ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОСТРОМСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ УНЖА. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЕЙ БЬЕФОВ, СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
|
СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ КОСТРОМСКОЙ ГЭС ГЭС 6
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Выбор установленной мощности ГЭС на основе ВЭР 9
1.1 Топографическая основа 9
1.2 Г идрологический ряд 9
1.3 Построение кривой обеспеченности стока в створе реки 9
1.4 Потери расходов 11
1.5 Гидравлические потери 12
1.6 Ограничения расходов по ВХК 12
1.7 Энергосистема 12
1.8 Климат 13
1.9 Рельеф 13
1.10 Геология 14
1.11 Кривые связи 14
1.12 Годовые графики нагрузки 16
1.13 ВЭР без регулирования. Перераспределение стока 18
1.14 Баланс энергии 19
1.15 ВЭР 90%-водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС 20
1.16 Г арантированные мощности 22
1.17 ИКН. Выбор рабочей мощности для всех месяцев 22
1.18 Расчёт резервов и определение установленной мощности 23
1.19 Водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС 24
2 Выбор основного и вспомогательного энергетического оборудования 26
2.1 Построение режимного поля 26
2.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 28
2.3 Расчет отметки установки рабочего колеса гидротурбины 32
2.4. Расчет и построение бетонной спиральной камеры 33
2.5 Расчет вала на прочность 38
2.6 Расчёт подшипника 39
2.7 Выбор гидрогенератора 40
2.8 Выбор типа маслонапорной установки 41
2.9 Выбор электрогидравлического регулятора 41
3 Электрическая часть 42
3.1 Исходные данные для проектирования 42
3.2 Выбор структурной схемы ГЭС 42
3.3 Выбор блочных трансформаторов ВН 42
3.4 Выбор трансформатора собственных нужд станции 45
3.5 Выбор количества отходящих воздушных линий 45
3.6 Выбор главной схемы ГЭС 46
3.7 Выбор схемы РУ ВН 47
3.8 Выбор электрических аппаратов 50
3.9 Выбор электротехнического оборудования 51
3.10 Выбор электротехнического оборудования ОРУ 110кВ 52
3.11 Выбор вспомогательного оборудования 54
4 Компоновка и сооружения гидроузла 55
4.1 Проектирование бетонной водосливной плотины 55
4.2 Определение класса гидротехнического сооружения 55
4.3 Определение отметки гребня бетонной плотины 55
4.4 Гидравлические расчёты 57
4.5 Определение отметки гребня водослива 59
4.6 Проверка на пропуск поверочного расхода 61
4.7 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 64
4.8 Расчет водобойного колодца 65
4.9 Расчет водобойной плиты 67
4.10 Дренаж в теле бетонной плотины 70
4.11 Разрезка бетонной водосливной плотины швами 70
4.12 Фильтрационный расчет 71
4.13 Пропуск расходов через глубинные водосбросы 72
4.14 Статические расчёты плотины 73
4.15 Расчёт прочности плотины 77
4.16 Расчёт устойчивости плотины 80
5 Устройства РЗиА 81
5.1 Технические данные защищаемого оборудования 81
5.2 Перечень защит основного оборудования 81
5.3 Расчет номинальных токов 83
5.4 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 84
5.5 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN (UO)) 86
5.6 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 88
5.7 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок 89
5.8 Защита от симметричных перегрузок(И) 92
5.9 Дистанционная защита генератора Zl <, Z2 < 94
5.10 Защита от перегрузки обмотки ротора 97
5.11 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 99
6 Пожарная безопасность, охрана труда, техника безопасности 100
6.1 Безопасность гидротехнических сооружений 100
6.2 Охрана труда 100
6.3 Пожарная безопасность 103
6.4 Общие сведения о районе строительства 108
6.5 Фауна 109
6.6 Флора 109
6.7 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды 109
6.8 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 111
6.9. Основные мероприятия по охране окружающей среды 111
6.10 Отходы, образующиеся при строительстве 112
6.11 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды 113
7 Т ехнико-экономические показатели 115
7.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 115
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 115
7.3 Налоговые расходы 118
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности .. 119
7.5 Оценка инвестиционного проекта 121
7.6 Методология, исходные данные 121
7.7 Коммерческая эффективность 121
7.8 Бюджетная эффективность 122
7.9 Анализ чувствительности 122
8 Измерение уровней бьефов, современные технические решения 125
8.1 Назначение и область применения 125
8.2 Буйковые, поплавковые, ёмкостные уровнемеры 125
8.3 Устройство и принцип действия дальномеров 127
8.4 Устройство и принцип действия датчиков давления 128
8.5 Условия выбора устройств для измерений уровней бьефов 129
8.6 Выбор дальномеров для измерения уровней ВБ и НБ 130
8.7 Выбор датчиков давления верхнего и нижнего бьефов 131
8.8 Причины, влияющие измерения в ВБ и НБ 133
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 135
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 136
ПРИЛОЖЕНИЯ А-М 144-161
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Выбор установленной мощности ГЭС на основе ВЭР 9
1.1 Топографическая основа 9
1.2 Г идрологический ряд 9
1.3 Построение кривой обеспеченности стока в створе реки 9
1.4 Потери расходов 11
1.5 Гидравлические потери 12
1.6 Ограничения расходов по ВХК 12
1.7 Энергосистема 12
1.8 Климат 13
1.9 Рельеф 13
1.10 Геология 14
1.11 Кривые связи 14
1.12 Годовые графики нагрузки 16
1.13 ВЭР без регулирования. Перераспределение стока 18
1.14 Баланс энергии 19
1.15 ВЭР 90%-водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС 20
1.16 Г арантированные мощности 22
1.17 ИКН. Выбор рабочей мощности для всех месяцев 22
1.18 Расчёт резервов и определение установленной мощности 23
1.19 Водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС 24
2 Выбор основного и вспомогательного энергетического оборудования 26
2.1 Построение режимного поля 26
2.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 28
2.3 Расчет отметки установки рабочего колеса гидротурбины 32
2.4. Расчет и построение бетонной спиральной камеры 33
2.5 Расчет вала на прочность 38
2.6 Расчёт подшипника 39
2.7 Выбор гидрогенератора 40
2.8 Выбор типа маслонапорной установки 41
2.9 Выбор электрогидравлического регулятора 41
3 Электрическая часть 42
3.1 Исходные данные для проектирования 42
3.2 Выбор структурной схемы ГЭС 42
3.3 Выбор блочных трансформаторов ВН 42
3.4 Выбор трансформатора собственных нужд станции 45
3.5 Выбор количества отходящих воздушных линий 45
3.6 Выбор главной схемы ГЭС 46
3.7 Выбор схемы РУ ВН 47
3.8 Выбор электрических аппаратов 50
3.9 Выбор электротехнического оборудования 51
3.10 Выбор электротехнического оборудования ОРУ 110кВ 52
3.11 Выбор вспомогательного оборудования 54
4 Компоновка и сооружения гидроузла 55
4.1 Проектирование бетонной водосливной плотины 55
4.2 Определение класса гидротехнического сооружения 55
4.3 Определение отметки гребня бетонной плотины 55
4.4 Гидравлические расчёты 57
4.5 Определение отметки гребня водослива 59
4.6 Проверка на пропуск поверочного расхода 61
4.7 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 64
4.8 Расчет водобойного колодца 65
4.9 Расчет водобойной плиты 67
4.10 Дренаж в теле бетонной плотины 70
4.11 Разрезка бетонной водосливной плотины швами 70
4.12 Фильтрационный расчет 71
4.13 Пропуск расходов через глубинные водосбросы 72
4.14 Статические расчёты плотины 73
4.15 Расчёт прочности плотины 77
4.16 Расчёт устойчивости плотины 80
5 Устройства РЗиА 81
5.1 Технические данные защищаемого оборудования 81
5.2 Перечень защит основного оборудования 81
5.3 Расчет номинальных токов 83
5.4 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 84
5.5 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN (UO)) 86
5.6 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 88
5.7 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок 89
5.8 Защита от симметричных перегрузок(И) 92
5.9 Дистанционная защита генератора Zl <, Z2 < 94
5.10 Защита от перегрузки обмотки ротора 97
5.11 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 99
6 Пожарная безопасность, охрана труда, техника безопасности 100
6.1 Безопасность гидротехнических сооружений 100
6.2 Охрана труда 100
6.3 Пожарная безопасность 103
6.4 Общие сведения о районе строительства 108
6.5 Фауна 109
6.6 Флора 109
6.7 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды 109
6.8 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 111
6.9. Основные мероприятия по охране окружающей среды 111
6.10 Отходы, образующиеся при строительстве 112
6.11 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды 113
7 Т ехнико-экономические показатели 115
7.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 115
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 115
7.3 Налоговые расходы 118
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности .. 119
7.5 Оценка инвестиционного проекта 121
7.6 Методология, исходные данные 121
7.7 Коммерческая эффективность 121
7.8 Бюджетная эффективность 122
7.9 Анализ чувствительности 122
8 Измерение уровней бьефов, современные технические решения 125
8.1 Назначение и область применения 125
8.2 Буйковые, поплавковые, ёмкостные уровнемеры 125
8.3 Устройство и принцип действия дальномеров 127
8.4 Устройство и принцип действия датчиков давления 128
8.5 Условия выбора устройств для измерений уровней бьефов 129
8.6 Выбор дальномеров для измерения уровней ВБ и НБ 130
8.7 Выбор датчиков давления верхнего и нижнего бьефов 131
8.8 Причины, влияющие измерения в ВБ и НБ 133
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 135
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 136
ПРИЛОЖЕНИЯ А-М 144-161
Гидроэнергетика и альтернативные источники энергии становятся все актуальнее. Сжигание нефти и угля сопряжено с большими расходами, в то время как использование энергии воды не требует затрат на топливо, средства уходят лишь на строительство и ремонт. При этом у ГЭС отсутствуют вредные выбросы, что положительно сказывается на экологии. Кроме того, ГЭС намного эффективнее как маневренная мощность для Единой энергосистемы: их можно запустить за пару минут, тогда как для запуска котлов ТЭЦ потребуются многие часы, а атомные электростанции запускаются сутками. Большинство ГЭС в России контролирует компания РусГидро, где при реформе РАО «ЕЭС России» были сосредоточены основные гидрогенерирующие активы страны. Эта компания объединяет более 70 объектов возобновляемой энергетики и по суммарной мощности электростанций является крупнейшей в России.
Россия обладает крупнейшим гидропотенциалом, полное освоение, которого позволило бы полностью отказаться от других источников электроэнергии. К сожалению, большая часть неиспользованного гидропотенциала сосредоточена в труднодоступных районах. В России на ГЭС вырабатывается почти 16% всей энергии. В настоящее время на территории страны работают 102 гидростанции мощностью свыше 100 МВт. Развитые страны уже практически полностью использовали свой гидропотенциал.
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 дипломной работе спроектирована гидроэлектростанция с наиболее подходящими оборудованием, сооружениями, их компоновкой.
Россия обладает крупнейшим гидропотенциалом, полное освоение, которого позволило бы полностью отказаться от других источников электроэнергии. К сожалению, большая часть неиспользованного гидропотенциала сосредоточена в труднодоступных районах. В России на ГЭС вырабатывается почти 16% всей энергии. В настоящее время на территории страны работают 102 гидростанции мощностью свыше 100 МВт. Развитые страны уже практически полностью использовали свой гидропотенциал.
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 дипломной работе спроектирована гидроэлектростанция с наиболее подходящими оборудованием, сооружениями, их компоновкой.
Проектируемая Костромская ГЭС в Костромской области будет является стратегией социально-экономического развития края. Так как на территории Костромской области существуют готовые отраслевые территориальные производственные комплексы, имеющие хороший конкурентный потенциал во всероссийском, а по отдельным направлениям — в международном масштабе. К числу таких комплексов относятся: ювелирный; центр химической промышленности; машиностроительный комплекс; судостроительный комплекс; мясомолочные комплексы на западе и юге области; лесной и лесоперерабатывающий комплексы на востоке региона. Предприятия области являются лидерами в России по производству нефтегазового и грузоподъёмного оборудования, деталей цилиндро-поршневой группы, элементов микропроцессорной системы управления двигателем. Источником энергии, которых будет проектируемая ГЭС. Так же на ГЭС может обеспечивать труднодоступные поселения. Проектируемая ГЭС положительно повлияет на развитие региона.
В проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Костромской ГЭС на реке Унжа, являющимся сооружением II класса.
В ходе водно-энергетических расчетов была рассчитана установленная мощность, и среднемноголетняя выработка.
Было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Плотина Костромского гидроузла отвечает требованиям надежности. 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.
Строительство Костромской ГЭС в настоящее время является актуальным.
В проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Костромской ГЭС на реке Унжа, являющимся сооружением II класса.
В ходе водно-энергетических расчетов была рассчитана установленная мощность, и среднемноголетняя выработка.
Было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Плотина Костромского гидроузла отвечает требованиям надежности. 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.
Строительство Костромской ГЭС в настоящее время является актуальным.
