Сокращенный паспорт Новокиевской ГЭС 7
Введение 9
Общие сведения 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Инженерно-геологические условие 11
1.2 Энергетическая характеристика района 11
Водно-энергетические расчеты 12
2.1 Регулирование стока воды 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 14
2.1.5 Определение типа регулирования 16
2.2 Выбор установленной мощности на основе водноэнергетических
расчётов 17
2.2.1 Перераспределение стока маловодного года 17
2.2.2 Определение установленной мощности ГЭС и планирование
капитальных ремонтов 18
2.2.3 Водноэнергетические расчёты по условию маловодного и
средневодного года 20
Основное и вспомогательное оборудование 21
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 21
3.1.1 Построение режимного поля 21
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным
характеристикам 23
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 25
3.2.1 Определение допустимой высоты отсасывания 25
3.2.2 Сопоставление турбин и выбор оптимального варианта 27
3.2.3 Выбор отметки расположения рабочего колеса 29
3.2.4 Определение геометрических размеров проточной части и
машинного зала 29
3.2.5 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки.
Выбор электрогидравлического регулятора 30
3.3 Выбор гидрогенератора 32
Электрическая часть 35
4.1 Выбор главной схемы электрических соединений и схемы собственных
нужд 35
4.2 Выбор типа блоков ГЭС 36
4.2.1 Выбор блочных трансформаторов ВН для схемы с простыми
блоками 36
4.2.2 Выбор блочных трансформаторов ВН для схемы с укрупненными
блоками 38
4.2.3 Выбор трансформаторов собственных нужд 39
4.3 Выбор главной схемы на основании технико-экономического расчёта .... 39
4.4 Выбор количества отходящих воздушных линий 40
4.5 Выбор схемы РУ ВН 41
4.6 Расчет токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в РУ ВН
в программном комплексе «RASTR WIN 3» 42
4.7 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима
напряжении в програмном комплексе «RastrKZ» 45
4.8 Выбор и проверка аппаратов 500 кВ 46
4.9 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении
15,75 кВ 48
Релейная защита и автоматика 49
5.1 Технические данные защищаемого оборудования 49
5.2 Расчет номинальных токов 49
5.3 Перечень защит основного оборудования 50
5.4 Выбор устройств релейной защиты 51
5.4.1 Продольная дифференциальная защита генератора 51
5.4.2 Поперечная дифференциальная защита генератора 54
5.5 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 54
5.6 Защита от повышения напряжения 57
5.7 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и
внешних несимметричных коротких замыканий 57
5.8 Защита от симметричных перегрузок 57
5.9 Дистанционная защита генератора 63
5.10 Защита от перегрузки обмотки ротора 66
5.11 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 67
5.12 Таблица уставок и матрица отключения 67
Компоновка и сооружения гидроузла 70
6.1 Состав и компоновка гидроузла 71
6.2 Определение класса плотины и отметки гребня плотины 71
6.2.1 Определение класса гидротехнического сооружения 71
6.2.2 Определение отметки гребня плотины 71
6.3 Гидравлический расчет бетонной водосливной плотины 72
6.3.1 Определение ширины водосливного фронта 72
6.3.2 Определение отметки гребня водослива 73
6.3.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 76
6.3.4 Построение профиля водосливной грани 77
6.3.5 Сопряжение бьефов свободной отброшенной струей 79
6.3.6 Г ашение энергии способом свободно отброшенной струи 81
6.4 Конструирование бетонной плотины 84
6.4.1 Определение ширины и отметки подошвы плотины 84
6.4.2 Разрезка бетонных плотины швами 85
6.4.3 Быки 85
6.4.4 Устои 86
6.5 Основные элементы плотины 86
6.5.1 Расчёт цементационной завесы и дренажа 86
6.5.2 Галереи в теле плотины 88
6.6 Статические расчёты плотины 89
6.6.1 Вес сооружения 89
6.6.2 Сила гидростатического давления воды 90
6.6.3 Равнодействующая взвешивающего давления 91
6.6.4 Сила фильтрационного давления 91
6.6.5 Давление грунта 92
6.6.6 Волновое давление 92
6.7 Расчет прочности плотины 93
6.8 Критерии прочности плотины 96
6.9 Расчёт устойчивости плотины на сдвиг 97
Охрана труда и противопожарная безопасность. Мероприятия по охране окружающей среды 98
7.1 Отходы, образующиеся при строительстве 98
7.2 Воздействия на животный мир 99
7.3 Мероприятия по охране животного мира 99
7.3.1 Мероприятия по обращению с отходами 99
7.4Пожарная безопасность 99
7.5 Охрана труда и техника безопасности 101
Технико-экономические поазатели 102
8.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 102
8.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 103
8.2.1 Налоговые расходы 105
8.3 Оценка суммы прибыли 106
8.4 Оценка инвестиционного проекта 107
8.5 Бюджетная эффективность 107
8.7 Анализ рисков инвестиционных проектов 108
Защиты напорных водоводов ГЭС (ГАЭС) от разрыва 111
9.1 Назначения, общие сведения 111
9.2 Варианты реализации ТЗВ на примере напорных водоводов
СШГЭС 111
9.2.1 Реализация ТЗВ с применением акустических датчиков расхода воды
и датчиков гидростатического давления 113
9.2.2 Реализация ТЗВ с использованием системы сигнализации протечек
турбинных водоводов 118
9.2.3 Реализация ТЗВ с использованием с использованием алгоритмов
системы автоматического управления ГА 120
9.2.4 Реализация ТЗВ с применением поплавковых датчиках уровня 123
9.3 Технико-экономическое сравнение 124
9.3 Применение ТЗВ на проектируемой ГЭС 124
Заключение 125
Список использованных источников 127
Приложения
Гидроэнергетика является одной из наиболее перспективных отраслей современной энергетики. Наша страна обладает огромным гидроэнергетическим потенциалом, однако степень его освоения значительно ниже, чем в других развитых странах, причём существует значительная неравномерность его освоения. В то время, как для центра характерна высокая степень освоения гидроресурсов ( 50%) , в таких регионах как Сибирь и Дальний Восток гидроэнергетический потенциал рек освоен на 20% и на 3% соответственно. Поэтому этому вопросу следует уделять пристальное внимание и развивать эту отрасль современной энергетики.
Целью дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции с применением и закреплением теоретических знаний, а также путем инженерной мысли и творческого подхода к решению конкретных задач, найти оптимальные проектные решения. Помимо этого одной из целей было подробно рассмотреть зашиты напорных водоводов ГЭС (ГАЭС) от разрыва.
В результате выполнения дипломного проекта было произведено проектирование Новокиевской ГЭС на реке Зея. Новокиевская ГЭС позволит увеличить суммарную выработку электроэнергии.
В работе рассчитаны и определены показатели, выбраны элементы и параметры Новокиевской ГЭС, с плотиной высотой при НПУ 116,3 м на реке Зея, являющейся 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: Q0,i% = 10293 м3/с , Qo,oi% = 12084 м3/с.
В ходе водно-энергетических расчетов была выбрана установленная мощность Новокиевской ГЭС, а также определена зона ее работы в суточных графиках нагрузки в период межени и половодья. Установленная мощность составила 1680 МВт. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 248,8 м. Полезный объем при отметке НПУ составляет 16,1 км3. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 10,9 млрд. кВ'іч.
На втором 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 - 111 м;
расчетный - 88 м;
минимальный - 66 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий
расчетному напору, составляет 2550 м3/с.
Была выбрана турбина типа РО115 — В — 630. По результатам расчетов оптимальным оказался вариант с шестью гидроагрегатами, диаметром рабочих колес 6,3 м.
Для выбранной радиально-осевой турбины с синхронной частотой вращения 115,4 об/мин был подобран серийный гидрогенератор СВ 1100/250- 36УХЛ1 с номинальной активной мощностью 300 МВт.
Далее был выбран класс напряжения и тип РУ КРУЭ 500 кВ, а также структурная схема ГЭС с укрупнёнными блоками и принята схема распределительного устройства - "полуторная". По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ - 630000/50, трансформаторы собственных нужд ТСЗ-4000/15,75.
Распределительное устройство принято типа КРУЭ, т.к. этот вариант имеет более высокую надежность.
В качестве генераторного выключателя, принят элегазовый комплекс FKG1F производства компании Альстом Грид, в качестве ячеек КРУЭ были
выбраны ячейки ЯЭГ-500Л1 производства компании ОАО
«Энергомеханический завод».
Затем был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Новокиевская ГЭС спроектирована по приплотинной схеме.
В состав сооружений входят:
- водосбросная бетонная плотина с отлетом струи;
- глухая бетонная плотина;
- станционная часть;
- правобережная и левобережные бетонные плотины.
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
- ширина подошвы - 90 м;
- отметка подошвы водосливной плотины - 165,7 м;
- отметка гребня водослива - 273 м;
- число водосливных отверстий - 10;
- ширина водосливных отверстий в свету - 20 м;
- отметка гребня - 287,4 м;
- ширина гребня - 22 м.
В этом же разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном и особом сочетаниях нагрузок. В результате расчетов коэффициент надежности сооружения составляет 1,29 (нормативное значение для сооружений I класса - 1,25). При расчете плотины на прочность сжимающие напряжения не превышают критических значений, растягивающие напряжения отсутствуют. Таким образом, плотина Новокиевской ГЭС отвечает требованиям надежности.
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 - 21 коп/кВт-ч;
- удельные капиталовложения - 17702,98 руб/кВт.
- срок окупаемости 6,8 лет.
Из этого можно сделать вывод, что строительство Новокиевской ГЭС является обоснованным, в том числе с точки зрения экономических показателей.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
