Сокращенный паспорт Гильмурской ГЭС 7
Введение 9
1 Общая часть 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Инженерно - геологические условия 13
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 14
2 Водноэнергетические расчёты 15
2.1 Регулирование стока воды 15
2.1.1 Исходные данные 15
2.1.2 Кривые обеспеченности расходов 15
2.1.3 Выбор расчётного маловодного и средневодного года 17
2.2 Выбор установленной мощности на основе водноэнергетических
расчётов 18
2.2.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом
требований водохозяйственной системы 18
2.2.2 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном
году 19
2.2.3 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в
средневодном году 19
2.2.4 Определение установленной мощности ГЭС 20
2.3 Баланс мощности и энергии 21
2.3.1 Баланс энергии Восточной энергосистемы 21
2.3.2 Баланс мощности Восточной энергосистемы 21
3 Основное и вспомогательное оборудование 23
3.1 Выбор числа и типа гидроагрегатов 23
3.1.1 Построение режимного поля 23
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам .. 25
3.1.3 Проверка работы гидротурбины при ограничении по минимальному
расходу 30
3.1.4 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения ее бескавитационной работы 31
3.1.4.1 Работа одного агрегата при максимальном напоре и расчетной
мощности 32
3.1.4.2 Работа одного агрегата при расчетном напоре и расчетной
мощности 32
3.1.4.3 Работа одного агрегата при минимальном напоре и расчетной
мощности 32
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 33
3.2.1 Гидромеханический расчет и построение плана металлической
спиральной камеры с круглым сечением и полным углом охвата .... 33
3.2.2 Расчет вала на прочность 39
3.2.3 Расчет подшипника 40
3.2.4 Выбор вспомогательного оборудования 41
3.2.4.1 Выбор типа маслонапорной установки 41
3.2.4.2 Выбор электрогидравлического регулятора 42
3.2.4.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 42
3.2.4.4 Подъемно-транспортное оборудование 42
4 Электрическая часть 43
4.1 Выбор главной схемы электрических соединений. Схемы собственных
нужд 43
4.2 Выбор силового оборудования 44
4.2.1 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с одиночными
блоками 44
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов ВН для схемы с
укрупненными блоками 46
4.2.3 Выбор трансформаторов собственных нужд 47
4.3 Распределительное устройство 47
4.3.1 Выбор количества отходящих линий РУ ВН 47
4.3.2 Выбор схемы РУ ВН 49
4.3.3 Выбор главной схемы ГЭС на основании технико-экономического
расчёта 50
4.4 Электротехническое оборудование 52
4.4.1 Расчёт токов короткого замыкания 52
4.4.2 Выбор электрических аппаратов 56
4.4.2.1 Выбор и расчёт токоведущих частей аппаратов и проводников . 56
4.4.2.2 Выбор электротехнического оборудования на генераторном
напряжении 13,8 кВ 57
4.4.2.3 Выбор трансформаторов тока и напряжения 59
4.4.2.4 Выбор автоматического выключателя на напряжение 0,4 кВ 59
4.4.2.5 Выбор выключателей и разъединителей на ОРУ 220 кВ 60
4.4.2.6 Выбор трансформаторов тока и напряжения на ОРУ 220 кВ 60
5 Устройства РЗиА 62
5.1 Перечень защит основного оборудования 62
5.2 Описание защит и расчет их уставок 63
5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 63
5.2.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN
(UO)) 65
5.2.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 68
5.2.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок
и внешних несимметричных коротких замыканий 68
5.2.5 Защита от симметричных перегрузок 72
5.2.6 Дистанционная защита генератора (Z1<),(Z2<) 74
5.2.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 77
5.3 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 78
6 Компоновка и сооружения гидроузла 79
6.1 Проектирование бетонной водосливной плотины 79
6.1.1 Определение класса гидротехнического сооружения 79
6.2 Определение отметки гребня плотины 79
6.3 Гидравлические расчеты 81
6.3.1 Определение ширины водосливного фронта 81
6.3.2 Определение отметки гребня водослива 82
6.3.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 84
6.3.4 Построение профиля водосливной грани 86
6.3.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 87
6.3.6 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 88
6.4 Конструирование плотины 90
6.4.1 Определение ширины подошвы плотины 90
6.4.2 Быки 91
6.4.3 Расчет ширины плотины по гребню 92
6.4.4 Устои 92
6.4.5 Галереи в теле плотины и дренаж тела плотины 93
6.4.6 Разрезка плотины швами 94
6.4.7 Противофильтрационная завеса 94
6.4.8 Дренаж основания бетонной плотины 95
6.5 Определение основных нагрузок на плотину, расчетный случай и
уровней воды 95
6.5.1 Вес сооружения и затворов 95
6.5.2 Сила гидростатического давления воды 96
6.5.3 Сила взвешивающего давления воды 97
6.5.4 Сила фильтрационного давления на подошву плотины 97
6.5.5 Давление грунта 98
6.5.6 Волновое давление 100
6.5.7 Расчёт прочности плотины 101
6.5.8 Основное сочетание нагрузок и воздействий 102
6.5.9 Выполнение условий прочности 104
6.5.10 Расчёт устойчивости плотины 105
7 Мероприятия по охране труда, пожарной безопасности, по охране
окружающей среды 107
7.1 Охрана труда при обслуживании, осмотре и выполнении работ на
силовых трансформаторах 107
7.2 Противопожарная безопасность 109
7.3 Мероприятия по охране природы 113
8 Технико - экономические показатели 117
8.1 Оценка объемов реализации энергии и расходов 117
8.1.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 117
8.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 117
8.3 Налоговые расходы 120
8.4 Оценка суммы прибыли 121
8.5 Оценка инвестиционного проекта 122
8.6 Методология и исходные данные 122
8.7 Показатели коммерческой эффективности проекта 123
8.8 Бюджетная эффективность 123
8.9 Анализ чувствительности 124
9 Устройства продольной компенсации на ВЛ - 500 кВ для повышения выдачи мощности и повышения динамической устойчивости 127
9.1 Общие сведения 127
9.2 Технологии устройств продольной компенсации (УПК) 129
9.2.1 Фиксированная продольная компенсация 129
9.2.1.1 Технология фиксированной продольной компенсации 129
9.2.1.2 Принцип действия фиксированной продольной компенсации.. 130
9.2.2 Статические тиристорные компенсаторы 130
9.3 Выбор мощности батарей конденсаторов при продольной
компенсации 131
9.4 Анализ эффективности повышения динамической устойчивости Саяно-Шушенской ГЭС при применении УПК 132
Заключение 137
Список использованных источников 139
Более 70 процентов земной поверхности покрыто водой. Неразумно было бы не использовать столь широкую распространенность воды в природе для народного хозяйства. Грамотное и целесообразное использование гидроресурсов, неотъемлемая часть увеличения благосостояния любой страны.
Самым удобным видом электростанций с низкой себестоимостью электроэнергии на сегодняшний день являются гидравлические, с неоспоримым плюсом, таким как экологическая чистота. Особое свойство гидротехнических сооружений заключается в том, что их разрушение высвобождает на волю разрушительную стихию в виде воды, 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, что регламентируется в различных СНиПах и других нормативных документах.
В данном дипломном проекте рассмотрен проект Гильмурской ГЭС на реке Гилюй, Амурская область. Развитие Дальнего Востока - сегодня одна из наиболее приоритетных задач государства. Для нормального развития экономики области необходим опережающий рост энергетики. Запроектированный гидроузел может служить источником энергоснабжения региона.
С сооружением ГЭС создадутся благоприятные условия для развития экономики и увеличения вытесняемой мощности тепловых станций.
В данной работе были рассчитаны и определены основные элементы и параметры гидротехнического сооружения II класса - Гильмурской ГЭС на реке Гилюй.
В рамках гидрологического расчета были определены значения максимальных расчетных расходов для основного (обеспеченностью 1,0%) и поверочного (обеспеченностью 0,1%) случаев, Q1>0% = 1103,6 м3/с, Q0.i% = = 1271,7 м3/с.
На этапе водно-энергетических расчетов выбрана установленная мощность проектируемой станции, которая составила 300 МВт, намечена зона работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Проектируемая станция в основном покрывает полупиковую часть графика нагрузки. По кривой сработки-наполнения водохранилища, с НПУ 430,0 м, был определен уровень мертвого объема, отметка которого составила 413,9 м. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составляет 1,1654 млрд. кВт^ч.
Далее, была выявлена область допустимой работы гидроэлектростанции, исходя из которой были определены следующие параметры:
- расчетный напор Нр= 81,00 м;
- минимальный напор Hmin= 71,75 м;
- максимальный напор Hmax= 90,65 м.
Из полученного диапазона изменения напора по справочным материалам были подобраны возможные типы гидротурбин. После сравнения рабочих зон турбин, а также руководствуясь принципом минимума суммарных приведенных затрат, принята установке гидротурбина РО115-В-400 при числе агрегатов равном 3. Также была выбрана система управления гидротурбиной.
По справочным данным для выбранной поворотно-лопастной турбины подобран серийный генератор типа СВ-835/180-36 с номинальной мощностью 100 МВт и синхронной частотой вращения 166,7 об/мин.
Далее, на основе анализа энергосистемы Востока, было определено напряжение выдачи мощности - 220 кВ. Выбрана структурная схема ГЭС с единичными блоками и принята схема ОРУ-220 - 2 рабочие с обходной системой шин. Выбраны блочные трансформаторы типа ТДЦ-125000/220, трансформаторы собственных нужд ТСЗ-1600/15.
На основании расчетов токов короткого замыкания определении типы высоковольтных аппаратов ОРУ 220 кВ.
В качестве генераторного выключателя принят элегазовый выключатель ВГГ-20-90/6300 У3 фирмы «Электроаппарат», со встроенными трансформаторами тока и напряжения, так же выбран разъединитель РВПЗ-2- 20/12500Н У3.
После выбора основного электрооборудования подобраны устройства релейной защиты и автоматики. Выбор шкафов комплексной защиты оборудования остановлен на продукции REG 630 «ABB».
На следующем этапе определены состав, тип и компоновка основных сооружений. В состав гидроузла входят следующие подпорные сооружения:
1. Левобережная глухая бетонная плотина длиной 177,39 м;
2. Здание ГЭС приплотинного типа длиной 82,5 м;
3. Гравитационная бетонная плотина длиной 480 м;
4. Бетонная водосливная плотина длиной 29 м;
5. Правобережная глухая бетонная плотина длиной 184,77 м.
В данном разделе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки:
- отметка подошвы водосливной плотины - 335,0 м;
- отметка гребня водослива - 422,0 м;
- число водосливных отверстий - 3;
- ширина водосливных отверстий в свету - 7 м; -отметка гребня плотины - 434,8 м.
В качестве гасителя энергии потока в нижнем бьефе выбран вариант отброса струи.
Для снятия фильтрационного противодавления из специальных галерей устроены цементационная завеса и дренаж.
Плотина разделена на секции постоянными сквозными температурно-усадочными швами.
Произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетании нагрузок. В результате расчетов методом предельного состояния, коэффициент надежности сооружения составляет 1,2 для основного сочетания нагрузок и воздействий (нормативное значение для сооружений II класса - 1,2).
В следующем разделе были рассмотрены вопросы обеспечения безопасности ГТС, техники безопасности и пожарной безопасности, а также разработан план действий в области охраны окружающей среды при строительстве и эксплуатации Гильмурской ГЭС.
После были определены основные технико-экономические показатели:
- срок окупаемости - 6 лет 2 месяца;
- удельные капиталовложения - 20748,35 руб.;
- удельная себестоимость производства электроэнергии - 22 коп/ кВт-ч;
Таким образом, проект строительства Гильмурской ГЭС можно считать экономически эффективным.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
