Проектирование Тасеевской ГЭС на реке Тасеева. Оценка влияния проектируемой ГЭС на сложившийся гидрологический режим Ангары, корректировка показателей по условиям работы в каскаде.
Введение 8
1 Анализ исходных данных и определение внешних условий
функционирования ГЭС 9
1.1 Природные условия 9
1.1.1 Климат 9
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Инженерно-геологические условия 12
1.1.4 Сейсмические условия 12
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 12
1.3 Аналоги проектируемого гидроузла 12
2 Водно-энергетические расчеты 13
2.1 Исходные данные 13
2.2 Выбор установленной мощности на основе водноэнергетических
расчетов 13
2.2.1 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного
года при заданной обеспеченности стока 13
2.2.2 Перераспределение стока с полноводного периода на зимний
период 16
2.2.3 Расчёт режимов работы ГЭС без регулирования с учётом и без учета требований водохозяйственной системы для маловодного
года 16
2.2.4 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в
маловодном году 18
2.2.5 Определение рабочей, установленной мощности проектируемой
ГЭС 18
2.2.6 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в
средневодном году 19
2.2.7 Построение режимного поля 20
2.4 Баланс мощности и энергии 21
2.4.1 Баланс энергии Красноярской энергосистемы 21
2.4.2 Расчет резервов и баланса мощностей 21
3 Выбор основного энергетического оборудования 23
3.1 Выбор системы и количества гидроагрегатов 23
3.1.1 Определение отметки расположения рабочего колеса
гидротурбины 26
3.1.2 Гидромеханический расчет и построение плана спиральной
камеры 28
3.2 Выбор электротехнического оборудования 30
3.2.1 Выбор типа серийного гидрогенератора 30
3.2.2 Выбор маслонапорной установки 31
3.2.3 Выбор электрогидравлического регулятора 31
3.3 Определение геометрических параметров агрегатного блока и
машинного зала 31
3.3.1 Определение отметки водозаборного отверстия 31
3.3.2 Расчет вала на прочность 32
3.3.3 Выбор геометрических размеров машинного зала 32
4 Электрическая часть 34
4.1 Выбор структурной схемы ГЭС 34
4.2 Выбор типа блоков ГЭС 35
4.2.1 Выбор блочных трансформаторов ВН для схемы с простыми
блоками 35
4.2.2 Выбор блочных трансформаторов ВН для схемы с
укрупненными блоками 36
4.2.3 Выбор трансформаторов собственных нужд 37
4.3 Выбор главной схемы на основании технико-экономического расчёта ... 37
4.4 Выбор количества отходящих воздушных линий 39
4.5 Выбор схемы РУ ВН 39
4.6 Расчет токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в РУ
ВН в программном комплексе «RASTR WIN 3» 41
4.7 Расчет токов трехфазного короткого замыкания на генераторном
напряжении в программном комплексе «RastrKZ» 42
4.8 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 43
4.9 Выбор и проверка коммутационных аппаратов в РУ ВН 44
4.10 Выбор и проверка коммутационных аппаратов генераторного
напряжения 45
5 Релейная защита и автоматика 47
5.1 Технические данные защищаемого оборудования 47
5.2 Расчёт номинальных токов 47
5.3 Перечень защит основного оборудования 48
5.4 Рекомендуемые к установке устройства релейной защиты 49
5.5 Продольная дифференциальная защита генератора 50
5.6 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 52
5.7 Защита от повышения напряжения 55
5.8 Защита обратной последовательности от несимметричных
перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий 55
5.9 Защита от симметричных перегрузок 58
5.10 Дистанционная защита генератора 60
5.11 Защита ротора от перегрузки 62
5.12 Таблица уставок 64
6 Состав и компоновка сооружений 65
6.1 Исходные данные 65
6.2 Состав и компоновка сооружений гидроузла 65
6.3 Проектирование сооружений напорного фронта 65
6.3.1 Определение отметки гребня плотины 66
6.3.2 Гидравлический расчёт бетонной водосливной плотины 69
6.4 Конструирование бетонной плотины 77
6.4.1 Определение ширины подошвы плотины 77
6.4.2 Разрезка бетонной плотины швами 77
6.4.3 Быки 78
6.4.4 Устои 78
6.4.5 Дренаж тела бетонных плотин 78
6.4.6 Галереи в теле плотины 78
6.5 Элементы подземного контура плотины 78
6.6 Фильтрационные расчёты 80
6.7 Определение основных нагрузок на плотину 80
6.7.1 Вес сооружения 81
6.7.2 Сила гидростатического давления воды 81
6.7.3 Равнодействующая взвешивающего давления 82
6.7.4 Сила фильтрационного давления 82
6.7.5 Давление наносов 82
6.7.6 Волновое воздействие 82
6.7.7 Расчёт прочности плотины 83
6.7.8 Расчёт устойчивости плотины 86
7 Пожарная безопасность, охрана труда, техника безопасности,
мероприятия по охране природы 88
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 88
7.2 Охрана труда 88
7.3 Пожарная безопасность 91
7.4 Охрана природы. Общие положения 93
8 Технико-экономические показатели 94
8.1 Определение выручки от продажи электроэнергии 94
8.2 Текущие расходы по гидроузлу 95
8.3 Налоговые расходы 96
8.4 Оценка суммы прибыли 97
8.5 Оценка инвестиционного проекта 98
8.6 Анализ рисков инвестиционных проектов 99
9 Оценка влияния проектируемой ГЭС на сложившийся гидрологический режим Ангары, корректировка показателей по условиям работы в каскаде.. 103
9.1 Введение 103
9.1 Ангарский каскад 104
9.2 Богучанский гидроузел и особенности его работы. Влияние
Тасеевской ГЭС на водный режим р. Ангары 104
9.2.1. Богучанский гидроузел и его особенности 104
9.2.2. Влияние Тасеевской ГЭС на режим р. Ангары 105
9.2.3 Предложения вариантов решения проблемы 110
9.3. Экономическое значение в регионе 113
Заключение 115
Список исползованных источников 117
Приложения
Энергетика имеет огромное значение, как для обычного потребителя, так и для всей промышленности. Ввиду более высоких значений коэффициента полезного действия гидротурбин, достигающего 95 %, гидростанции признаны одним из самых эффективных источников энергии. Покрывая наиболее неравномерную часть графиков нагрузки, а так же поддерживая частоту тока, они занимают особо важное место в современных энергетических системах.
Вода как возобновляемый природный ресурс не требует производственных затрат. А значит, себестоимость производства электроэнергии на гидростанциях значительно ниже, что делает гидроэнергию более конкурентоспособной в условиях рынка.
В будущем доля гидроэнергетики в энергетическом балансе со временем будет только возрастать. А уровень развития энергетики в свою очередь отражает достигнутый технико-экономический потенциал страны. Поэтому, на мой взгляд, гидроэнергетика является самым конкурентным и, не смотря на свою уже многовековую историю, перспективным лидером в развитии электроэнергетики на ближайшие десятилетия
Все эти преимущества подталкивают к строительству новых гидроэлектростанций.
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.
В дипломном проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Тасеевского гидроузла на реке Тасеева (левый приток Ангары), являющимся сооружением I класса.
На первом этапе в ходе водно-энергетических расчетов была рассчитана установленная мощность, равная 440 МВт и среднемноголетняя выработка 3,2 млрд. кВтч.
На втором этапе было определено 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 - 71,8 м;
расчетный - 57,2 м ;
минимальный - 45,4 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий
расчетному напору, составляет 740,8 м3/с.
При выборе турбин рассматривался один варианта Р075-В. По результатам расчетов был определен вариант с 8 гидротурбинами Р075-В-355.
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 укрупненными блоками и принята схема распределительного устройства на 8 присоединений (4 укрупненных блока, 4 отходящих воздушных линий) КРУЭ 220 кВ - "две системы сборных шин собходной". По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование:
блочные трансформаторы ТДЦ- 125000/220,
ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС 240/32 (три провода в
фазе).
ВБП-220Ш-31,5/2000 - вакуумный выключатель с пружинным
приводом, компании «Контакт».
После выбора основного электрооборудования был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Компоновка гидроузла была принята приплотинная. Строительные расходы пропускаются через гребенку. Водосливная плотина принята бетонной. Глухая - грунтовая каменно-набросная.
В состав сооружений входят:
- водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля - 54 м;
- станционная бетонная плотина - 135 м;
- глухая сопрягающая водосливную и станционную - 13 м;
- сопрягающая бетонная вставка - 90,8 м;
- грунтовая левобережная плотина - 208,3м;
- правобережная плотина - 131,6м;
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
- ширина подошвы - 96 м;
- отметка подошвы водосливной плотины - 96 м;
- число водосливных отверстий - 2;
- ширина водосливных отверстий в свету - 24 м;
- отметка гребня - 186 м;
- ширина гребня - 13,7 м.
Для гашения кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, применяется отброс струи.
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 1,293 и 1,312 для основного и особого сочетаний нагрузок соответственно (нормативное значение для сооружений I класса - 1,25). Таким образом, плотина Тасеевскогоого 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 - 6,7 лет;
- себестоимость - 0,18 руб/кВт
- удельные капиталовложения - 81140 тыс. руб./кВт.
Таким образом, строительство Тасеевского гидроузла в настоящее время является актуальным.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
