Проектирование Буренской ГЭС на реке Малый Енисей.
Разработка способов определения места однофазного замыкания в сетях (6 -
10) кВ собственных нужд ГЭС
СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ БУРЕНСКОЙ ГЭС 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Анализ исходных данных и определение условий внешних условий функц-ионирования гидроэлектростанции 8
1.1 Природные условия 8
1.1.1 Климат 8
1.1.2 Гидрологические данные 8
1.1.3 Инженерно-геологические условия 11
1.1.4 Сейсмические условия 11
1.2 Аналоги проектируемой гидроузла 11
2 Водно - энергетические расчеты 12
2.1 Регулирование стока воды 12
2.1.1 Исходные данные 12
2.1.2 Выбор расчетного средневодного и маловодного года 12
2.2 Определение установленной мощности и среднемноголетней
выработки на основе водноэнергетических расчетов 14
2.2.1 Расчет режимов работы проектируемой ГЭС с учетом требований
ВХК 14
2.2.2 Расчет сработки-наполнения водохранилища маловодного года ... 15
2.2.3 Определение рабочих мощностей проектируемой ГЭС в течение
года 16
2.2.4 Расчет резервов и определение установленной мощности
проектирования гидроузла, расчет баланса мощности 17
2.2.5 Расчет сработки-наполнения водохранилища для определения
среднемноголетней выработки 18
2.3 Построение режимного поля 18
3 Основное и вспомогательное оборудование 20
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 20
3.2 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения бескавитационной работы 23
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 24
3.4 Выбор вспомогательного оборудования 25
4 Электрическая часть 26
4.1 Выбор структурной схемы ГЭС 26
4.2 Выбор блочных трансформаторов 27
4.3 Выбор синхронного генератора 27
4.4 Выбор трансформаторов собственных нужд 28
4.5 Расчёт параметров отходящих воздушных линий 28
4.6 Выбор схемы на основании технико-экономического расчета 29
4.6.1 Расчёт затрат на схему с одиночным блоком 29
4.6.2 Расчёт затрат на схему с укрупнённым блоком 30
4.7 Расчёт токов короткого замыкания 31
4.8 Выбор электрических аппаратов 34
4.8.1 Расчёт токов по условиям рабочего и утяжелённого режимов 34
4.8.2 Выбор электрооборудования для генераторного напряжения 34
4.8.3 Выбор электрооборудования для высокого напряжения 35
5 Релейная защита и автоматика 37
5.1 Перечень защит основного оборудования 37
5.2 Рекомендуемые к установке устройства релейной защиты 38
5.2.1 Расчёт продольной дифференциальной защиты генератора 38
5.2.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 41
5.2.3 Защита от повышения напряжения 42
5.2.4 Защита обратной последовательности от токов внешних
несимметричных коротких замыканий и несимметричных перегрузок генератора 42
5.2.5 Дистанционная защита от внешних коротких замыканий 46
5.2.6 Защита от симметричных перегрузок статора 48
5.2.7 Защита ротора от перегрузки 50
6 Компоновка и сооружения гидроузла 52
6.1 Состав сооружения 52
6.1.1 Определение класса гидротехнического сооружения 52
6.1.2 Определение отметки гребня грунтовой плотины 52
6.1.3 Определение ширины водосливного фронта 54
6.1.4 Определение отметки гребня водослива 55
6.1.5 Проверка пропуска проверочного расхода 56
6.1.6 Построение профиля водослива 57
6.2 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 58
6.3 Конструирование бетонной плотины 58
6.3.1 Определение ширины подошвы 58
6.3.2 Разрезка бетонных плотин швами 60
6.3.3 Быки 60
6.3.4 Устои 60
6.3.5 Галереи 61
6.3.6 Элементы подземного контура плотины 61
6.4 Определение основных нагрузок на плотину 62
6.4.1. Статические расчёты плотины 62
6.4.2 Вес сооружения и затворов 62
6.4.3 Сила гидростатического давления воды 63
6.4.4 Равнодействующая взвешивающего давления 63
6.4.5 Сила фильтрационного давления 64
6.4.6 Давление грунта 64
6.4.7 Волновое давление 66
6.5 Расчёт прочности плотины 66
6.5.1 Критерии прочности плотины 68
7 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 70
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 70
7.2 Требования по охране труда и техники безопасности для работ-ников
Буренской ГЭС 70
7.2.1 Обеспечение безопасного выполнения работ 71
7.2.2 Требования безопасности во время работы 72
7.3 Пожарная безопасность 73
7.4 Водоохранные мероприятия 77
7.4.1 Мероприятия по подготовке зоны водохранилища, влияющие на
состояние водных ресурсов 77
7.4.2 Водоохранные мероприятия на гидроэлектростанции 79
8 Технико-экономические показатели 81
8.1 Текущие расходы по гидроузлу 81
8.2 Налоговые расходы 82
8.3 Оценка суммы прибыли 83
8.4 Оценка инвестиционного проекта 84
8.5 Бюджетная эффективность 85
8.6 Анализ чувствительности 85
9 Разработка способов определения места однофазного замыкания в сетях
6(10) кВ собственных нужд ГЭС 88
9.1 Контроль изоляции в сети 6(10) кВ 89
9.2 Способы определения места однофазного замыкания 91
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 94
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Анализ исходных данных 98
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Водно-энергетические расчёты 101
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Основное и вспомогательное оборудование 103
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Релейная защита и автоматика 105
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Компоновка сооружений и гидроузла 108
Россия обладает одним из самых мощных гидропотенциалов в мире. Энергию рек используют Китай, РФ, Бразилия, Канада, Индия, США. Гидроресурсы России оцениваются сегодня без малого в 900 млрд. кВт-ч, однако, по степени освоения экономически эффективных гидроресурсов Россия на сегодняшний день значительно уступает экономически развитым странам, этот показатель в нашей стране немногим превышает 20 %, в то время как в США и Канаде составляет 50-55 %, а в ряде стран Западной Европы и Японии - от 60 % до 90 %. Гидропотенциал России используется на 50 % в европейской части, на 20% в Сибири и всего лишь на 3 % - на Дальнем Востоке.
Себестоимость производства электроэнергии в кВт-ч на ГЭС в 7 -10 раз, то есть на порядок ниже, чем на тепловых и атомных станциях. Источник энергии - текущая вода, постоянно возобновляемая, в отличие от нефти, газа, твердого топлива и ядерного горючего. 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 технике - экономический потенциал страны.
Целью проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции с применением и закреплением теоретических знаний.
В проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Буренского гидроузла на реке Малый Енисей, являющимся сооружением II класса.
В ходе водно-энергетических расчетов была рассчитана установленная мощность, равная 480 МВт и среднемноголетняя выработка 1,4 млрд. кВт-ч.
Было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы (режимное поле по напору и расходу), на которой определены следующие напоры:
максимальный - 37,5 м;
расчетный - 29,6 м;
минимальный - 22,2 м.
При выборе турбин рассматривалось два варианта ПЛ40а-В и ПЛ406-В. По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с тремя гидротурбинами П4Оа-В-630.
По справочным данным для выбранной турбины с синхронной частотой вращения 115,4 об/мин был подобран гидрогенератор СВ-1070/145-52 с номинальной активной мощностью 80 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с укрупнёнными блоками и принята схема распределительного устройства на 7 присоединений (3 блока, 4 отходящих воздушных линий) КРУЭ 220 кВ - схема с двумя рабочими системами сборных шин. По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы: ТДЦ- 250000/220, трансформаторы общестанционных собственных нужд: ТСЗ- 6300/13,8/0,4, для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС-400/51.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технике -экономическим расчетам получены следующие показатели:
- срок окупаемости - 11,6 лет;
- себестоимость - 0,047 руб/кВт-ч;
- удельные капиталовложения - 82333,33 тыс. руб./кВт.
Таким образом, строительство Буренской ГЭС в настоящее время является актуальным.
