43
4.2.1 Выбор силового трансформатора 40
_4.3 Выбор количества отходящих воздушных линий 44
_4.4 Выбор схемы распределительного устройства 46
4.1 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике-экономического
расчёта 46
4.2 Вычисление начальных составляющих токов КЗ на выводах генератора и
РУ 47
4.6.1 Определение расчетных токов рабочего и утяжеленного
режима 50
4.6.2 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении
10,1 кВ 50
4.6.2.1 Выбор трансформаторов тока и напряжения 52
4.6.2.2 Выбор параметров КРУЭ 52
4.3 Выбор ограничителей перенапряжений 53
1 Релейная защита и автоматика 54
1.1 Расчет номинальных токов 54
1.2 Перечень защит основного оборудования 55
1.3 Технические данные защищаемого оборудования 56
_5.4 Описание и расчет уставок защит 58
5.4.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 58
5.4.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN
(UO)) 60
5.4.3 Защита от повышения напряжения (U1 >),(U2 >) 63
5.4.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и
внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 64
5.4.5 Защита от симметричных перегрузок (II) 68
5.4.6 Защита от перегрузки обмотки ротора 70
5.4.7 Дистанционная защита генератора Z1 <,Z2 < 71
5.1 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 75
5.2 Таблица уставок и матрица отключений защит 75
2 Компоновка и состав сооружений гидроузла 76
2.1 Проектирование сооружений напорного фронта 76
2.1.1 Определение отметки гребня плотины 76
_6.2 Гидравлические расчёты 78
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 78
6.2.2 Расчёт аварийного водосброса 80
6.2.3 Определение отметки гребня водослива 81
6.2.4 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 82
6.2.5 Построение оголовка водослива по Кригер - Офицерову 84
6.2.6 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 85
6.2.7 Расчет водобойной стенки 86
6.2.8 Определение ширины подошвы плотины 87
6.2.9 Разрезка бетонных плотин швами 90
6.2.10 Быки 90
6.2.11 Устои 90
6.2.12 Галереи и дренаж в теле плотины 90
6.2.13 Определение ширины плотины по гребню 91
6.2.14 Расчет цементационной завесы и дренажа 91
6.2.15 Водобой и рисберма 92
_6.3 Определение основных нагрузок на плотину 93
6.3.1 Вес сооружения и затворов 93
6.3.2 Сила гидростатического давления воды 94
6.3.3 Равнодействующая взвешивающего давления 95
6.3.4 Сила фильтрационного давления 95
6.3.5 Давление грунта 95
6.3.6 Волновое давление 97
_6.4 Оценка прочности плотины 97
6.1 Критерии прочности плотины и её основания 100
6.2 Обоснование устойчивости плотины 101
3 Пожарная безопасность. Охрана труда
102
3.1 Безопасность гидротехнических сооружений 102
_7.2 Требования по охране труда и техники безопасности 102
_7.3 Пожарная безопасность 103
4 Охрана окружающей среды 105
4.1 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 105
4.2 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 107
4.3 Отходы, образующиеся при строительстве 108
4.4 Водоохранные мероприятия на гидроэлектростанции в период
эксплуатации 109
5 Технико-экономическое обоснование 111
5.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 111
_9.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 112
9.1 Налоговые расходы 114
9.2 Оценка суммы прибыли 115
9.3 Оценка инвестиционного проекта 116
9.5.1 Методология и исходные данные 116
9.5.2 Показатели коммерческой эффективности проекта 117
_9.6 Анализ денежных потоков 117
6 Системы стационарного виброконтроля 119
_10.1 Назначение 119
10.1 Состав ССВК 120
10.2 Требования к системам 122
10.3 Развитие систем вибродиагностики 123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 127
ПРИЛОЖЕНИЕ А Гидрологический ряд 130
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Использование водной энергии 132
ПРИЛОЖЕНИЕ В Основное и вспомогательное оборудование ГЭС 135
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Релейная защита и автоматика
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Нагрузки 135
... Глава 1 отсутствует
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНДОМСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ КОНДОМА. СИСТЕМЫ СТАЦИОНАРНОГО ВИБРОКОНТРОЛЯ. НАЗНАЧЕНИЯ, УСТРОЙСТВО, ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ
|
43
4.2.1 Выбор силового трансформатора 40
_4.3 Выбор количества отходящих воздушных линий 44
_4.4 Выбор схемы распределительного устройства 46
4.1 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике-экономического
расчёта 46
4.2 Вычисление начальных составляющих токов КЗ на выводах генератора и
РУ 47
4.6.1 Определение расчетных токов рабочего и утяжеленного
режима 50
4.6.2 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении
10,1 кВ 50
4.6.2.1 Выбор трансформаторов тока и напряжения 52
4.6.2.2 Выбор параметров КРУЭ 52
4.3 Выбор ограничителей перенапряжений 53
1 Релейная защита и автоматика 54
1.1 Расчет номинальных токов 54
1.2 Перечень защит основного оборудования 55
1.3 Технические данные защищаемого оборудования 56
_5.4 Описание и расчет уставок защит 58
5.4.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 58
5.4.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN
(UO)) 60
5.4.3 Защита от повышения напряжения (U1 >),(U2 >) 63
5.4.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и
внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 64
5.4.5 Защита от симметричных перегрузок (II) 68
5.4.6 Защита от перегрузки обмотки ротора 70
5.4.7 Дистанционная защита генератора Z1 <,Z2 < 71
5.1 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 75
5.2 Таблица уставок и матрица отключений защит 75
2 Компоновка и состав сооружений гидроузла 76
2.1 Проектирование сооружений напорного фронта 76
2.1.1 Определение отметки гребня плотины 76
_6.2 Гидравлические расчёты 78
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 78
6.2.2 Расчёт аварийного водосброса 80
6.2.3 Определение отметки гребня водослива 81
6.2.4 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 82
6.2.5 Построение оголовка водослива по Кригер - Офицерову 84
6.2.6 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 85
6.2.7 Расчет водобойной стенки 86
6.2.8 Определение ширины подошвы плотины 87
6.2.9 Разрезка бетонных плотин швами 90
6.2.10 Быки 90
6.2.11 Устои 90
6.2.12 Галереи и дренаж в теле плотины 90
6.2.13 Определение ширины плотины по гребню 91
6.2.14 Расчет цементационной завесы и дренажа 91
6.2.15 Водобой и рисберма 92
_6.3 Определение основных нагрузок на плотину 93
6.3.1 Вес сооружения и затворов 93
6.3.2 Сила гидростатического давления воды 94
6.3.3 Равнодействующая взвешивающего давления 95
6.3.4 Сила фильтрационного давления 95
6.3.5 Давление грунта 95
6.3.6 Волновое давление 97
_6.4 Оценка прочности плотины 97
6.1 Критерии прочности плотины и её основания 100
6.2 Обоснование устойчивости плотины 101
3 Пожарная безопасность. Охрана труда
102
3.1 Безопасность гидротехнических сооружений 102
_7.2 Требования по охране труда и техники безопасности 102
_7.3 Пожарная безопасность 103
4 Охрана окружающей среды 105
4.1 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 105
4.2 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 107
4.3 Отходы, образующиеся при строительстве 108
4.4 Водоохранные мероприятия на гидроэлектростанции в период
эксплуатации 109
5 Технико-экономическое обоснование 111
5.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 111
_9.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 112
9.1 Налоговые расходы 114
9.2 Оценка суммы прибыли 115
9.3 Оценка инвестиционного проекта 116
9.5.1 Методология и исходные данные 116
9.5.2 Показатели коммерческой эффективности проекта 117
_9.6 Анализ денежных потоков 117
6 Системы стационарного виброконтроля 119
_10.1 Назначение 119
10.1 Состав ССВК 120
10.2 Требования к системам 122
10.3 Развитие систем вибродиагностики 123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 127
ПРИЛОЖЕНИЕ А Гидрологический ряд 130
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Использование водной энергии 132
ПРИЛОЖЕНИЕ В Основное и вспомогательное оборудование ГЭС 135
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Релейная защита и автоматика
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Нагрузки 135
... Глава 1 отсутствует
На данный момент в многочисленных регионах России дефицит электроэнергии. Чтобы улучшить данные показатели для регионов необходимо строительство электростанций.
С каждым годом сокращаются запасы органического топлива, и возрастают проблемы с экологией, поэтому всё больше интерес во всём мире проявляется к использованию возобновляемых энергоресурсов. Одно из первых мест занимает энергия потока воды.
Себестоимость электроэнергии на ГЭС намного ниже, чем на других электростанций. Вода в качестве источника энергии, возобновляется, в отличие от остальных энергоресурсов. Так как прогресс в создании альтернативных источников электроэнергии развивается очень медленно, то на данный момент гидроэнергетика занимает одно из первых мест в энергетическом балансе страны. Доля гидроэнергетики будет только возрастать. Исходя из этого, можно сказать что, гидроэнергетика наиболее продвинутая, развивающиеся и экологически безопасная.
На данный момент в Кемеровской области наблюдается дефицит генерирующих мощностей, так как действующих гидроэлектростанций в регионе нет. Данная проблема вызвана тем, что в регионе очень быстро развивается угольная промышленность, возводятся новые предприятия, требующие энергоресурсы.
Возведение Кондомской ГЭС будет способствовать решению данной проблемы региона. В данном регионе находятся такие крупные предприятия как «Кузбассразрезуглоль», «Кемеровский механический завод», «ЗИМ» и другие. Они в свою очередь всегда будут проявлять инициативу к дешевой электроэнергии, что сможет обеспечить проектируемая Кондомская ГЭС.
Целью бакалаврской работы является освоение основных этапов проектирования гидроэлектростанции.
С каждым годом сокращаются запасы органического топлива, и возрастают проблемы с экологией, поэтому всё больше интерес во всём мире проявляется к использованию возобновляемых энергоресурсов. Одно из первых мест занимает энергия потока воды.
Себестоимость электроэнергии на ГЭС намного ниже, чем на других электростанций. Вода в качестве источника энергии, возобновляется, в отличие от остальных энергоресурсов. Так как прогресс в создании альтернативных источников электроэнергии развивается очень медленно, то на данный момент гидроэнергетика занимает одно из первых мест в энергетическом балансе страны. Доля гидроэнергетики будет только возрастать. Исходя из этого, можно сказать что, гидроэнергетика наиболее продвинутая, развивающиеся и экологически безопасная.
На данный момент в Кемеровской области наблюдается дефицит генерирующих мощностей, так как действующих гидроэлектростанций в регионе нет. Данная проблема вызвана тем, что в регионе очень быстро развивается угольная промышленность, возводятся новые предприятия, требующие энергоресурсы.
Возведение Кондомской ГЭС будет способствовать решению данной проблемы региона. В данном регионе находятся такие крупные предприятия как «Кузбассразрезуглоль», «Кемеровский механический завод», «ЗИМ» и другие. Они в свою очередь всегда будут проявлять инициативу к дешевой электроэнергии, что сможет обеспечить проектируемая Кондомская ГЭС.
Целью бакалаврской работы является освоение основных этапов проектирования гидроэлектростанции.
Рассчитаны и определены основные элементы и параметры Кондомского гидроузла на реке Кондома, являющегося сооружением III класса.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчётных расходов.
В ходе водно-энергетических расчётов была выбрана установленная мощность, равная 89 МВт. Также был определён уровень мёртвого объёма, отметка которого составила 358,20 м. Полезный объём при отметке НПУ составил 2,6 км3. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 483,74 млн. кВт • ч.
На следующем этапе определено оптимальное число и тип гидроагрегатов гидроэлектростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы (режимное поле по напору и расходу), на которой определены следующие напоры:
максимальный - 48 м;
расчётный - 35,8 м;
минимальный - 28,5 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий расчётному напору, составляет 285 м3/с.
Выбрана гидротурбина ПЛ50-В-450. По результатам расчётов оптимальным оказался вариант с 2 гидроагрегатами, диаметрами рабочих колёс
0,1 м.
Для выбранной поворотно-лопастной турбины с синхронной частотой вращения 157,8 об/мин подобран серийный гидрогенератор ВГС 650/130-32 с номинальной активной мощностью 36 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с одиночными блоками и принята схема распределительного устройства. По справочным данным и каталогам выбрано следующее высоковольтное оборудование: силовые трансформаторы ТРДН-63000/110, трансформаторы собственных нужд ТСЗ(Л)- 1600/10,5/0,4 , для ЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС 185/24.
После был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Компоновка гидроузла - приплотинная. В состав Кондомского гидроузла входят:
- глухая левобережная грунтовая плотина;
- бетонная водосливная плотина
- станционная бетонная плотина
- глухая бетонная плотина
- здание ГЭС
На данном этапе расчётным путем определены габаритные размеры и характерные отметки водосливной плотины:
- ширина подошвы- 35 м;
- отметка подошвы - 321 м;
- число водосливных отверстий - 2;
- ширина водосливных отверстий - 4 м;
- отметка гребня плотины - 379 м.
- число глубинных водовыпусков - 2;
В этом же разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетании нагрузок. При расчёте плотины на прочность сжимающие напряжения не превышают критических значений, растягивающие напряжения отсутствуют. Таким образом, плотина Кондомской ГЭС отвечает требованиям надёжности.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчётам получены следующие показатели:
- срок окупаемости 5 лет;
- чистый приведенный доход NPV- 4781 млн. руб;
- индекс прибыльности PI-3,67;
- себестоимость электроэнергии - 0,21 руб./кВт-ч;
Из этого можно сделать вывод, что строительство Кондомской ГЭС является обоснованным, в том числе с точки зрения экономических показателей.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчётных расходов.
В ходе водно-энергетических расчётов была выбрана установленная мощность, равная 89 МВт. Также был определён уровень мёртвого объёма, отметка которого составила 358,20 м. Полезный объём при отметке НПУ составил 2,6 км3. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 483,74 млн. кВт • ч.
На следующем этапе определено оптимальное число и тип гидроагрегатов гидроэлектростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы (режимное поле по напору и расходу), на которой определены следующие напоры:
максимальный - 48 м;
расчётный - 35,8 м;
минимальный - 28,5 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий расчётному напору, составляет 285 м3/с.
Выбрана гидротурбина ПЛ50-В-450. По результатам расчётов оптимальным оказался вариант с 2 гидроагрегатами, диаметрами рабочих колёс
0,1 м.
Для выбранной поворотно-лопастной турбины с синхронной частотой вращения 157,8 об/мин подобран серийный гидрогенератор ВГС 650/130-32 с номинальной активной мощностью 36 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с одиночными блоками и принята схема распределительного устройства. По справочным данным и каталогам выбрано следующее высоковольтное оборудование: силовые трансформаторы ТРДН-63000/110, трансформаторы собственных нужд ТСЗ(Л)- 1600/10,5/0,4 , для ЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС 185/24.
После был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Компоновка гидроузла - приплотинная. В состав Кондомского гидроузла входят:
- глухая левобережная грунтовая плотина;
- бетонная водосливная плотина
- станционная бетонная плотина
- глухая бетонная плотина
- здание ГЭС
На данном этапе расчётным путем определены габаритные размеры и характерные отметки водосливной плотины:
- ширина подошвы- 35 м;
- отметка подошвы - 321 м;
- число водосливных отверстий - 2;
- ширина водосливных отверстий - 4 м;
- отметка гребня плотины - 379 м.
- число глубинных водовыпусков - 2;
В этом же разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетании нагрузок. При расчёте плотины на прочность сжимающие напряжения не превышают критических значений, растягивающие напряжения отсутствуют. Таким образом, плотина Кондомской ГЭС отвечает требованиям надёжности.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчётам получены следующие показатели:
- срок окупаемости 5 лет;
- чистый приведенный доход NPV- 4781 млн. руб;
- индекс прибыльности PI-3,67;
- себестоимость электроэнергии - 0,21 руб./кВт-ч;
Из этого можно сделать вывод, что строительство Кондомской ГЭС является обоснованным, в том числе с точки зрения экономических показателей.
