ПРОЕКТИРОВАНИЕ АДЫЧАНСКОВ ГЭС НА РЕКЕ АДЫЧА. СХЕМЫ ВЫДАЧИ МОЩНОСТИ ГЭС, КРИТЕРИИ ВЫБОРА, МЕТОДЫ РАСЧЕТОВ, КОНСТРУКТИВНЫЕ ИСПОЛНЕНИЯ РУ, СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
|
Сокращенный паспорт Адычанской ГЭС 7
Введение 9
1 Анализ исходных данных и определение внешних условий функционирования ГЭС 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Данные по энергосистеме 12
1.1.4 Инженерно-геологические условия 12
1.1.5 Сейсмические условия 13
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 13
1.3 Определение параметров водохранилища 13
1.4 Аналоги проектируемого гидроузла 14
2 Водноэнергетические расчёты 15
2.1 Регулирование стока воды 15
2.1.1 Исходные данные 15
2.1.2 Определение максимальных расчётных расходов 15
2.1.3 Кривые обеспеченности расходов 17
2.1.4 Выбор расчётного средневодного года 18
2.1.5 Выбор расчётного маловодного года 19
2.1.6 Определение типа регулирования 20
2.2 Определение установленной мощности на основе водноэнергетических- расчётов 21
2.2.1 Перераспределение стока маловодного года 21
2.2.2 Водноэнергетические расчёты по условию маловодного года 22
2.2.3 Определение установленной мощности ГЭС 24
2.2.4 Водноэнергетические расчёты по условию средневодного года 24
2.3 Баланс мощности и энергии 25
2.3.1 Баланс энергии энергосистемы Якутия 25
2.3.2 Баланс мощности энергосистемы Якутия 25
3 Основное и вспомогательное оборудование 27
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 27
3.1.1 Построение режимного поля 27
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 29
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 34
3.2.1 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины 34
3.2.2 Определение геометрических размеров проточной части и машинного зала 37
3.2.3 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 39
3.3 Выбор гидрогенератора 40
3.4 Подъёмно-транспортное оборудование 42
4 Электрическая часть 43
4.1 Выбор главной схемы электрических соединений и схемы собственных нужд 43
4.2 Главные повышающие трансформаторы 43
4.3 Распределительное устройство 45
4.3.1 Выбор проводов отходящих воздушных линий 45
4.3.2 Выбор схемы распределительного устройства 46
4.4 Электротехническое оборудование 49
4.4.1 Выбор трансформаторов собственных нужд 49
4.4.2 Расчёт токов короткого замыкания 50
4.4.3 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 52
4.4.4 Выбор и проверка аппаратов 220кВ 53
4.4.5 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении 10,5 кВ 55
5 Устройства РЗиА 56
5.1 Перечень защит основного оборудования 56
5.2 Рекомендуемые к установке устройства релейной защиты 57
5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора 57
5.2.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 60
5.2.3 Защита от повышения напряжения 63
5.2.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок
и внешних несимметричных коротких замыканий 63
5.2.5 Защита от симметричных перегрузок 67
5.2.6 Дистанционная защита генератора 68
5.2.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 71
5.3 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 73
5.4 Таблица уставок и матрица отключений защит 74
6 Компоновка и сооружения гидроузла 76
6.1 Компоновка гидроузла 76
6.2 Бетонная водосливная плотина 77
6.2.1 Определение отметки гребня быка бетонной водосливной плотины .. 77
6.2.2 Расчёт длины водосбросного фронта 79
6.2.3 Определение отметки гребня водослива 80
6.2.4 Проверка на пропуск поверочного расхода 82
6.2.5 Построение оголовка плотины 83
6.2.6 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 83
6.2.7 Расчёт сопряжения отбросом струи носками трамплинами 84
6.2.8 Определение ширины подошвы бетонной плотины 87
6.2.9 Устройство противофильтрационных элементов в основании бетонной
плотины 88
6.2.10 Основные размеры цементационной завесы 88
6.2.11 Основные размеры дренажа 89
6.2.12 Резка плотины швами 90
6.2.13 Быки. Галереи. Ширина плотины по гребню. Затворы и подъёмные
механизмы 90
6.3 Определение основных нагрузок на бетонную водосливную плотину 91
6.3.1 Вес сооружения и механизмов 91
6.3.2 Гидростатическое давление воды 93
6.3.3 Давление грунта 94
6.3.4 Волновое давление 95
6.4 Расчёт прочности бетонной водосливной плотины 96
6.5 Критерии прочности бетонной водосливной плотины 98
6.6 Расчёт устойчивости бетонной водосливной плотины 99
6.7 Здание Адычанской гидроэлектростанции 100
6.8 Основные параметры водосливной плотины Адычанской ГЭС 100
7 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 101
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 101
7.2 Требования по охране труда и техники безопасности для работников Адычанской ГЭС 101
7.2.1 Общие положения 101
7.2.2 Охрана труда на Адычанской ГЭС 103
7.3 Пожарная безопасность 106
7.3.1 Общие требования к пожарной безопасности 106
7.3.2 Объекты водяного пожаротушения на ГЭС 107
7.3.3 Противопожарная безопасность в аккумуляторных установках 108
7.4 Охрана природы 109
7.4.1 Мероприятия по подготовке зоны водохранилища, влияющие на со¬
стояние водных ресурсов 110
7.4.2 Водоохранная зона 112
7.4.3 Водоохранные мероприятия на гидроэлектростанции 113
7.4.4 Экологические последствия строительства гидроузла 115
8 Технико- экономические показатели 117
8.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 117
8.2 Текущие расходы по гидроузлу 118
8.3 Налоговые расходы 120
8.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 121
8.5 Оценка эффективности проекта 122
8.6 Бюджетная эффективность 123
8.7 Коммерческая эффективность 123
8.8 Анализ рисков инвестиционного проекта 123
9 Схемы выдачи мощности ГЭС, критерии выбора, методы расчетов, конструктивное исполнение РУ, способы защиты от перенапряжений 126
9.1 Схемы РУ на среднее напряжение 127
9.2 Схемы РУ на высшее напряжение 131
9.2.1 Схемы РУ 110-220 кВ 131
9.2.2 Схемы РУ 330-750 кВ 134
9.3 Критерии выбора и методы расчетов схем РУ 136
9.3.1 Критерии выбора схем РУ 136
9.3.2 Методы расчетов схем РУ 141
9.4 Конструктивное исполнение РУ 165
9.5 Способы защиты от перенапряжений 167
Заключение 171
Список использованных источников 173
Приложение А 178
Приложение Б 180
Приложение В 187
Приложение Г 196
Введение 9
1 Анализ исходных данных и определение внешних условий функционирования ГЭС 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Данные по энергосистеме 12
1.1.4 Инженерно-геологические условия 12
1.1.5 Сейсмические условия 13
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 13
1.3 Определение параметров водохранилища 13
1.4 Аналоги проектируемого гидроузла 14
2 Водноэнергетические расчёты 15
2.1 Регулирование стока воды 15
2.1.1 Исходные данные 15
2.1.2 Определение максимальных расчётных расходов 15
2.1.3 Кривые обеспеченности расходов 17
2.1.4 Выбор расчётного средневодного года 18
2.1.5 Выбор расчётного маловодного года 19
2.1.6 Определение типа регулирования 20
2.2 Определение установленной мощности на основе водноэнергетических- расчётов 21
2.2.1 Перераспределение стока маловодного года 21
2.2.2 Водноэнергетические расчёты по условию маловодного года 22
2.2.3 Определение установленной мощности ГЭС 24
2.2.4 Водноэнергетические расчёты по условию средневодного года 24
2.3 Баланс мощности и энергии 25
2.3.1 Баланс энергии энергосистемы Якутия 25
2.3.2 Баланс мощности энергосистемы Якутия 25
3 Основное и вспомогательное оборудование 27
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 27
3.1.1 Построение режимного поля 27
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 29
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 34
3.2.1 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины 34
3.2.2 Определение геометрических размеров проточной части и машинного зала 37
3.2.3 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 39
3.3 Выбор гидрогенератора 40
3.4 Подъёмно-транспортное оборудование 42
4 Электрическая часть 43
4.1 Выбор главной схемы электрических соединений и схемы собственных нужд 43
4.2 Главные повышающие трансформаторы 43
4.3 Распределительное устройство 45
4.3.1 Выбор проводов отходящих воздушных линий 45
4.3.2 Выбор схемы распределительного устройства 46
4.4 Электротехническое оборудование 49
4.4.1 Выбор трансформаторов собственных нужд 49
4.4.2 Расчёт токов короткого замыкания 50
4.4.3 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 52
4.4.4 Выбор и проверка аппаратов 220кВ 53
4.4.5 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении 10,5 кВ 55
5 Устройства РЗиА 56
5.1 Перечень защит основного оборудования 56
5.2 Рекомендуемые к установке устройства релейной защиты 57
5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора 57
5.2.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 60
5.2.3 Защита от повышения напряжения 63
5.2.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок
и внешних несимметричных коротких замыканий 63
5.2.5 Защита от симметричных перегрузок 67
5.2.6 Дистанционная защита генератора 68
5.2.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 71
5.3 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 73
5.4 Таблица уставок и матрица отключений защит 74
6 Компоновка и сооружения гидроузла 76
6.1 Компоновка гидроузла 76
6.2 Бетонная водосливная плотина 77
6.2.1 Определение отметки гребня быка бетонной водосливной плотины .. 77
6.2.2 Расчёт длины водосбросного фронта 79
6.2.3 Определение отметки гребня водослива 80
6.2.4 Проверка на пропуск поверочного расхода 82
6.2.5 Построение оголовка плотины 83
6.2.6 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 83
6.2.7 Расчёт сопряжения отбросом струи носками трамплинами 84
6.2.8 Определение ширины подошвы бетонной плотины 87
6.2.9 Устройство противофильтрационных элементов в основании бетонной
плотины 88
6.2.10 Основные размеры цементационной завесы 88
6.2.11 Основные размеры дренажа 89
6.2.12 Резка плотины швами 90
6.2.13 Быки. Галереи. Ширина плотины по гребню. Затворы и подъёмные
механизмы 90
6.3 Определение основных нагрузок на бетонную водосливную плотину 91
6.3.1 Вес сооружения и механизмов 91
6.3.2 Гидростатическое давление воды 93
6.3.3 Давление грунта 94
6.3.4 Волновое давление 95
6.4 Расчёт прочности бетонной водосливной плотины 96
6.5 Критерии прочности бетонной водосливной плотины 98
6.6 Расчёт устойчивости бетонной водосливной плотины 99
6.7 Здание Адычанской гидроэлектростанции 100
6.8 Основные параметры водосливной плотины Адычанской ГЭС 100
7 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 101
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 101
7.2 Требования по охране труда и техники безопасности для работников Адычанской ГЭС 101
7.2.1 Общие положения 101
7.2.2 Охрана труда на Адычанской ГЭС 103
7.3 Пожарная безопасность 106
7.3.1 Общие требования к пожарной безопасности 106
7.3.2 Объекты водяного пожаротушения на ГЭС 107
7.3.3 Противопожарная безопасность в аккумуляторных установках 108
7.4 Охрана природы 109
7.4.1 Мероприятия по подготовке зоны водохранилища, влияющие на со¬
стояние водных ресурсов 110
7.4.2 Водоохранная зона 112
7.4.3 Водоохранные мероприятия на гидроэлектростанции 113
7.4.4 Экологические последствия строительства гидроузла 115
8 Технико- экономические показатели 117
8.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 117
8.2 Текущие расходы по гидроузлу 118
8.3 Налоговые расходы 120
8.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 121
8.5 Оценка эффективности проекта 122
8.6 Бюджетная эффективность 123
8.7 Коммерческая эффективность 123
8.8 Анализ рисков инвестиционного проекта 123
9 Схемы выдачи мощности ГЭС, критерии выбора, методы расчетов, конструктивное исполнение РУ, способы защиты от перенапряжений 126
9.1 Схемы РУ на среднее напряжение 127
9.2 Схемы РУ на высшее напряжение 131
9.2.1 Схемы РУ 110-220 кВ 131
9.2.2 Схемы РУ 330-750 кВ 134
9.3 Критерии выбора и методы расчетов схем РУ 136
9.3.1 Критерии выбора схем РУ 136
9.3.2 Методы расчетов схем РУ 141
9.4 Конструктивное исполнение РУ 165
9.5 Способы защиты от перенапряжений 167
Заключение 171
Список использованных источников 173
Приложение А 178
Приложение Б 180
Приложение В 187
Приложение Г 196
Энергетический кризис, связанный с сокращением запасов органического топлива, и стремительно возрастающие проблемы экологии определяют всё больший интерес во всём мире к использованию природных возобновляемых энергоресурсов. Среди них весьма существенное место по запасам и масштабам использования занимает энергия потоков воды. Стабильность потока воды и широкие возможности по регулированию его энергии позволяет использовать более простые и дешёвые системы генерирования и стабилизации параметров производимой электроэнергии.
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 технико¬экономический потенциал страны. Поэтому, структурным лидером в развитии электроэнергетики на ближайшие десятилетия должна стать гидроэнергетика, как наиболее развитая, экологически безопасная и привлекательная для инвестиций отрасль народного хозяйства.
Следует отметить, что гидроэлектростанции могут устанавливаться практически на любых водотоках, соответственно изменяется мощность агрегатов. Особое свойство гидротехнических сооружений заключается в том, что их раз-рушение высвобождает на волю разрушительную стихию, приводящее за короткое время к колоссальным материальным убыткам, но что особо важно к большим человеческим жертвам. Поэтому необходим крайне серьезный подход к проектированию гидротехнических сооружений для качественного и безопасного использования гидроресурсов.
Целью проекта является проектирование Адычанской ГЭС на реке Адыча её сооружений и электрической части, выбор основного гидросилового и вспомогательного оборудования, разработка правил охраны труда и окружающей среды и технико-экономическое обоснование эффективности проекта.
Строительство Адычанской ГЭС привлечет людей в Якутию, что немного поспособствует развитию района, а также освоению водных ресурсов.
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 технико¬экономический потенциал страны. Поэтому, структурным лидером в развитии электроэнергетики на ближайшие десятилетия должна стать гидроэнергетика, как наиболее развитая, экологически безопасная и привлекательная для инвестиций отрасль народного хозяйства.
Следует отметить, что гидроэлектростанции могут устанавливаться практически на любых водотоках, соответственно изменяется мощность агрегатов. Особое свойство гидротехнических сооружений заключается в том, что их раз-рушение высвобождает на волю разрушительную стихию, приводящее за короткое время к колоссальным материальным убыткам, но что особо важно к большим человеческим жертвам. Поэтому необходим крайне серьезный подход к проектированию гидротехнических сооружений для качественного и безопасного использования гидроресурсов.
Целью проекта является проектирование Адычанской ГЭС на реке Адыча её сооружений и электрической части, выбор основного гидросилового и вспомогательного оборудования, разработка правил охраны труда и окружающей среды и технико-экономическое обоснование эффективности проекта.
Строительство Адычанской ГЭС привлечет людей в Якутию, что немного поспособствует развитию района, а также освоению водных ресурсов.