Проектирование Урухской ГЭС на реке Урух. Расчет размера вреда при авариина ГТС
|
СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ УРУХСКОГО ГИДРОУЗЛА 7
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Общая часть 9
1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 9
1.2 Г идрологические данные 9
1.3 Энерго - экономические показатели 9
2 Водно - энергетические расчеты 10
2.1 Исходные данные 10
2.2 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного по водности
года при заданной обеспеченности стока 13
2.3 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 16
2.4 Годовые графики максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы 18
2.5 Расчеты среднесуточной выработки и мощности для существующих ГЭС 20
2.6 Определение типа регулирования 20
2.7 Построение интегральных кривых нагрузки 21
2.8 Водно - энергетические расчеты режима работы ГЭС в
средневодном году 23
2.9 Определение среднемноголетней выработки 25
2.10 Определение установленной мощности ГЭС. Расчет резервов и
планирование капитальных ремонтов оборудования 26
2.11 Баланс мощностей 28
2.12 Баланс энергии 29
2.13 Построение режимного поля 30
3 Основное и вспомогательное оборудование 33
3.1 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 33
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 36
3.3 Расчет спиральной камеры 38
3.4 Выбор типа серийного генератора 42
3.5 Расчет деталей и узлов гидротурбины 43
3.5.1 Расчет вала на прочность 43
3.5.2 Расчет подшипника 44
3.6 Выбор типа маслонапорной установки 45
4 Компоновка гидроузла, расчет основных сооружений 46
4.1 Определение класса сооружения 46
4.2 Проектирование сооружений напорного фронта 46
4.2.1 Определение отметки гребня 46
4.2.2 Гидравлические расчеты 48
4.2.3 Расчет водобойной стенки 54
4.2.4 Расчет донного водосброса 56
4.3 Конструирование бетонной плотины 57
4.3.1 Определение ширины подошвы 57
4.3.2 Разрезка бетонных плотин по швам 58
4.3.3 Быки 59
4.3.4 Устои 59
4.3.5 Дренаж тела бетонной плотины 59
4.3.6 Галереи в теле плотины 59
4.3.7 Ширина плотины по гребню 60
4.4 Основные элементы плотины 60
4.5 Конструктивные элементы нижнего бьефа 61
4.6 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 62
4.7 Оценка прочности плотины для основного случая 65
4.8 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 68
4.9 Оценка прочности плотны для поверочного случая 71
5 Организация и производство гидротехнических работ 74
5.1 Компоновка сооружения 74
5.2 Гидравлический расчет пропуска строительных расходов I очереди через
стесненное русло 74
5.1.1 Определение отметок гребня перемычек 76
5.2 Конструкция перемычек 77
5.3 Пропуск строительных расходов II очереди через донные отверстия 78
5.4 Определение отметок перемычек II очереди 80
5.5 Пропуск строительных расходов II очереди через недостроенный водосброс
- «гребенку» 80
5.6 Определение отметок перемычек II очереди 83
5.7 Закрытие «гребенки» 83
5.8 Водоотлив 84
5.9 Буровзрывные работы 84
5.10 Земляные работы 86
5.10.1 Расчет производительности экскаватора одноковшового 86
5.11 Определение необходимого количества транспорта 87
5.12 Производство бетонных работ 88
5.12.1 Приготовление бетонной смеси 88
5.12.2 Опалубочные работы 89
5.12.3 Арматурные работы 90
5.12.4 Бетонные работы 90
5.12.5 Вибрирование 90
5.13 Состав мероприятий по подготовке блоков к бетонированию 91
5.14 Подготовка оснований блоков 92
5.15 Уплотнение бетонной смеси 92
5.16 Уход за бетоном 93
5.17 Контроль качества бетонных работ 94
5.18 II этап - перекрытие русла 95
5.19 III этап - возведение сооружений в котловане II очереди и наращивание по
всему напорному фронту для начала наполнения водохранилища 95
5.20 IV этап - возведение сооружений в котловане II очереди и наращивание по
всему напорному фронту для начала наполнения водохранилища 95
5.21 Перемычки I очереди 96
5.22 Технология возведение деривационного канала 96
5.23 Заключение по результатам проектирования 100
6 Охрана окружающей среды 100
6.1 Общие сведения о районе строительства 100
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 101
6.3 Отходы, образующиеся при строительстве 101
6.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 102
7 Мероприятия по пожарной безопасности. Охрана труда 103
7.1 Пожарная безопасность 103
7.2 Охрана труда 105
8 Технике - экономическое обоснование 107
8.1 Объемы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации 107
8.1.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 107
8.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 108
8.1.3 Налоговые расходы 111
8.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 111
8.3 Оценка инвестиционного проекта 113
8.3.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 113
8.3.2 Коммерческая эффективность 114
8.3.3 Коммерческая эффективность 115
8.4 Анализ чувствительности 115
9 Расчет размера вреда при аварии на ГТС 118
9.1 Описание и обоснование принятых к расчету сценариев аварий
гидротехнического сооружения 118
9.2 Выбор направлений деятельности по анализу риска аварий 119
9.3 Порядок расчета вероятного вреда, последовательность определения
вероятного вреда 120
9.4 Порядок расчета вероятного вреда, последовательность определения
вероятного вреда 120
9.4.1 Оценка вероятного числа погибших и пострадавших при аварии ГТС
людей среди персонала ГТС, населения постоянного проживания и населения временного нахождения. Расчет размера социального ущерба от аварий ГТС в денежном выражении 120
9.4.2 Число погибших и пострадавших работников ГТС, которые при исполнении своих служебных обязанностей находились в зоне затопления 121
9.4.3 Число погибших и пострадавших среди населения постоянного
проживания, находившегося на территориях, попадающих в зону аварийного воздействия 122
9.4.4 Число погибших и пострадавших среди населения временного
нахождения на территориях, попадающих в зону затопления 123
9.4.5 Определение социального ущерба в денежном выражении 124
9.4.6 Оценки основных составляющих имущественного ущерба от аварий
ГСТ в денежном выражении 125
9.4.7 Ущерб элементам транспорта и связи 126
1.4.8 Ущерб жилому фонду и имуществу граждан 127
9.4.9 Ущерб производственным, основным и оборотным фондам 128
9.4.10 Расходы на ликвидацию последствий аварии 129
9.4.11 Расчет ущерба лесному фонду от потери леса как сырья 129
1.4.12 Имущественный ущерб Иимущ равен: 130
1.4.12 Расчет размера общего ущерба от аварий ГТС в денежном выражении
130
1.4.13 Расчет размера вероятного вреда от аварий ГТС в денежном
выражении 131
1.4.14 Итог. Денежные оценки вероятного вреда, сгруппированные согласно
показателям социально-экономических последствий аварий гидротехнических сооружений 131
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 133
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 135
ПРИЛОЖЕНИЕ А Водно-энергетические расчеты 137
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Основное и вспомогательное оборудование 142
ПРИЛОЖЕНИЕ В Организация и производство гидротехнических работ.... 146
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Общая часть 9
1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 9
1.2 Г идрологические данные 9
1.3 Энерго - экономические показатели 9
2 Водно - энергетические расчеты 10
2.1 Исходные данные 10
2.2 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного по водности
года при заданной обеспеченности стока 13
2.3 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 16
2.4 Годовые графики максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы 18
2.5 Расчеты среднесуточной выработки и мощности для существующих ГЭС 20
2.6 Определение типа регулирования 20
2.7 Построение интегральных кривых нагрузки 21
2.8 Водно - энергетические расчеты режима работы ГЭС в
средневодном году 23
2.9 Определение среднемноголетней выработки 25
2.10 Определение установленной мощности ГЭС. Расчет резервов и
планирование капитальных ремонтов оборудования 26
2.11 Баланс мощностей 28
2.12 Баланс энергии 29
2.13 Построение режимного поля 30
3 Основное и вспомогательное оборудование 33
3.1 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 33
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 36
3.3 Расчет спиральной камеры 38
3.4 Выбор типа серийного генератора 42
3.5 Расчет деталей и узлов гидротурбины 43
3.5.1 Расчет вала на прочность 43
3.5.2 Расчет подшипника 44
3.6 Выбор типа маслонапорной установки 45
4 Компоновка гидроузла, расчет основных сооружений 46
4.1 Определение класса сооружения 46
4.2 Проектирование сооружений напорного фронта 46
4.2.1 Определение отметки гребня 46
4.2.2 Гидравлические расчеты 48
4.2.3 Расчет водобойной стенки 54
4.2.4 Расчет донного водосброса 56
4.3 Конструирование бетонной плотины 57
4.3.1 Определение ширины подошвы 57
4.3.2 Разрезка бетонных плотин по швам 58
4.3.3 Быки 59
4.3.4 Устои 59
4.3.5 Дренаж тела бетонной плотины 59
4.3.6 Галереи в теле плотины 59
4.3.7 Ширина плотины по гребню 60
4.4 Основные элементы плотины 60
4.5 Конструктивные элементы нижнего бьефа 61
4.6 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 62
4.7 Оценка прочности плотины для основного случая 65
4.8 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 68
4.9 Оценка прочности плотны для поверочного случая 71
5 Организация и производство гидротехнических работ 74
5.1 Компоновка сооружения 74
5.2 Гидравлический расчет пропуска строительных расходов I очереди через
стесненное русло 74
5.1.1 Определение отметок гребня перемычек 76
5.2 Конструкция перемычек 77
5.3 Пропуск строительных расходов II очереди через донные отверстия 78
5.4 Определение отметок перемычек II очереди 80
5.5 Пропуск строительных расходов II очереди через недостроенный водосброс
- «гребенку» 80
5.6 Определение отметок перемычек II очереди 83
5.7 Закрытие «гребенки» 83
5.8 Водоотлив 84
5.9 Буровзрывные работы 84
5.10 Земляные работы 86
5.10.1 Расчет производительности экскаватора одноковшового 86
5.11 Определение необходимого количества транспорта 87
5.12 Производство бетонных работ 88
5.12.1 Приготовление бетонной смеси 88
5.12.2 Опалубочные работы 89
5.12.3 Арматурные работы 90
5.12.4 Бетонные работы 90
5.12.5 Вибрирование 90
5.13 Состав мероприятий по подготовке блоков к бетонированию 91
5.14 Подготовка оснований блоков 92
5.15 Уплотнение бетонной смеси 92
5.16 Уход за бетоном 93
5.17 Контроль качества бетонных работ 94
5.18 II этап - перекрытие русла 95
5.19 III этап - возведение сооружений в котловане II очереди и наращивание по
всему напорному фронту для начала наполнения водохранилища 95
5.20 IV этап - возведение сооружений в котловане II очереди и наращивание по
всему напорному фронту для начала наполнения водохранилища 95
5.21 Перемычки I очереди 96
5.22 Технология возведение деривационного канала 96
5.23 Заключение по результатам проектирования 100
6 Охрана окружающей среды 100
6.1 Общие сведения о районе строительства 100
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 101
6.3 Отходы, образующиеся при строительстве 101
6.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 102
7 Мероприятия по пожарной безопасности. Охрана труда 103
7.1 Пожарная безопасность 103
7.2 Охрана труда 105
8 Технике - экономическое обоснование 107
8.1 Объемы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации 107
8.1.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 107
8.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 108
8.1.3 Налоговые расходы 111
8.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 111
8.3 Оценка инвестиционного проекта 113
8.3.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 113
8.3.2 Коммерческая эффективность 114
8.3.3 Коммерческая эффективность 115
8.4 Анализ чувствительности 115
9 Расчет размера вреда при аварии на ГТС 118
9.1 Описание и обоснование принятых к расчету сценариев аварий
гидротехнического сооружения 118
9.2 Выбор направлений деятельности по анализу риска аварий 119
9.3 Порядок расчета вероятного вреда, последовательность определения
вероятного вреда 120
9.4 Порядок расчета вероятного вреда, последовательность определения
вероятного вреда 120
9.4.1 Оценка вероятного числа погибших и пострадавших при аварии ГТС
людей среди персонала ГТС, населения постоянного проживания и населения временного нахождения. Расчет размера социального ущерба от аварий ГТС в денежном выражении 120
9.4.2 Число погибших и пострадавших работников ГТС, которые при исполнении своих служебных обязанностей находились в зоне затопления 121
9.4.3 Число погибших и пострадавших среди населения постоянного
проживания, находившегося на территориях, попадающих в зону аварийного воздействия 122
9.4.4 Число погибших и пострадавших среди населения временного
нахождения на территориях, попадающих в зону затопления 123
9.4.5 Определение социального ущерба в денежном выражении 124
9.4.6 Оценки основных составляющих имущественного ущерба от аварий
ГСТ в денежном выражении 125
9.4.7 Ущерб элементам транспорта и связи 126
1.4.8 Ущерб жилому фонду и имуществу граждан 127
9.4.9 Ущерб производственным, основным и оборотным фондам 128
9.4.10 Расходы на ликвидацию последствий аварии 129
9.4.11 Расчет ущерба лесному фонду от потери леса как сырья 129
1.4.12 Имущественный ущерб Иимущ равен: 130
1.4.12 Расчет размера общего ущерба от аварий ГТС в денежном выражении
130
1.4.13 Расчет размера вероятного вреда от аварий ГТС в денежном
выражении 131
1.4.14 Итог. Денежные оценки вероятного вреда, сгруппированные согласно
показателям социально-экономических последствий аварий гидротехнических сооружений 131
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 133
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 135
ПРИЛОЖЕНИЕ А Водно-энергетические расчеты 137
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Основное и вспомогательное оборудование 142
ПРИЛОЖЕНИЕ В Организация и производство гидротехнических работ.... 146
Гидроэлектростанции занимают особо важное место в современных энергетических системах, выполняя главную роль по регулированию ее параметров в нестационарных режимах, а также покрывая наиболее неравномерную часть графиков нагрузки. Кроме того, низкая стоимость товарной продукции ГЭС весьма положительно сказывается на ценообразовании электроэнергии на рынке её сбыта.
Гидростанции - один из самых эффективных источников энергии.
В себестоимости производства электроэнергии на гидростанциях отсутствует топливная составляющая, что делает энергию более конкурентоспособной в условиях рынка.
Гидростанции являются наиболее маневренными из всех типов электростанций. Гидростанции способны при необходимости увеличивать выработку и выдаваемую мощность в течение нескольких минут, тогда как тепловым станциям для этого требуется несколько часов, а атомным - сутки. Это позволяет ГЭС покрывать пиковые нагрузки и поддерживать частоту тока в энергосистеме.
Гидроэнергетические мощности вносят ощутимый вклад в обеспечение системной надежности и в конечном итоге надежной работы все Единой электроэнергетической системы страны.
Все эти преимущества подталкивают к строительству новых гидроэлектростанций.
Гидростанции - один из самых эффективных источников энергии.
В себестоимости производства электроэнергии на гидростанциях отсутствует топливная составляющая, что делает энергию более конкурентоспособной в условиях рынка.
Гидростанции являются наиболее маневренными из всех типов электростанций. Гидростанции способны при необходимости увеличивать выработку и выдаваемую мощность в течение нескольких минут, тогда как тепловым станциям для этого требуется несколько часов, а атомным - сутки. Это позволяет ГЭС покрывать пиковые нагрузки и поддерживать частоту тока в энергосистеме.
Гидроэнергетические мощности вносят ощутимый вклад в обеспечение системной надежности и в конечном итоге надежной работы все Единой электроэнергетической системы страны.
Все эти преимущества подталкивают к строительству новых гидроэлектростанций.
В работе представлен расчёт параметров Урухского гидроузла на реке Урух с максимальной высотой бетонной плотины 34,4 м и шириной по гребню 232 м. Сооружение гидроузла принадлежит к III классу.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расходов обеспеченностью 0,1% и 0,01%. Так же было определено значение строительного расхода. Значения всех вычисленных на данном этапе расходов: Q0,i% = 515 м3/с, Qo,oi% = 627 м3/с, Qbxk = 10 м3/с.
На этапе водно-энергетических расчётов выбрана установленная мощность проектируемой станции, которая составила 131 МВт, а также определена зона ее работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 520 м. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составляет 151,2 млн.кВт-ч.
Также было построено режимное поле и определены напоры:
- минимальный (59,2 м);
- расчетный (69 м);
- максимальный (73,3 м).
Из полученного диапазона изменения напора по справочным материалам были подобраны возможные типы гидротурбин. После сравнения рабочих зон турбин, принята к установке гидротурбина РО75-В-280 при числе агрегатов равном 3.
Произведен расчет основных размеров генератора типа СВ-497/100-24.
На следующем этапе определены состав, тип и компоновка основных сооружений. В состав гидроузла входят следующие подпорные сооружения:
- водосбросная бетонная плотина;
- правобережная бетонная плотина;
- левобережная бетонная плотина;
- Здание ГЭС с машинным залом;
- водоприемник (установлен вне тела плотины);
- деривация.
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
- отметка гребня водослива 546,0 м;
- отметка подошвы плотины 518,0 м;
- количество водосливных отверстий -2;
- ширина водосливного отверстия - 8 м;
- толщина быка - 2,6 м
В качестве гасителей энергии потока приняты водобойные плиты и стенки.
Также в этом разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетании нагрузок. По результатам оценки плотина Урухского гидроузла отвечает требованиям надёжности.
В соответствии c действующим законодательством рассмотрены мероприятия по охране труда и противопожарной безопасности. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчётам получены следующие показатели:
- удельные показатели - 77971,05 руб./кВт;
- индекс прибыльности - 1,07
- себестоимость производства электроэнергии - 0,35 руб./кВт-ч;
- срок окупаемости станции 237 месяцев c начала строительства.
Анализируя полученные в ходе расчета данные можно сказать, что проект экономически эффективен.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расходов обеспеченностью 0,1% и 0,01%. Так же было определено значение строительного расхода. Значения всех вычисленных на данном этапе расходов: Q0,i% = 515 м3/с, Qo,oi% = 627 м3/с, Qbxk = 10 м3/с.
На этапе водно-энергетических расчётов выбрана установленная мощность проектируемой станции, которая составила 131 МВт, а также определена зона ее работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 520 м. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составляет 151,2 млн.кВт-ч.
Также было построено режимное поле и определены напоры:
- минимальный (59,2 м);
- расчетный (69 м);
- максимальный (73,3 м).
Из полученного диапазона изменения напора по справочным материалам были подобраны возможные типы гидротурбин. После сравнения рабочих зон турбин, принята к установке гидротурбина РО75-В-280 при числе агрегатов равном 3.
Произведен расчет основных размеров генератора типа СВ-497/100-24.
На следующем этапе определены состав, тип и компоновка основных сооружений. В состав гидроузла входят следующие подпорные сооружения:
- водосбросная бетонная плотина;
- правобережная бетонная плотина;
- левобережная бетонная плотина;
- Здание ГЭС с машинным залом;
- водоприемник (установлен вне тела плотины);
- деривация.
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
- отметка гребня водослива 546,0 м;
- отметка подошвы плотины 518,0 м;
- количество водосливных отверстий -2;
- ширина водосливного отверстия - 8 м;
- толщина быка - 2,6 м
В качестве гасителей энергии потока приняты водобойные плиты и стенки.
Также в этом разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетании нагрузок. По результатам оценки плотина Урухского гидроузла отвечает требованиям надёжности.
В соответствии c действующим законодательством рассмотрены мероприятия по охране труда и противопожарной безопасности. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчётам получены следующие показатели:
- удельные показатели - 77971,05 руб./кВт;
- индекс прибыльности - 1,07
- себестоимость производства электроэнергии - 0,35 руб./кВт-ч;
- срок окупаемости станции 237 месяцев c начала строительства.
Анализируя полученные в ходе расчета данные можно сказать, что проект экономически эффективен.
