ПРОЕКТИРОВАНИЕ АЛЬБАГАНСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ КАТУНЬ. ПНЕВМОХОЗЯЙСТВО ГЭС (ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И СОСТАВ
ОБОРУДОВАНИЯ, ТИПЫ КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК, ВЫБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННОГО СОСТАВА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ, ТРЕБОВАНИЯ ПО МОНТАЖУ, БЕЗОПАСНОСТИ, ПРОВЕДЕНИЮ ОБСЛУЖИВАНИЯ,
КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ И СИСТЕМЫ ЗАЩИТ)
СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ АЛЬБАГАНСКОЙ ГЭС 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1 Общая часть 10
1.1 Климатические условия 10
1.2 Орогидрографическая характеристика 10
1.3 Гидрологические данные 10
1.4 Энергоэкономическая характеристика района 11
1.5 Подготовка ложа водохранилища 11
2 Водно-энергетические расчеты и выбор установленной мощности 13
2.1 Исходные данные 13
2.2 Гидрологические расчеты 15
2.2.1 Выбор расчётного маловодного года 15
2.2.2 Выбор расчётного средневодного года 16
2.3 Энергетические системы водно-энергетических расчетов 17
2.3.1 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 17
2.3.2 Построение ИКИ 19
2.3.3 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок 20
2.4 Водно-энергетические расчеты 22
2.4.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 22
2.4.2 Баланс энергии 23
2.4.3 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном
году 24
2.4.4 Определение установленной мощности и планирование
капитальных ремонтов проектируемой ГЭС 25
2.4.5 Водно-энергетический расчет сработки и наполнения
водохранилища в средневодном году и определение среднемноголетней выработки 26
3 Выбор основного энергетического оборудования 27
3.1 Режимное поле 27
3.2 Выбор гидротурбины 27
3.3 Выбор отметки установки рабочего колеса 31
3.4 Выбор типа гидрогенератора 32
3.5 Расчет подшипника и вала на прочность 32
3.5.1 Расчет вала на прочность 32
3.5.2 Расчет подшипника на прочность 33
3.6 Выбор МНУ и ЭГР 34
3.7 Выбор геометрических размеров проточной части и машинного зала 34
4 Электрическая часть 35
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений 35
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 35
4.2.1 Выбор синхронных генераторов 35
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов 36
4.2.2.1 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с одиночными
блоками 36
4.2.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с
объединенными блоками 37
4.2.2.3 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с
укрупненными блоками 38
4.2.3 Выбор собственных нужд 38
4.3 Выбор количества отходящих воздушных линий распределительного устройства высшего напряжения и марки проводов воздушных линий .. 39
4.4 Выбор схемы ГЭС на основании технико-экономического расчета 40
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 42
4.6 Расчёт токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в главной
схеме с помощью программного обеспечения RastrWin3 42
4.6.1 Расчет исходных данных 42
4.6.2 Внесение исходных данных в программный комплекс RastrWin3 ...43
4.7 Выбор и проверка электрических аппаратов в главной схеме 45
4.7.1 Определение расчетных токов рабочего и утяжеленного режимов ..45
4.7.2 Выбор выключателей и разъединителей 220 кВ 46
4.7.3 Выбор трансформаторов напряжения 47
4.7.4 Выбор ОПН 47
4.7.5 Выбор дизель-генераторной установки 48
4.8 Выбор и проверка коммутационных аппаратов на генераторном
напряжении 48
5 Релейная защита и автоматика 50
5.1 Перечень защит основного оборудования 50
5.2 Параметры защищаемого оборудования 51
5.3 Расчет номинальных токов 52
5.4 Описание защит и расчет их уставок 53
5.4.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 53
5.4.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN
(UO)) 56
5.4.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 58
5.4.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) .59
5.4.5 Защита от симметричных перегрузок (I1) 63
5.4.6 Дистанционная защита генератора (Z1 <), (Z2 <) 64
5.4.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 67
5.5 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 69
6 Компоновка гидроузла 70
6.1 Определение класса и отметки гребня плотины 70
6.1.1 Определение класса гидротехнического сооружения 70
6.1.2 Определение отметки гребня плотины 70
6.2 Гидравлический расчет бетонной водосливной плотины 72
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 72
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 73
6.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 75
6.2.4 Построение профиля водосливной грани 77
6.2.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 77
6.2.6 Сопряжение бьефов свободной отброшенной струей 78
6.3 Конструирование бетонной плотины 80
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 80
6.3.2 Разрезка плотины швами 82
6.3.3 Быки 83
6.3.4 Устои 83
6.3.5 Дренаж тела бетонной плотины 83
6.3.6 Галереи в теле плотины 84
6.3.7 Элементы подземного контура плотины 84
6.3.7.1 Цементационная завеса 84
6.3.7.2 Дренаж 85
6.4 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 85
6.4.1 Определение основных нагрузок на плотину 85
6.4.1.1 Вес сооружения 86
6.4.1.2 Сила гидростатического давления воды 86
6.4.1.3 Равнодействующая взвешивающего давления 87
6.4.1.4 Волновое воздействие 87
6.4.1.5 Фильтрационные расчеты 88
6.4.1.6 Давление грунта 88
6.4.2 Расчет прочности плотины 89
6.4.3 Критерии прочности плотины 91
6.4.4 Расчет устойчивости плотины 92
7 Охрана труда, техника безопасности, пожарная безопасность 94
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 94
7.2 Охрана труда и техника безопасности 94
7.3 Пожарная безопасность 96
7.4 Охрана окружающей среды 98
8 Определение технико-экономических показателей 101
8.1 Оценка объемов реализации энергии и расходов 101
8.1.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 101
8.1.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 101
8.1.3 Налоговые расходы 103
8.2 Оценка суммы прибыли 104
8.3 Оценка инвестиционного проекта 105
8.3.1 Методология, исходные данные 105
8.3.2 Коммерческая эффективность 106
8.3.3 Бюджетная эффективность 106
8.4 Анализ чувствительности 107
9 Пневмохозяйство ГЭС (технологические схемы и состав оборудования, типы компрессорных установок, выбор для определенного состава потребителей, требования по монтажу, безопасности, проведению обслуживания, контроль
состояния и системы защит) 109
9.1 Технологические схемы 109
9.1.1 Схема распределительной сети высокого давления 109
9.1.2 Схема распределительной сети низкого давления 110
9.2 Состав оборудования 110
9.2.1 Система высокого давления 110
9.2.1.1 Агрегат ВШВ-3/100 110
9.2.1.2 Агрегат ВШВ-2,3/230 113
9.2.2 Система низкого давления 113
9.3 Требования по монтажу 114
9.4 Требования по безопасности 116
9.5 Контроль состояния и системы защит 117
9.5.1 Контроль состояния и системы защит компрессорной установки
ВШВ - 3/100 117
9.5.2 Контроль состояния и системы защит компрессорной установки
АВШ - 6/8 118
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 119
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 121
Приложения
Развитие энергетики неотделимо от развития региона, стабильности и процветания территории присутствия. Рост объемов промышленного производства приводит к увеличению энергопотребления в регионе и оказывает свое существенное влияние на дальнейшее развитие и модернизацию всей энергетической системы.
Среди основных проектов, которые оказывают существенное влияние на рост электропотребления - модернизация, расширение и ввод новых металлургических производств, формирующих основной спрос на электрическую энергию в промышленных отраслях региона.
В настоящее время актуальной проблемой Алтайской энергосистемы (региона, в котором расположен створ проектируемой гидроэлектростанции) является эффективное использование невозобновляемых источников энергии. Альтернативным вариантом строительства ТЭС газе является строительство ГЭС, так как регион обладает достаточным количеством неиспользуемых гидроресурсов.
Строительство Альбаганской ГЭС позволит:
- Обеспечить потребителей Алтайской энергосистемы электроэнергией;
- Повысить надёжность и качество электроснабжения потребителей;
- Отказаться от строительства тепловой электростанции, использующей органическое топливо (природный газ);
- Обеспечить необходимые пропуски воды для нужд ВХК;
- Создать инфраструктуру, обеспечивающую улучшение социальных и экономических условий жизни населения близлежащих Алтайского края;
- Обеспечить значительные поступления налоговых выплат в бюджеты всех уровней.
Целью проекта является проектирование Альбаганской ГЭС на реке Катунь, её сооружений и электрической части, выбор основного гидросилового и вспомогательного оборудования, разработка правил охраны труда и окружающей среды и технико - экономическое обоснование эффективности проекта.
В рамках специального вопроса рассмотрено пневмохозяйство ГЭС.
В проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Альбаганской ГЭС высотой 109,2 м на реке Катунь, являющимся сооружением I класса.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчетных расходов для основного обеспеченностью 0,1% и поверочного 0,01% обеспеченности случаев: QO1%=2905 м3/с, QO,OI%=3336 м3/с.
В ходе водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по энергосистеме и гидрологии была выбрана установленная мощность Альбаганской ГЭС, а также определена зона ее работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Установленная мощность составила Nycr =395 МВт. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 497,51 м. Полезный объем при данных отметках НПУ 530 м и УМО составляет 7,01 км3. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 7584 млн. 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 -Hmax = 101,80 м;
- расчетный -НраСч =90,70 м;
- минимальный -Hmni = 69,20 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС Qmax, соответствующий расчетному напору, составляет 426 м3/с.
По результатам расчетов выбора турбин был определен оптимальный вариант с тремя гидроагрегатами, с диаметром рабочих колес 4,0 м (РО115-В- 400).
По справочным данным для выбранной турбины с синхронной частотой вращения 187,5 об/мин был выбран гидрогенератор СВ - 800/230 - 32.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с одиночными блоками и принята схема распределительного устройства ОРУ-220кВ - "две системы сборных шин с МТТТВ". По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ- 160000/220, трансформаторы собственных нужд ТСЗ - 2500/10,5/0,4.
В качестве генераторного выключателя, принять генераторный комплекс КАГ - 20 (Электроаппарат), со встроенными трансформаторами тока и напряжения, разъединителем, ограничителем перенапряжения, имеющий большой ресурс и надежность.
После выбора основного электрооборудования был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Компоновка гидроузла была принята приплотинной. Водосливная плотина, левобережная и правобережная глухие плотины приняты бетонными.
В состав сооружений входят:
- водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля - 102 м;
- здание ГЭС приплотинного типа - 68 м;
- право и левобережная бетонные плотины;
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
- ширина подошвы - 79,2 м;
- отметка подошвы водосливной плотины - 425 м;
- число водосливных отверстий - 6;
- ширина водосливных отверстий в свету - 14 м;
- отметка гребня - 534,2 м;
- ширина гребня - 25,63 м.
Для гашения кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, применяется отброс струи.
Разрезка водосливной части плотины деформационными швами произведена по быкам, разрезается каждый бык, чтобы избежать неравномерных осадок смежных быков, что может привести к заклиниванию затворов. На каждом водосливном отверстии устраиваем швы надрезы до фундаментной плиты.
Также в этом разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины. В результате расчетов коэффициент надежности сооружения составляет 1,252. Таким образом, плотина Альбаганской ГЭС 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:
- удельная себестоимость производства электроэнергии - 0,19 руб/кВт-ч.;
- срок окупаемости - 76 мес.;
- удельные капиталовложения - 20134,7 руб/кВт.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
