Сокращённый паспорт Алтайской ГЭС 6
Введение 8
1 Общая часть 9
1.1 Природные условия 9
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 9
1.1.2 Гидрологические данные 9
1.1.3 Инженерно-геологические условия 11
1.1.4 Сейсмические условия 11
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 11
2 Водно-энергетические расчёты 12
2.1 Регулирование стока воды 12
2.1.1 Исходные данные 12
2.1.2 Определение максимальных расчётных расходов 12
2.1.3 Кривые обеспеченности расходов 13
2.1.4 Выбор расчётного маловодного и средневодного года 15
2.1.5 Определение типа регулирования 15
2.2 Определение установленной мощности на основе водноэнергетических
расчётов 16
2.2.1 Перераспределение стока маловодного года 16
2.2.2 Водноэнергетические расчёты по условию маловодного года 17
2.2.3 Определение установленной мощности ГЭС 19
2.2.4 Водноэнергетические расчёты по условию средневодного года 20
2.3 Баланс мощности и энергии 20
2.3.1 Баланс энергии Алтайского РДУ 20
2.3.2 Баланс мощности Алтайского РДУ 20
3 Основное и вспомогательное оборудование 22
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 22
3.1.1 Построение режимного поля 22
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам .... 25
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 31
3.2.1 Определение отметки рабочего колеса гидротурбины 31
3.2.2 Определение геометрических размеров проточной части и
машинного зала 32
3.2.3 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 33
3.2.4Выбор электрогидравлического регулятора 34
3.3 Выбор гидрогенератора 34
4 Электрическая часть 36
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений 36
4.2 Выбор силового оборудования 36
4.2.1Выбор повышающих трансформаторов 36
4.2.2 Выбор трансформаторов собственных нужд 37
4.3 Выбор проводов отходящих воздушных линий 37
4.4 Выбор схемы распределительного устройства 38
4.5 Расчет токов короткого замыкания 39
4.6 Выбор электрических аппаратов 41
4.6.1 Выбор генераторного аппаратного комплекса 41
4.6.2 Выбор автоматического выключателя на 0,4кВ 42
4.7 Выбор параметров ОРУ 42
4.7.1 Выбор выключателей и разъединителей 43
4.7.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения 43
5 Релейная защита и автоматика 45
5.1 Перечень защит основного оборудования 45
5.2 Описание защит и расчет их уставок 46
5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора 46
5.2.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 49
5.2.3 Защита от повышения напряжения 51
5.2.4 Защита обратной последовательности от несимметричных
перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий 52
5.2.5 Защита от симметричных перегрузок 55
5.2.6 Дистанционная защита генератора 57
5.2.7 Защита от перегрузок обмотки ротора 60
6 Компоновка сооружения и гидроузла 62
6.1 Проектирование водосливной плотины 62
6.1.1 Проектирование водосливной плотины 62
6.2 Гидравлические расчеты 64
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 64
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 65
6.2.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 67
6.2.4 Построение профиля водосливной грани 68
6.2.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 69
6.2.6 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 69
6.3 Конструирование плотины 71
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 71
6.3.2 Разрезка бетонной плотины швами 73
6.3.3 Быки 73
6.3.4 Устои 74
6.3.5 Дренаж тела бетонной водосливной плотины 74
6.3.6 Галереи в теле плотины 74
6.3.7 Конструирование отдельных элементов подземного контура 75
6.4 Определение основных нагрузок на плотину 76
6.4.1 Вес сооружения 76
6.4.2 Сила гидростатического давления воды 78
6.4.3 Равнодействующая взвешивающего давления 78
6.4.4 Сила фильтрационного давления 78
6.4.8 Критерии прочности плотины 83
6.4.9 Расчет устойчивости плотины на сдвиг 84
7 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 85
7.1 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 85
7.2 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 86
7.3 Отходы, образующиеся при строительстве 88
7.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 89
8 Технико-экономические показатели 91
8.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 91
8.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 91
8.1.3 Налоговые расходы 93
8.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 94
8.3 Оценка инвестиционного проекта 95
8.3.1 Методология, исходные данные 95
8.3.2 Коммерческая эффективность 96
8.3.3 Бюджетная эффективность 96
8.4 Анализ чувствительности 97
9 Особенности работы ГЭС на оптовом рынке электроэнергии и мощности
(ОРЭМ) 100
9.1 Состав ОРЭМ 100
9.1.1 Порядок получения статуса субъекта оптового рынка 100
9.1.2 Рынок электроэнергии 101
9.1.3 Рынок мощности 102
9.1.4 Технические требования к генерирующему оборудованию участников
оптового рынка 103
9.2 Технические требования к системе АПИС КУЭ 103
9.3 Проектирование системы АПИС КУЭ 105
9.4 Схема учета электроэнергии 107
9.5 Выводы 113
Заключение 114
Список использованных источников 116
Приложения
Гидроэнергетика - одна из важнейших отраслей промышленности в нашей стране.
Гидроэнергетические ресурсы — возобновляемый источник энергии, связанный с круговоротом воды в природе.
Себестоимость электроэнергии произведенной на ГЭС, не зависит от колебаний цен на традиционное топливо: уголь, газ, мазут, уран. 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 электрического тока в энергосистеме.
В нашей стране большой гидроэнергетический потенциал, что подразумевает значительные возможности развития отечественной гидр оэнергетики.
Все эти преимущества подталкивают к строительству новых гидроэлектростанций.
Целью дипломного проекта является проработка этапов проектирования гидроэлектростанции на основе теоретических знаний, полученных в ходе обучения, а также применение творческого подхода и инженерной мысли при решении конкретных задач для поиска оптимального решения при проектировании.
Цель возведение Алтайской ГЭС, выработка такого товара как электрическая энергия и мощность, и последующая реализация этого товара на ОРЭМ.
В дипломном проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Алтайского гидроузла на реке Катунь, являющимся сооружением II класса.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчетных расходов для случаев: основного обеспеченностью 0,1 % и поверочного 0,01 % равных 1958 и 2329 м3/с соответственно.
В ходе водно-энергетических расчетов была рассчитана установленная мощность, равная 330 МВт и среднемноголетняя выработка 2,1 млрд. КВт-ч.
На третьем этапе 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 - 73,2 м; расчетный - 63,8 м ;
минимальный - 56,8 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий расчетному напору, составляет 575 м3/с.
При выборе турбин рассматривалось два варианта РО75-В и ПЛД90-В. По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с шестью гидротурбинами РО75-В
По справочным данным для выбранной турбины с синхронной частотой вращения 187,5 об/мин был подобран серийный гидрогенератор СВ-660/165-32 с номинальной активной мощностью 57 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с с тремя объединёнными блоками и принята схема распределительного устройства на 7 присоединений (3 объединённых блока, 4 отходящих ВЛЭП 220кВ) ОРУ 220 кВ - "две рабочие и обходная система сборных шин". По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТД-80000/220, трансформаторы общестанционных собственных нужд ТСЗ-1000/10,5, для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС 240/32 (три провода в фазе).
Выбран генераторный аппаратный комплекс типа КАГ-20.
После выбора основного электрооборудования был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Компоновка для Алтайского гидроузла была принята приплотинная. В состав сооружений входят:
- водосбросная бетонная плотина;
- глухая бетонная плотина;
- станционная часть;
- правобережная и левобережные бетонные плотины.
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
-ширина подошвы - 56 м;
-отметка подошвы водосливной плотины - 326 м;
-число водосливных отверстий - 3;
-ширина водосливных отверстий в свету - 14 м;
-отметка гребня - 404,8 м;
-ширина гребня - 20 м.
Для гашения кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, применяется носок трамплин.
Во избежание недопустимо больших напряжений, появляющихся при неравномерных осадках основания и при температурных деформациях, в различных частях тела бетонной плотины, она разделена на секции постоянными температурно-осадочными швами.
Также в этом разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном и особом сочетаниях нагрузок. В результате расчетов коэффициент надежности сооружения составляет 1,25 для основного сочетаний нагрузок (нормативное значение для сооружений II класса - 1,20). Таким образом, плотина Алтайского гидроузла отвечает требованиям надежности. При расчете плотины на прочность сжимающие напряжения не превышают критических значений, растягивающие напряжения отсутствуют. Плотина отвечает всем требованиям, предусмотренными СНиП.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчетам получены следующие показатели:
- срок окупаемости - 6 лет 11 месяцев;
- себестоимость - 0,22 руб/кВт
- удельные капиталовложения - 25906,45 руб./кВт.
Таким образом, строительство Алтайского гидроузла в настоящее время является актуальным.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
