Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВИТИМСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ВИТИМ. ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ FACTS НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

Работа №165012

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

электроэнергетика

Объем работы161
Год сдачи2021
Стоимость4500 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
28
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Сокращенный паспорт Витимской ГЭС 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1 Общие сведения 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Сейсмологические условия 13
1.1.4 Инженерно-геологические условия 13
1.1.5 Данные по энергосистеме 13
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 14
1.3 Аналоги проектируемого гидроузла 15
2 Водно-энергетические расчёты 16
2.1 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного годов при
заданной обеспеченности стока 16
2.2 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 20
2.3 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы 23
2.4 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 25
2.5 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 27
2.6 Определение установленной мощности ГЭС и планирование капитальных
ремонтов 28
2.7 Водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС в средневодном году 29
2.8 Баланс мощности 30
2.9 Построение режимного поля 32
3 Основное и вспомогательное оборудование 34
3.1 Выбор гидротурбины по главным универсальным характеристикам 34
3.1.1 Выбор системы и типа гидротурбины 34
3.1.2 Выбор номинального диаметра рабочего колеса 34
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 37
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 40
3.4 Гидромеханический расчёт металлической спиральной камеры 42
3.5 Расчёт деталей и узлов гидротурбины 47
3.5.1 Расчёт вала на прочность 47
3.5.2 Расчёт подшипника 47
3.5.3 Выбор типа маслонапорной установки 48
3.5.4 Выбор электрогидравлического регулятора 49
4 Электрическая часть 50
4.1 Выбор структурной схемы ГЭС 50
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 51
4.2.1 Выбор синхронных генераторов 51
4.2.2 Выбор силового трансформаторов 51
4.2.3 Выбор трансформатора собственных нужд 52
4.3 Выбор количества отходящих ВЛ РУ ВН и марки проводов ВЛ 53
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании ТЭР 54
4.5 Расчёт токов КЗ для выбора электрических аппаратов 55
4.6 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режимов 57
4.7 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении
15,75 кВ 58
4.7.1 Выбор выключателей и разъединителей 58
4.7.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения 60
4.7.3 Выбор синхронизаторов и анализаторов сети 60
4.8 Выбор параметров КРУЭ 61
5 Устройства релейной защиты и автоматики 63
5.1 Технические данные защищаемого оборудования 63
5.2 Перечень защит основного оборудования 63
5.3 Расчёт номинальных токов 65
5.4 Описание защит и расчёт их уставок 65
5.4.1 Продольная дифференциальная защита 65
5.4.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 67
5.4.3 Защита от повышения напряжения 70
5.4.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок
и внешних несимметричных коротких замыканий 70
5.4.5 Защита от симметричных перегрузок 73
5.4.6 Дистанционная защита генератора 75
5.4.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 78
5.5 Выбор комплекса защит блока генератор - трансформатор 80
5.6 Таблица уставок и матрица отключений защит 80
6 Компоновка и сооружения гидроузла 83
6.1 Назначение класса ГТС 83
6.2 Проектирование сооружений напорного фронта 83
6.2.1 Определение отметки гребня плотины 83
6.2.1.1 Грунтовая плотина 83
6.2.2 Гидравлические расчёты 85
6.2.2.1 Определение ширины водосливного фронта 85
6.2.2.2 Определение отметки гребня водослива 87
6.2.2.3 Проверка пропуска поверочного расчётного расхода 88
6.2.2.4 Построение профиля водосливной грани 89
6.2.2.5 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 91
6.2.2.6 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 92
6.2.3 Пропуск расходов через донные отверстия и глубинные
водосбросы 93
6.3 Конструирование плотины 94
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 94
6.3.2 Разрезка бетонных плотин швами 95
6.3.3 Быки 95
6.3.4 Устои 95
6.3.5 Дренаж тела бетонных плотин 96
6.3.6 Галереи в теле плотины 96
6.4 Основные элементы плотины 96
6.4.1 Противофильтрационная завеса 97
6.4.2 Дренажные устройства в основании 97
6.4.3 Определение основных нагрузок на плотину 98
6.4.3.1 Вес сооружения и затворов 98
6.4.3.2 Сила гидростатического давления воды 98
6.4.3.3 Равнодействующая взвешивающего давления 99
6.4.3.4 Сила фильтрационного давления 99
6.4.3.5 Давление грунта 99
6.4.3.6 Волновое давление 101
6.4.4 Оценка прочности плотины 101
6.4.5 Критерии прочности плотины и её основания 103
6.4.6 Обоснование устойчивости плотины 104
7 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 106
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 106
7.2 Пожарная безопасность 107
7.3 Охрана труда 109
7.4 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Витимского
ГУ. Охрана труда и противопожарная безопасность 111
7.4.1 Общие сведения о районе строительства 111
7.4.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 112
7.4.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 114
7.4.4 Отходы, образующиеся при строительстве 116
7.4.5 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 117
8 Технико-экономические показатели 119
8.1 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период
эксплуатации 119
8.1.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 119
8.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 119
8.1.3 Налоговые расходы 122
8.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 123
8.3 Анализ денежных потоков с указанием укрупнённых этапов реализации
проекта 124
8.4 Оценка инвестиционного проекта 124
8.4.1 Методология, исходные данные 125
8.4.2 Коммерческая эффективность 125
8.4.3 Бюджетная эффективность 126
8.5 Анализ безубыточности 126
9 Возможность применения технологий FACTS на электростанциях 130
9.1 Актуальность применения 130
9.2 Принципиальная схема подключения СЭМК к шинам СН энергоблока 131
9.3 Условия для полного использования диапазона регулирования мощности
УШР в составе СЭМК и предупреждение перегрузки ТСН 132
9.4 Характер стабилизации напряжения на шинах СН энергоблока 133
9.5 Диапазоны нагрузки СН и номинальные мощности ТСН энергоблока на
примере ТЭЦ и КЭС
9.6 Реализация технологии FACTS в системе собственных нужд ГЭС
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Водно-энергетические расчёты
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Основное и вспомогательное оборудование
ПРИЛОЖЕНИЕ В Технико-экономические показатели
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Нагрузка на водосливную плотину
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Напряжение в контактном сечении “основание-бетон” 165
... Глава 1 отсутствует

В настоящее время во многих регионах Российской Федерации наблюдается дефицит электрической энергии, вызванный развитием экономики. Для решения данной проблемы необходимо строительство генерирующих предприятий.
Значение гидроэнергетики сложно переоценить. Наличие доступной энергии является обязательным условием обеспечения комфортной жизни человека. Цивилизация и история развития энергетики, изучение новых методов ее преобразования, изобретение новых источников неразрывно связаны. В структуре современной энергетики после тепловых электростанций, на которые приходится 62%, второе место занимают турбины, использующие силу водного потока в качестве источника энергии. Гидроэнергетика - это возможность получать энергию, используя возобновляемые ресурсы: природная мощность рек, геотермальные воды, энергия приливов.
Иркутская область является энергодефицитным регионом по электроэнергии и энергоизбыточным по мощности. Возведение Витимской ГЭС данной проблемы. Потребление электроэнергии в области в течение дня активно меняется, поскольку основным потребителем электроэнергии является население, поэтому данной системе крайне необходим мощный и маневренный источник электроэнергии. Регион богат полезными ископаемыми, для добычи которых требуется большое количество электрической энергии.
Этот регион имеет большой гидроэнергетический потенциал, в будущем имеется множество проектов ГЭС в этом регионе.
Себестоимость производства электроэнергии в кВтш на ГЭС на порядок ниже, чем на ТЭЦ и АЭС. В условиях медленного прогресса в создании альтернативных источников электроэнергии доля гидроэнергетики в энергетическом балансе страны со временем будет только возрастать, а уровень развития энергетики в свою очередь отражает достигнутый техникоэкономический потенциал страны.
Несмотря на создание водохранилищ, которые сопровождаются затоплением территорий, гидроэлектростанции являются одним из самых экологически чистых источников энергии.
В данной работе рассмотрен проект Витимской ГЭС на реке Витим. В состав проекта входит: определение установленной мощности, выбор основного и вспомогательного оборудования, расчет гидротехнических сооружений, расчет защит гидрогенератора, экономическое обоснование строительства Витимской ГЭС.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


В данной работе были рассчитаны и определены основные параметры и элементы Витимского гидроузла на реке Витим, являющимся сооружением I класса.
В ходе водно-энергетических расчетов была определена установленная мощность, равная 1148 МВт и среднемноголетняя выработка 5,01 млрд. кВ'гч.
Следующим этапом работы был выбор основного и вспомогательного оборудования, в ходе которого было определено число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы ГЭС (режимное поле по напору и расходу), на которой определены следующие напоры:
■ максимальный - 77,03 м;
■ расчетный - 65,00 м;
■ минимальный - 52,37 м;
При выборе турбин рассматривался один вариант: ПЛД90-В45. В результате расчетов был выбран оптимальный вариант с шестью гидротурбинами ПЛД9О-В45-630. По справочным данным для данной турбины с синхронной частотой вращения 115,4 об/мин подобран серийный гидрогенератор СВ-1139/140-52 с номинальной активной мощность 200 МВт.
Затем была выбрана структурная схема ГЭС с одиночными блоками и принята схема распределительного устройства на 10 присоединений (6 одиночных блока, 3 отходящие воздушные линии и 1 служебный) со схемой 3/2. По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ 250000/500, трансформаторы собственных нужд ТСЗ-6300/15,75, для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС 500/64.
Далее был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Компоновка гидроузла была принята русловой с водосбросами совмещенного типа. В состав сооружения входят:
■ левобережная грунтовая плотина;
■ левобережная бетонная плотина;
■ здание ГЭС;
■ водосливная бетонная плотина;
■ правобережная глухая бетонная плотина.
Расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
■ отметка подошвы водосливной плотины - 359,00;
■ число водопропускных отверстий - 4;
■ ширина водопропускных отверстий - 18 м;
■ отметка гребня плотины - 445,50;
■ ширина гребня - 20 м.
Для гашения кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, применяется способ свободно отброшенной струи.
Бетонная плотина разделяется по длине постоянными температурными швами на отдельные секции, для обеспечения монолитности бетона секции плотины при температурной деформации в различных частях тела плотины и при неравномерных осадках основания.
Также в этом разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основных нагрузках. В результате расчетов коэффициент надежности сооружения составляет 1,65 для основных нагрузок (нормативное значение для сооружений I класса - 1,25). Таким образом, плотина Витимского гидроузла соответствует всем требованиям надежности и другим требованиям предусмотренными СНиП.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия по охране окружающей среды, охране труда и пожарной безопасности.
По технико-экономическим расчетам были получены следующие показатели:
■ срок окупаемости - 89 месяцев;
■ себестоимость электроэнергии - 0,13 руб./кВтш;
■ удельные капиталовложения - 123179 руб./кВт.
Таким образом строительство Витимского гидроузла в настоящее время является актуальным и выгодным с точки зрения технико-экономических показателей.



1. Мосин К.Ю. Гидрология: методические указания к практическим занятиям / К.Ю. Мосин. - 2-е изд., испр. и доп. - Саяногорск; Черемушки: Сибирский федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2012. - 48 с.
2. 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. 114 с.
3. Использование водной энергии: Методические указания по выполнению курсового и дипломного проектирования / сост. Е.Ю. Затеева. - Саяногорск; Черемушки: Сибирский Федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал,
1. - 12 с.
4. Использование водной энергии. Часть 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. -106 стр.
5. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: Справочное пособие: В 2 т. / Под ред. Ю.С. Васильева, Д.С. Щавелева. - Т. 1. Основное оборудование гидроэлектростанций. - М.: Энергоатомиздат. 1988. - 400 с.
6. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: Справочное пособие: В 2 т. / Под ред. Ю.С. Васильева, Д.С. Щавелева. - Т. 2. Вспомогательное оборудование гидроэлектростанций. - М.: Энергоатомиздат. 1990. - 336 с.
7. Гидроэлектростанции России: Справочное пособие / Под ред. В.Д. Новоженина, Е.В. Невского. Типография «Институт Гидропроект», 1998. - 467 с.
8. Возобновляемая энергия. Гидроэлектростанции России. Справочник. М.И. Дворецкая, А.П. Жданова, О.Г. Гушников, И.В. Слива / под общей ред.к.т.н., В.В. Берлина. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2018. - 224 с.
9. Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. для вузов / А.А. Васильев, И.П. Крючков, Е.Ф. Наяшкова и др.; под ред. А.А. Васильева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.
10. Кох П.И., Нещеретный П.М., Чекулаев В.А. Козловые краны для гидроэлектростанций. М., «Машиностроение», 1972. - 168 с.
11. Гидроэлектростанции: Учебное пособие/В.И. Брызгалов, Л.А. Гордон. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. - 541 с.
12. СТО РусГидро 01.01.78-2012 Гидроэлектростанции. Нормы технологического проектирования. - Введ. 30.07.2012 - Москва: Федеральная гидрогенерирующая компания - РусГидро, 2012. - 290 с.
13. СТО РусГидро 04.02.75-2011 Гидроэлектростанции.
Энергоэффективность и энергосбережение. Основные требования. - Введ. 19.09.2011 - Москва: Федеральная гидрогенерирующая компания - РусГидро, 2012. - 63 с.
14. СТО 17230282.27.140.022-2008 Здания ГЭС и ГАЭС. Условия создания. Нормы и требования. - Введ. 10.01.2008 - Москва: ОАО РАО «ЕЭС России», 2008. - 43 с.
15. СТО 17330282.140.016-2008 Здания ГЭС и ГАЭС. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования. - Введ. 30.07.2008 - Москва: ОАО РАО «ЕЭС России», 2008. - 50 с.
... всего 45 источников


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ