ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИЛЬМУРСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ГИЛЮЙ. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ГЭС
|
Сокращенный паспорт Гильмурской 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
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 13
1.3 Аналоги проектируемого гидроузла 14
2 Водно-энергетические расчёты 15
2.1 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного годов при
заданной обеспеченности стока 15
2.2 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 18
2.3 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы 19
2.4 Водно-энергетический расчёт ГЭС годового регулирования при заданной
отдаче воды в нижний бьеф 20
2.5 Баланс энергии 22
2.6 Водно-энергетический расчёт в маловодном году 22
2.7 Определение рабочих мощностей ГЭС 23
2.8 Определение установленной мощности ГЭС. Расчёт резервов и
планирование капитальных ремонтов оборудования 24
2.9 Баланс мощностей 25
2.10 Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС в среднем по
водности году 26
2.11 Построение режимного поля 26
3 Основное и вспомогательное оборудование 28
3.1 Выбор гидротурбины по главным универсальным характеристикам 28
3.1.1 Выбор системы и типа гидротурбины 28
3.1.2 Выбор номинального диаметра рабочего колеса 28
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 31
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 33
3.4 Гидромеханический расчёт бетонной спиральной камеры 33
3.5 Расчёт деталей и узлов гидротурбины 34
3.5.1 Расчёт вала на прочность 34
3.5.2 Расчёт подшипника 35
3.5.3 Выбор типа маслонапорной установки 36
3.5.4 Выбор электрогидравлического регулятора 36
4 Электрическая часть 37
4.1 Выбор структурной схемы ГЭС 37
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 38
4.2.1 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с одиночным
блоком 38
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с укрупнённым
блоком 39
4.2.3 Выбор трансформатор собственных нужд 40
4.3 Выбор количества отходящих ВЛ РУ ВН и марки проводов ВЛ 40
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании ТЭР 41
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 43
4.6 Расчёт токов КЗ для выбора электрических аппаратов 43
4.6.1 Расчёт исходных данных 43
4.6.2 Внесение исходных данных в программный комплекс и расчёт токов
короткого замыкания на СШ и генераторном напряжении в программном комплексе «RastrWin» 44
4.7 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режимов 45
4.8 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении
10,1 кВ 46
4.8.1 Выбор выключателей и разъединителей 46
4.8.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения 47
4.8.3 Выбор синхронизаторов и анализаторов сети 47
5 Устройства релейной защиты и автоматики 48
5.1 Технические данные защищаемого оборудования 48
5.2 Перечень защит основного оборудования 48
5.3 Расчёт номинальных токов 50
5.4 Описание защит и расчёт их уставок 50
5.4.1 Продольная дифференциальная защита 50
5.4.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 53
5.4.3 Защита от повышения напряжения 55
5.4.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок
и внешних несимметричных коротких замыканий 55
5.4.5 Защита от симметричных перегрузок 58
5.4.6 Дистанционная защита генератора 60
5.4.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 64
5.5 Выбор комплекса защит блока генератор - трансформатор 65
5.6 Талица уставок и матрица отключений защит 66
6 Компоновка и сооружения гидроузла 68
6.1 Назначение класса ГТС 68
6.2 Проектирование сооружений напорного фронта 68
6.2.1 Определение отметки гребня бетонной плотины 68
6.2.2 Гидравлические расчёты 70
6.2.3 Пропуск расходов через донные отверстия и глубинные
водосбросы 78
6.3 Конструирование плотины 79
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 79
6.3.2 Разрезка бетонных плотин швами 79
6.3.3 Быки 80
6.3.4 Устои 80
6.3.5 Дренаж тела бетонных плотин 80
6.3.6 Галереи в теле плотины 80
6.4 Основные элементы плотины 81
6.4.1 Конструирование отдельных элементов подземного контура
плотины 81
6.5 Обоснование безопасности и надёжности бетонной плотины 82
6.5.1 Определение основных нагрузок на плотину 82
6.5.2 Оценка прочности плотины 86
6.5.3 Критерии прочности плотины и её основания 89
6.5.4 Обоснование устойчивости плотины 89
7 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 91
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 91
7.2 Пожарная безопасность 92
7.3 Охрана труда 93
7.4 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Гильмурского
ГУ. Охрана труда и противопожарная безопасность 95
7.4.1 Общие сведения о районе строительства 95
7.4.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 97
7.4.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 99
7.4.4 Отходы, образующиеся при строительстве 100
7.4.5 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 101
8 Технико-экономические показатели 103
8.1 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период
эксплуатации 103
8.1.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 103
8.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 104
8.1.3 Налоговые расходы 106
8.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 108
8.3 Анализ денежных потоков с указанием укрупнённых этапов реализации
проекта 109
8.4 Оценка инвестиционного проекта 109
8.4.1 Методология, исходные данные 109
8.4.2 Коммерческая эффективность 110
8.4.3 Бюджетная эффективность 110
8.5 Анализ чувствительности 111
9 Совершенствование системы оперативного обслуживания оборудования
ГЭС 114
9.1 Основные положения по организации оперативного обслуживания и
ремонта оборудования, зданий и сооружений гидроэлектростанций 114
9.2 Нормы и требования к организации производственных процессов
технического обслуживания 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 122
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 124
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Водно-энергетические расчёты 127
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Основное и вспомогательное оборудование 138
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Технико-экономические показатели 142
... нет 1 главы
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
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 13
1.3 Аналоги проектируемого гидроузла 14
2 Водно-энергетические расчёты 15
2.1 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного годов при
заданной обеспеченности стока 15
2.2 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 18
2.3 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы 19
2.4 Водно-энергетический расчёт ГЭС годового регулирования при заданной
отдаче воды в нижний бьеф 20
2.5 Баланс энергии 22
2.6 Водно-энергетический расчёт в маловодном году 22
2.7 Определение рабочих мощностей ГЭС 23
2.8 Определение установленной мощности ГЭС. Расчёт резервов и
планирование капитальных ремонтов оборудования 24
2.9 Баланс мощностей 25
2.10 Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС в среднем по
водности году 26
2.11 Построение режимного поля 26
3 Основное и вспомогательное оборудование 28
3.1 Выбор гидротурбины по главным универсальным характеристикам 28
3.1.1 Выбор системы и типа гидротурбины 28
3.1.2 Выбор номинального диаметра рабочего колеса 28
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 31
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 33
3.4 Гидромеханический расчёт бетонной спиральной камеры 33
3.5 Расчёт деталей и узлов гидротурбины 34
3.5.1 Расчёт вала на прочность 34
3.5.2 Расчёт подшипника 35
3.5.3 Выбор типа маслонапорной установки 36
3.5.4 Выбор электрогидравлического регулятора 36
4 Электрическая часть 37
4.1 Выбор структурной схемы ГЭС 37
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 38
4.2.1 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с одиночным
блоком 38
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с укрупнённым
блоком 39
4.2.3 Выбор трансформатор собственных нужд 40
4.3 Выбор количества отходящих ВЛ РУ ВН и марки проводов ВЛ 40
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании ТЭР 41
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 43
4.6 Расчёт токов КЗ для выбора электрических аппаратов 43
4.6.1 Расчёт исходных данных 43
4.6.2 Внесение исходных данных в программный комплекс и расчёт токов
короткого замыкания на СШ и генераторном напряжении в программном комплексе «RastrWin» 44
4.7 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режимов 45
4.8 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении
10,1 кВ 46
4.8.1 Выбор выключателей и разъединителей 46
4.8.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения 47
4.8.3 Выбор синхронизаторов и анализаторов сети 47
5 Устройства релейной защиты и автоматики 48
5.1 Технические данные защищаемого оборудования 48
5.2 Перечень защит основного оборудования 48
5.3 Расчёт номинальных токов 50
5.4 Описание защит и расчёт их уставок 50
5.4.1 Продольная дифференциальная защита 50
5.4.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 53
5.4.3 Защита от повышения напряжения 55
5.4.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок
и внешних несимметричных коротких замыканий 55
5.4.5 Защита от симметричных перегрузок 58
5.4.6 Дистанционная защита генератора 60
5.4.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 64
5.5 Выбор комплекса защит блока генератор - трансформатор 65
5.6 Талица уставок и матрица отключений защит 66
6 Компоновка и сооружения гидроузла 68
6.1 Назначение класса ГТС 68
6.2 Проектирование сооружений напорного фронта 68
6.2.1 Определение отметки гребня бетонной плотины 68
6.2.2 Гидравлические расчёты 70
6.2.3 Пропуск расходов через донные отверстия и глубинные
водосбросы 78
6.3 Конструирование плотины 79
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 79
6.3.2 Разрезка бетонных плотин швами 79
6.3.3 Быки 80
6.3.4 Устои 80
6.3.5 Дренаж тела бетонных плотин 80
6.3.6 Галереи в теле плотины 80
6.4 Основные элементы плотины 81
6.4.1 Конструирование отдельных элементов подземного контура
плотины 81
6.5 Обоснование безопасности и надёжности бетонной плотины 82
6.5.1 Определение основных нагрузок на плотину 82
6.5.2 Оценка прочности плотины 86
6.5.3 Критерии прочности плотины и её основания 89
6.5.4 Обоснование устойчивости плотины 89
7 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 91
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 91
7.2 Пожарная безопасность 92
7.3 Охрана труда 93
7.4 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Гильмурского
ГУ. Охрана труда и противопожарная безопасность 95
7.4.1 Общие сведения о районе строительства 95
7.4.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 97
7.4.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 99
7.4.4 Отходы, образующиеся при строительстве 100
7.4.5 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 101
8 Технико-экономические показатели 103
8.1 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период
эксплуатации 103
8.1.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 103
8.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 104
8.1.3 Налоговые расходы 106
8.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 108
8.3 Анализ денежных потоков с указанием укрупнённых этапов реализации
проекта 109
8.4 Оценка инвестиционного проекта 109
8.4.1 Методология, исходные данные 109
8.4.2 Коммерческая эффективность 110
8.4.3 Бюджетная эффективность 110
8.5 Анализ чувствительности 111
9 Совершенствование системы оперативного обслуживания оборудования
ГЭС 114
9.1 Основные положения по организации оперативного обслуживания и
ремонта оборудования, зданий и сооружений гидроэлектростанций 114
9.2 Нормы и требования к организации производственных процессов
технического обслуживания 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 122
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 124
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Водно-энергетические расчёты 127
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Основное и вспомогательное оборудование 138
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Технико-экономические показатели 142
... нет 1 главы
Потребление электроэнергии является неотъемлемым условием существования человечества. В настоящее время количество потребителей электрической энергии стремительно расчёт за счёт развития технологий, в связи с этим, необходимо наращивать генерирующие мощности. Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях различного типа.
Гидроэлектростанции занимают фундаментальное место в современных энергосистемах, выполняя основную роль регулирования их параметров в нестабильных режимах, а также покрывая пиковые части графиков нагрузки.
Амурская область так же, как и другие регионы Российской Федерации на сегодняшний день интенсивно развивается. Энергосистема области становится остродефицитной. Собственное производство электроэнергии в регионе составляет около 37% от общего потребления. Потребление электроэнергии в округе в течение дня активно меняется, поскольку основным потребителем электроэнергии является население, поэтому данной системе крайне необходим мощный и маневренный источник электроэнергии.
Этот регион также имеет уникальную речную систему, но их гидроэнергетический потенциал ещё использован не полностью.
Все это способствует созданию на территории области современной мощной гидроэлектростанции, которая решит практически все проблемы электроэнергетики этой области. Также стоит отметить экологическую составляющую вопроса. Несмотря на создание водохранилищ, которые сопровождаются затоплением территорий, гидроэлектростанции являются одним из самых экологически чистых источников энергии. Также создание водохранилища позволит осуществить регулирование стока реки, что позволить контролировать паводки и половодья в данном регионе.
В данной работе рассмотрен проект Гильмурской ГЭС на реке Гилюй. В состав проекта входит: определение установленной мощности, выбор основного и вспомогательного оборудования, расчёт гидротехнических сооружений, расчет защит гидрогенератора, экономическое обоснование строительства Гильмурской ГЭС.
Гидроэлектростанции занимают фундаментальное место в современных энергосистемах, выполняя основную роль регулирования их параметров в нестабильных режимах, а также покрывая пиковые части графиков нагрузки.
Амурская область так же, как и другие регионы Российской Федерации на сегодняшний день интенсивно развивается. Энергосистема области становится остродефицитной. Собственное производство электроэнергии в регионе составляет около 37% от общего потребления. Потребление электроэнергии в округе в течение дня активно меняется, поскольку основным потребителем электроэнергии является население, поэтому данной системе крайне необходим мощный и маневренный источник электроэнергии.
Этот регион также имеет уникальную речную систему, но их гидроэнергетический потенциал ещё использован не полностью.
Все это способствует созданию на территории области современной мощной гидроэлектростанции, которая решит практически все проблемы электроэнергетики этой области. Также стоит отметить экологическую составляющую вопроса. Несмотря на создание водохранилищ, которые сопровождаются затоплением территорий, гидроэлектростанции являются одним из самых экологически чистых источников энергии. Также создание водохранилища позволит осуществить регулирование стока реки, что позволить контролировать паводки и половодья в данном регионе.
В данной работе рассмотрен проект Гильмурской ГЭС на реке Гилюй. В состав проекта входит: определение установленной мощности, выбор основного и вспомогательного оборудования, расчёт гидротехнических сооружений, расчет защит гидрогенератора, экономическое обоснование строительства Гильмурской ГЭС.
В данной работе были рассчитаны и определены основные параметры и элементы Гильмурского гидроузла на реке Гилюй, являющимся сооружением I класса.
В ходе водно-энергетических расчетов была определена установленная мощность, равная 134 МВт и среднемноголетняя выработка 554 млн. 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 - 43,6 м;
■ расчетный - 34,8 м;
■ минимальный - 30,4 м;
При выборе турбин рассматривалось два варианта: ПЛД50-В и ПЛ50-В. В результате расчетов был выбран оптимальный вариант с тремя гидротурбинами ПЛД50-В60-425. По справочным данным для данной турбины с синхронной частотой вращения 166,7 об/мин подобран серийный гидрогенератор СВ-733/190-88 с номинальной активной мощность 40,0 МВт.
Затем была выбрана структурная схема ГЭС с одиночными блоками и принята схема распределительного устройства на 7 присоединений (3 одиночных блока, 4 отходящие воздушные линии) с двумя рабочими системами шин. По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ-80000/110, трансформаторы собственных нужд ТСЗ-630/10, для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС-95/16.
Далее был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Компоновка гидроузла была принята приплотинной с водосбросами совмещенного типа. В состав сооружения входят:
■ левобережная глухая бетонная плотина;
■ водосливная бетонная плотина;
■ здание ГЭС;
■ КРУЭ-110 кВ;
■ Здание административно-технического персонала.
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 секций плотины при температурной деформации в различных частях тела плотины и при неравномерных осадках основания.
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 - 111 месяцев;
■ себестоимость электроэнергии - 0,29 руб./кВ^ч;
■ удельные капиталовложения - 39765 руб./кВт.
Таким образом строительство Гильмурского гидроузла в настоящее время является актуальным и выгодным с точки зрения технико-экономических показателей.
В ходе водно-энергетических расчетов была определена установленная мощность, равная 134 МВт и среднемноголетняя выработка 554 млн. 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 - 43,6 м;
■ расчетный - 34,8 м;
■ минимальный - 30,4 м;
При выборе турбин рассматривалось два варианта: ПЛД50-В и ПЛ50-В. В результате расчетов был выбран оптимальный вариант с тремя гидротурбинами ПЛД50-В60-425. По справочным данным для данной турбины с синхронной частотой вращения 166,7 об/мин подобран серийный гидрогенератор СВ-733/190-88 с номинальной активной мощность 40,0 МВт.
Затем была выбрана структурная схема ГЭС с одиночными блоками и принята схема распределительного устройства на 7 присоединений (3 одиночных блока, 4 отходящие воздушные линии) с двумя рабочими системами шин. По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ-80000/110, трансформаторы собственных нужд ТСЗ-630/10, для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС-95/16.
Далее был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Компоновка гидроузла была принята приплотинной с водосбросами совмещенного типа. В состав сооружения входят:
■ левобережная глухая бетонная плотина;
■ водосливная бетонная плотина;
■ здание ГЭС;
■ КРУЭ-110 кВ;
■ Здание административно-технического персонала.
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 секций плотины при температурной деформации в различных частях тела плотины и при неравномерных осадках основания.
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 - 111 месяцев;
■ себестоимость электроэнергии - 0,29 руб./кВ^ч;
■ удельные капиталовложения - 39765 руб./кВт.
Таким образом строительство Гильмурского гидроузла в настоящее время является актуальным и выгодным с точки зрения технико-экономических показателей.
