3 Гидравлические расчеты 66
6.3.1 Определение ширины водосливного фронта 67
6.3.2 Определение отметки гребня водослива 68
6.3.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 70
6.3.4 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 73
6.3.5 Расчет водобойного колодца 74
В третьем приближении полная удельная энергия: 75
6.4 Конструктивные элементы плотины 76
6.4.1 Расчет водобойной плиты 76
Толщина плиты водобоя принимается 4,45 м 78
6.4.2 Определение ширины подошвы плотины 78
6.4.3 Дренаж в теле бетонной плотины 78
6.4.4 Дренажные устройства в основании 78
6.4.5 Разрезка бетонной водосливной плотины швами 79
6.4.6 Быки 79
6.4.7 Устои 79
6.4.8 Галереи в теле плотины 79
6.4.9 Рисберма 80
6.4.10 Пропуск расходов через глубинные водосбросы 80
6.5 Статические расчеты плотины 81
6.5.1 Вес сооружения 82
6.5.2 Сила гидростатического давления воды 82
6.5.3 Сила взвешивающего и фильтрационного давления 83
6.5.4 Давление грунта 84
6.5.5 Волновое давление 85
6.6 Расчет плотности плотины 85
6.7 Критерии прочности плотины 87
6.8 Расчет устойчивости плотины 88
7 Пожарная безопасность, охрана труда, техника безопасности, мероприятия по
охране природы 90
7.1 Мероприятия по охране труда 90
7.2 Пожарная безопасность 92
7.2.1 Общие требования к пожарной безопасности 92
7.2.2 Пожарная безопасность в кабельных помещениях 93
7.3 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в зоне
строительства Уральского гидроузла 94
7.3.1 Общие сведения о районе строительства 94
7.3.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в зоне
строительства Уральского гидроузла 96
7.3.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 98
7.3.4 Отходы, образующие при строительстве 100
7.3.5 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 101
8 Технико-экономические показатели 103
8.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 103
8.2 Текущие расходы по гидроузлу 103
8.3 Налоговые расходы 105
8.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 106
8.5 Коммерческая эффективность 107
8.6 Бюджетная эффективность 108
8.7 Анализ чувствительности 108
9 Моделирование электроэнергетической системы в режимном тренажере
диспетчера 110
9.1 Введение 110
9.2 Моделирование тренировки 111
9.3 Создание тренировки 112
9.4 Заключение 116
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 118
ПРИЛОЖЕНИЕ А -В 122-130
ВВЕДЕНИЕ 9
1 Общие сведения 10
1.1 Климат в районе проектируемой ГЭС 10
1.2 Гидрологические данные 10
1.4 Сейсмические условия 12
1.5 Данные по энергосистеме 12
1.6 Аналоги проектируемого гидроузла 12
2 Водно-энергетические расчеты 13
2.1 Исходные данные 13
2.2 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при
заданной обеспеченности стока 13
2.3 Выбор расчётного средневодного года (Р=50%) 13
2.4 Выбор расчетного маловодного года (Р=90%) 14
2.5 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы 15
2.6 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 16
2.7 Водно-энергетический расчет (ВЭР)режима работы ГЭС по условию
маловодного года 19
2.8 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими
гидроэлектростанциями. Определение рабочей мощности ГЭС 20
2.9 Определение рабочей мощности проектируемой ГЭС в январе 20
2.10 Определение рабочих мощностей существующей и проектируемой ГЭС в
других месяцах 21
2.11 Расчет резервов и определение установленной мощности проектируемой
ГЭС, расчет баланса мощностей 22
2.12 Водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС по условию
средневодного года 24
3 Основное и вспомогательное оборудование 26
3.1 Построение режимного поля 26
3.2 Выбор системы и типа гидротурбины 27
3.3 Выбор номинального диаметра рабочего колеса 28
3.4 Определения отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её безкавитационной работы 30
3.5 Гидромеханический расчёт и построение бетонной спиральной камеры, и
определение её геометрических размеров проточной части 31
3.6 Выбор серийного типа генератора 34
3.7 Расчёт деталей и узлов гидротурбины. Выбор типа маслонапорной установки.
Выбор электрогидравлического регулятора. Выбор кранов 35
3.7.1 Расчёт вала на прочность 35
3.7.2 Расчёт подшипника 35
3.7.3 Выбор типа маслонапорной установки 37
3.7.4 Выбор электрогидравлического регулятора 37
4 Электрическая часть 38
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений 38
4.2 Выбор основного оборудования ГЭС 38
4.2.1 Выбор силового трансформатора 38
4.2.2 Выбор трансформатора собственных нужд станции 39
4.3 Выбор количества отходящих воздушных линий РУ ВН 39
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике -экономического сравнения
вариантов 40
4.5 Расчёт токов короткого замыкания для выбора электрических аппаратов... 41
4.6 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 43
4.7 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении
13,8кВ 44
4.8 Выбор трансформаторов тока и напряжения 46
4.9 Выбор параметров ОРУ 46
4.10 Выбор ограничителей перенапряжения 46
5 Релейная защита и автоматика 47
5.1 Перечень защит основного оборудования 47
5.2 Описание защит и расчет их уставок 48
5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 48
5.2.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (Un (Uo)) ... 51
5.2.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 53
5.2.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и
внешних несимметричных коротких замыканий (12) 54
5.2.5 Защита от симметричных перегрузок(Л) 57
5.2.6 Дистанционная защита генератора Z1 <,Z2 < 59
5.2.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 62
5.3 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 64
6 Компоновка и сооружения гидроузла 65
6.1 Определение класса гидротехнического сооружения 65
6.2 Определение отметки гребня бетонной плотины 65
6.3 Гидравлические расчеты 66
6.3.1 Определение ширины водосливного фронта 67
6.3.2 Определение отметки гребня водослива 68
6.3.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 70
6.3.4 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 73
6.3.5 Расчет водобойного колодца 74
В третьем приближении полная удельная энергия: 75
6.4 Конструктивные элементы плотины 76
6.4.1 Расчет водобойной плиты 76
Толщина плиты водобоя принимается 4,45 м 78
6.4.2 Определение ширины подошвы плотины 78
6.4.3 Дренаж в теле бетонной плотины 78
6.4.4 Дренажные устройства в основании 78
6.4.5 Разрезка бетонной водосливной плотины швами 79
6.4.6 Быки 79
6.4.7 Устои 79
6.4.8 Галереи в теле плотины 79
6.4.9 Рисберма 80
6.4.10 Пропуск расходов через глубинные водосбросы 80
6.5 Статические расчеты плотины 81
6.5.1 Вес сооружения 82
6.5.2 Сила гидростатического давления воды 82
6.5.3 Сила взвешивающего и фильтрационного давления 83
6.5.4 Давление грунта 84
6.5.5 Волновое давление 85
6.6 Расчет плотности плотины 85
6.7 Критерии прочности плотины 87
6.8 Расчет устойчивости плотины 88
7 Пожарная безопасность, охрана труда, техника безопасности, мероприятия по
охране природы 90
7.1 Мероприятия по охране труда 90
7.2 Пожарная безопасность 92
7.2.1 Общие требования к пожарной безопасности 92
7.2.2 Пожарная безопасность в кабельных помещениях 93
7.3 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в зоне
строительства Уральского гидроузла 94
7.3.1 Общие сведения о районе строительства 94
7.3.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в зоне
строительства Уральского гидроузла 96
7.3.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 98
7.3.4 Отходы, образующие при строительстве 100
7.3.5 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 101
8 Технико-экономические показатели 103
8.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 103
8.2 Текущие расходы по гидроузлу 103
8.3 Налоговые расходы 105
8.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 106
8.5 Коммерческая эффективность 107
8.6 Бюджетная эффективность 108
8.7 Анализ чувствительности 108
9 Моделирование электроэнергетической системы в режимном тренажере
диспетчера 110
9.1 Введение 110
9.2 Моделирование тренировки 111
9.3 Создание тренировки 112
9.4 Заключение 116
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 118
ПРИЛОЖЕНИЕ А -В 122-130
На сегодняшний день гидроэнергетика является одним из наиболее эффективных направлений электроэнергетики. Гидроресурсы являются возобновляемым, и наиболее экологичным источником. Использование которого позволяет снижать выбросы в атмосферу тепловых электростанций и сохранять запасы углеводородного топлива для следующих поколений. Помимо своего прямого назначения - производства электроэнергии- гидроэнергетика решает ряд дополнительных задач, важнейших для общества и государства в целом. Прямая выгода от них включает создание систем питьевого и промышленного водоснабжения, развития судоходства, создание ирригационных систем в интересах сельского хозяйства, рыборазведение, регулирования стока рек, позволяющее осуществлять паводковые мероприятия и защиту от наводнений, тем самым обеспечивая безопасность населения. Гидроэнергетика является инфраструктурой для деятельности и развития целого ряда важнейших отраслей экономики и страны в целом. Каждая введенная в эксплуатацию гидроэлектростанция становится точкой роста экономики того региона, в котором она расположена. Вокруг нее возникают производства, идет развитие промышленности, как правило, создаются новые рабочие места.
Целью дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции с применением и закреплением теоретических знаний, а также путем инженерной мысли и творческого подхода к решению конкретных задач, найти оптимальные проектные решения.
Целью дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции с применением и закреплением теоретических знаний, а также путем инженерной мысли и творческого подхода к решению конкретных задач, найти оптимальные проектные решения.
• В данной работе смоделирована ЭЭС в РТД TWR-12CAD.
• В качестве примера разработаны сценарий и прохождение тренировки по выводу в ремонт силового трансформатора.
• На основе данного тренажера разрабатывается цикл лабораторных работ по дисциплине «Электрические станции и подстанции»
• Возможно использование данного тренажёра и в изучении других дисциплин.
• Работа в режимном тренажере позволит выпускникам вуза быстрее пройти адаптацию на производстве.
• Повысится эффективность подготовки будущих электроэнергетиков.
Результаты по данной работе докладывались, а так же были опубликованы в сборниках научно технических конференций :
• «Гидроэлектростанции в 21 веке» (2018 год);
• «Гидроэлектростанции в 21 веке» ( 2019год) ;
• IX Международная научно-техническая конференция
«Электроэнергетика глазами молодежи - 2018» ( 2018 год) на базе Казанского государственного энергетического университета;
• X Международная научно-техническая конференция
«Электроэнергетика глазами молодежи- 2019» ( 2019 год) на базе Иркутского национального исследовательского технического университета.
Данная работа была удостоена диплома второй степени на конференции «Гидроэлектростанции в 21 веке » ( 2019 год).
• В качестве примера разработаны сценарий и прохождение тренировки по выводу в ремонт силового трансформатора.
• На основе данного тренажера разрабатывается цикл лабораторных работ по дисциплине «Электрические станции и подстанции»
• Возможно использование данного тренажёра и в изучении других дисциплин.
• Работа в режимном тренажере позволит выпускникам вуза быстрее пройти адаптацию на производстве.
• Повысится эффективность подготовки будущих электроэнергетиков.
Результаты по данной работе докладывались, а так же были опубликованы в сборниках научно технических конференций :
• «Гидроэлектростанции в 21 веке» (2018 год);
• «Гидроэлектростанции в 21 веке» ( 2019год) ;
• IX Международная научно-техническая конференция
«Электроэнергетика глазами молодежи - 2018» ( 2018 год) на базе Казанского государственного энергетического университета;
• X Международная научно-техническая конференция
«Электроэнергетика глазами молодежи- 2019» ( 2019 год) на базе Иркутского национального исследовательского технического университета.
Данная работа была удостоена диплома второй степени на конференции «Гидроэлектростанции в 21 веке » ( 2019 год).
