ПРОЕКТИРОВАНИЕ АТАКЕНСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ЧИРЧИК. СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ. НАЗНАЧЕНИЕ, ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ НА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ГЭС
Сокращенный паспорт Атакенской ГЭС 6
Введение 8
1 Общая часть 9
1.1 Природные условия 9
1.1.1 Климат 9
1.1.2 Гидрологические данные 9
1.1.3 Инженерно - геологические условия 10
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 10
2 Водно-энергетические расчеты 12
2.1 Исходные данные 12
2.2 Выбор расчетных гидрографов для маловодного и средневодного года
при заданной обеспеченности стока 15
2.3 Определение максимального расчётного расхода 20
2.4 Построение суточных графиков нагрузки 21
2.5 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы 22
2.6 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими
электростанциями 24
2.7 Водно-энергетический расчет 24
2.7.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 24
2.7.2 Водно-энергетический расчет режима работы ГЭС в маловодном и
средневодном годах 27
2.7.3 Определение установленной мощности ГЭС и планирование
капитальных ремонтов 28
3 Основное и вспомогательное оборудование 29
3.1 Выбор числа и типа гидроагрегатов 29
3.2 Проверка работы гидротурбины при ограничении по минимальному
расходу 38
3.2.1 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения ее бескавитационной работы 38
3.2.2 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 42
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 43
4 Электрическая часть 47
4.1 Выбор главной схемы электрических соединений и схемы собственных
нужд 47
4.2 Главные повышающие трансформаторы 48
4.3 Распределительное устройство 49
4.3.1 Выбор проводов отходящих воздушных линий 49
4.3.2 Выбор схемы распределительного устройства 50
4.4 Электротехническое оборудование 51
4.4.1 Выбор трансформаторов собственных нужд 51
4.4.2 Расчет токов КЗ с помощью программного обеспечения
RASTRKZ 52
4.4.3 Определение расчетных токов рабочего и утяжеленного режима 55
4.4.4 Выбор и проверка аппаратов 220 кВ 56
4.4.5 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении
13,8 кВ 57
5 Релейная защита и автоматика 59
5.1 Перечень защит основного оборудования 59
5.2 Выбор устройств релейной защиты 60
5.3 Расчет продольной дифференциальной защита генератора 61
6 Компоновка и сооружение гидроузла 65
6.1 Состав и компоновка гидроузла 65
6.2 Проектирование бетонной водосливной плотины 65
6.2.1 Определение класса гидротехнического сооружения 65
6.2.2 Определение отметки гребня плотины и гребня быка 65
6.2.3 Определение ширины водосливного фронта 69
6.2.4 Определение отметки гребня водослива 70
6.2.5 Проверка на пропуск поверочного расхода 72
6.3 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 74
6.4 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 75
6.5 Конструктивные элементы нижнего бьефа 77
6.5.1 Определение ширины подошвы плотины 77
6.5.2 Разрезка плотин швами 78
6.5.3 Расчет цементационной завесы 79
6.6 Фильтрационный расчет. 80
6.7 Статический расчет плотины 81
6.7.1 Вес сооружения 82
6.7.2 Сила гидростатического давления воды 82
6.7.3 Давление наносов 83
6.7.4 Волновое воздействие 84
6.7.5 Взвешивающее давление 84
6.7.6 Сила фильтрационного давления 85
6.7.7 Расчет прочности плотины 85
6.8 Критерии прочности плотины 89
6.9 Расчет устойчивости плотины 90
7 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 92
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 92
7.2 Требования по охране труда и техники безопасности для работников
Атакенской ГЭС 92
7.2.1 Общие требования безопасности 95
7.2.2 Мероприятия, обеспечивающие безопасное выполнение работ 97
7.2.3 Требования безопасности во время работы 98
7.2.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях 101
7.3 Пожарная безопасность 102
7.4 Охрана окружающей среды 106
7.5 Водоохранные мероприятия 107
7.4.1 Мероприятия по подготовке зоны водохранилища, влияющие на
состояние водных ресурсов 107
7.4.2 Водоохранная зона 108
7.4.3 Водоохранные мероприятия на гидроэлектростанции 109
7.6 Мероприятия по охране атмосферного воздуха 111
7.7 Охрана от промышленных отходов 111
8 Технико-экономические показатели 113
8.1 Текущие расходы по гидроузлу 113
8.2 Налоговые расходы 115
8.3 Прибыль 116
8.4 Оценка инвестиционного проекта 117
8.5 Бюджетная эффективность ГЭС 118
8.6 Анализ рисков и чувствительности инвестиционного проекта 119
9 Системы технического водоснабжения. Назначение, требования, преимущества
и недостатки на примере проектируемой ГЭС 122
Заключение 133
Список использованных источников 135
Приложение А 139
Приложение Б 148
Приложение В 152
Энергия текущей воды является одним из старейших источников электроэнергии на планете. На территории России расположено около 9% мировых запасов гидроэнергии. Экономический потенциал гидроэнергоресурсов России составляет 850 млрд кВт.ч, из которых 120 млрд кВт.ч приходится на Европейскую часть страны и 730 млрд кВт.ч на Сибирь и Дальний Восток.
Гидростанции не вызывают никаких вопросов, поскольку их мощности находятся вне конкуренции по множеству параметров — они относятся к возобновляемым источникам энергии, используются для регулировки системных пиковых нагрузок, быстро выходя на заданную мощность, а их энергия достаточно дешева. В условиях единой энергосистемы и ситуации возрастания пиковых нагрузок из-за возросшего потребления населением и сферой услуг второе качество становится особенно ценным.
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 Атакенской ГЭС на реке Чирчик её сооружений и электрической части, выбор основного гидросилового и вспомогательного оборудования, разработка правил охраны труда и окружающей среды и технико-экономическое обоснование эффективности проекта
На начальном этапе проектирования, используя исходные данные, были произведены водно-энергетические расчеты, в результате которых получена установленная мощность Атакенской ГЭС - 150 МВт, а также зона ее работы на суточных графиках нагрузки.Также при расчете регулирования стока были определены:
- отметка УМО - 874,28 м (при заданной отметке НПУ - 890 м);
- полезный объем водохранилища - 1,55 км3 (при заданном полном объеме - 3,76 км3);
- среднемноголетняя выработка электроэнергии Атакенской ГЭС равна 1,03 млрд. кВтч.
Далее были спроектированы основные сооружения гидроузла. Атакенская ГЭС расположена в горном створе. Напорный фронт представлен бетонными сооружениями: станционной частью и водосливной плотиной, а так же каменно-земляной плотиной с экраном со стороны левого берега и правого берега.
Максимальная высота сооружений 87,89 м (ширина подошвы 50,4м., ширина по гребню 15,0 м.). Сопряжение бьефов осуществляется посредством отлета струи. Для снижения противодавления устроены цементационная завеса глубиной 36,0 м и дренажные скважины глубиной 18,0 м.
В ходе проектирования водосливная бетонная плотина была проверена на прочность и устойчивость. Растягивающие напряжения отсутствуют, а возникающие сжимающие напряжения не превосходят предельно допустимые. Для основного сочетания нагрузок плотина устойчива на сдвиг по основанию с коэффициентом надежности 1,35, что допустимо для I класса сооружений. Таким образом, плотина удовлетворяет условиям прочности и устойчивости.
При выборе основного гидросилового оборудования рассматривались три варианта турбин:, РО-75-В, ПЛД60-В60 и ПЛ60-В. В результате расчета был определен оптимальный вариант с тремя радиально-осевыми турбинами номинальным диаметром 3,75 м (РО-75-В-375), работающими при напорах: максимальный -67,0 м.; расчетный - 52,5 м.; минимальный - 46,7 м.
Для принятой турбины с синхронной частотой вращения 166,7 об/мин был подобран синхронный вертикальный гидрогенератор СВ-596/90-32 УХЛ4, номинальной активной мощностью 50 МВт и полной мощностью S=62,5 МВА. Номинальное напряжение генератора иг=13,8 кВ.
Структурная электрическая схема ГЭС представлена единичными блоками и распределительном устройством высокого напряжения с двумя рабочими системами шин - КРУЭ-220 кВ. (ЯГГ-220 фирмы «Электроаппарат»).
По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ - 80000/220, трансформаторы собственных нужд ТСЗЛ - 6300/13,8/6. Генераторный комплекс фирмы «Электроаппарат» ВГГ-15-50/6300.
Вся генерируемая на станции мощность передается по 2 отходящим ЛЭП 220 кВ, длиной 10 км.
По технико-экономическим расчетам получены следующие показатели:
- чистый приведенный доход 25940,3 млн. руб.;
- период окупаемости станции 6 лет 5 месяц с начала строительства;
- себестоимость вырабатываемой электроэнергии - 27 коп/кВт-ч. Строительство Атакенской ГЭС позволит:
-снизить имеющийся дефицит мощности в энергосистеме; -увеличить вытеснение мощностей тепловых станций; -создать благоприятные условия для развития экономики.
Таким образом, строительство Атакенской ГЭС является инвестиционно привлекательным и актуальным для региона.
Был произведён расчёт токов КЗ характерных точек. Результаты расчета, использовали для определения уставки основных защит гидроагрегата.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
