ПРОЕКТИРОВАНИЕ САЛАВАТСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ БЕЛАЯ. СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ. НАЗНАЧЕНИЕ, ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ НА ПРИМЕРЕ САЯНО-ШУШЕНСКОГО ГИДРОУЗЛА
Сокращенный паспорт Салаватской ГЭС 6
Введение 8
1 Анализ исходных данных и определение внешних условий
функционирования ГЭС 9
1.1 Природные условия 9
1.2 Данные по энергосистеме 13
1.3 Аналоги проектируемого гидроузла 13
2 Гидрологические расчёты 14
2.1 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного года при
заданной обеспеченности стока 14
2.2 Построение суточных графиков и интегральных кривых нагрузки
энергосистемы 17
2.3 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы 20
2.4 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 22
2.5 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 24
2.6 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в средневодном
году 26
2.8 Баланс мощности энергосистемы 27
3 Основное и вспомогательное оборудование 29
3.1 Построение режимного поля 29
3.2 Выбор системы и количества гидроагрегатов 31
3.3 Отметка установки рабочего колеса 34
3.4 Определение геометрических размеров проточной части и машинного
зала 35
3.5 Выбор типа и габаритных размеров МНУ и электрогидравлического
регулятора
3.6 Расчет на прочность вала гидроагрегата
3.7 Заглубление водозабора на величину воронкообразования
3.8 Выбор генератора
4 Электрическая часть
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании технико-экономического
расчёта 44
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 45
4.6 Расчёт токов трехфазного и однофазного КЗ в РУВН и на генераторном
напряжении 45
4.7 Определение расчетных токов рабочего и утяжеленного режимов 48
4.8 Выбор и проверка электрических аппаратов в распределительном
устройстве высшего напряжения 49
4.9 Выбор и проверка электрических аппаратов на генераторном
напряжении 51
5 Релейная защита и автоматика 54
5.1 Технические данные защищаемого оборудования 54
5.2 Расчёт номинальных токов 55
5.3 Перечень защит основного оборудования 55
5.6 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 60
5.7 Защита от повышения напряжения 62
5.8 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и
внешних несимметричных коротких замыканий 62
5.10 Защита от симметричных перегрузок 66
5.11 Дистанционная защита генератора 68
5.12 Защита ротора от перегрузки 70
5.13 Таблица уставок 71
6 Компоновка и сооружения гидроузла 73
6.1 Состав и компоновка гидроузла 73
6.2 Определение класса плотины и отметки гребня плотины 73
6.3 Гидравлический расчёт бетонной водосливной плотины 76
6.4 Конструирование бетонной плотины 85
6.4.2 Разрезка плотины швами 87
6.4.3 Быки 87
6.4.4 Устои 88
6.4.5 Галереи в теле плотины 88
6.4.6 Дренаж тела бетонных плотин 88
6.5 Конструирование отдельных элементов подземного контура плотины ... 89
6.6 Фильтрационные расчеты 90
6.7 Определение основных нагрузок на плотину 91
7 Пожарная безопасность, охрана труда, техника безопасности, мероприятия по
охране природы 99
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 99
7.2 Охрана труда 99
7.3 Пожарная безопасность 102
7.4 Охрана природы. Общие положения 104
8 Технико-экономические показатели 105
8.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 105
8.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 105
8.3 Налоговые расходы 107
8.3 Оценка суммы прибыли 108
8.4 Оценка инвестиционного проекта 109
8.5 Анализ рисков инвестиционных проектов 111
9 Системы технического водоснабжения. Назначение, требования,
9.1 Назначение систем технического водоснабжения 114
9.2 Схемы технического водоснабжения 116
9.3 Требования к системам ТВС 117
9.4 Системы технического водоснабжения гидроагрегатов СШГЭС
и МГУ 119
9.5 Состав и характеристика оборудования и сооружений 120
9.6 Заключение 122
Заключение 123
Список использованной литературы 125
Приложение
Потребление энергии является обязательным условием существования человечества. Наличие доступной для потребления энергии всегда было необходимо для удовлетворения потребностей человека, увеличения продолжительности и улучшения условий его жизни. Самым распространенным видом энергии является электрическая энергия. В настоящее время народное хозяйство стремительно растет, увеличивается число потребителей электрической энергии, тем самым необходимо увеличивать генерирующие мощности, растущая потребность в энергии призывает к реализации немалых мероприятий по увеличению эффективности работы энергетических установок.
Электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях, различного типа. Самым удобным видом электростанций с низкой себестоимостью электроэнергии на сегодняшний день являются гидравлические.
Одним из основных сооружений гидравлических станций является плотина, которая служит для подпора воды, с последующим преобразованием потенциальной энергии воды в электрическую. В результате разрушения плотины, появляется угроза затопления больших территорий. Поэтому необходим крайне серьезный подход к проектированию гидротехнических сооружений для качественного и безопасного использования гидроресурсов, что регламентируется в СНиПах и нормативных документах.
В дипломном проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Салаватского гидроузла на реке Белая, являющимся сооружением I класса.
На основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчетных расходов для случаев:
• основного (при обеспеченности 0,1 %) Q0,i% = 1829 м3/с;
• поверочного (при обеспеченности 0,01 %) Qo,oi% = 2033 м3/с.
В ходе водно-энергетических расчетов была определена установленная мощность Ауст = 285 МВт и среднемноголетняя выработка Эср.мнг = 1,56 млрд. кВт * ч.
На следующем 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:
Hmin 41,7 М;
Нрасч 45,7 М;
Hmin 55,0 М;
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий расчетному напору, составляет 1308 м3/с.
По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с тремя гидротурбинами ПЛ60-В-500.
По справочным данным для выбранной турбины с синхронной частотой вращения 166,7 об/мин подобран серийный гидрогенератор СВ-835/180-36 с номинальной активной мощностью 95 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с единичными блоками и принята схема распределительного устройства на 6 присоединений (3 единичных блока и 3 отходящих воздушных линий) ОРУ 220 кВ " две рабочие и обходная система шин ". По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование:
• блочные трансформаторы ТДЦ- 125000/220;
• трансформаторы общестанционных собственных нужд ТСЗ-2500/15 У3;
• для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС-240/32 (один провод в фазе).
После выбора основного электрооборудования был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ. Компоновка гидроузла была принята приплотинная.
123
В состав сооружений входят:
• правобережная глухая сопрягающая водосливную и грунтовую плотины - 64 м;
• водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля- 72 м;
• станционная часть плотины - 80 м;
• левобережная глухая плотина - 150 м;
• грунтовая - 344 м.
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
• ширина подошвы - 43,28 м;
• отметка подошвы водосливной плотины - 100 м;
• число водосливных отверстий - 5;
• ширина водосливных отверстий в свету - 9 м;
• отметка гребня - 149,5 м;
• ширина гребня - 9,2 м.
Также в этом разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетаниях нагрузок. В результате расчетов коэффициент надежности сооружения составляет 1,26 (нормативное значение для сооружений I класса - 1,25). Таким образом, плотина 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 - 5,3 лет;
- себестоимость - 0,16 руб/кВт
- удельные капиталовложения - 94338,5 тыс. руб./кВт.
Таким образом, строительство Салаватского гидроузла в настоящее время является актуальным.
1. Затеева, Е. Ю. Выбор параметров ГЭС: учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию гидротехнических объектов / А. Ю. Александровский, Е. Ю. Затеева, Б. И. Силаев. - Саяногорск : СШФ КГТУ, 2008. - 114 с.
2. Затеева, Е. Ю. Использование водной энергии: методические указания по выполнению курсового и дипломного проектов / Е. Ю. Затеева. - Саяногорск : СШФ СФУ, 2012. - 11 с.
3. Филиал ОАО «СО ЕЭС» ОДУ Урала. [Электронный ресурс] // ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы» - Режим доступа : http://so-ups.ru/.
4. СТО 01.01.78-2012 Гидроэлектростанции. Нормы технологического проектирования. - Введ. 30.07.2012 - Москва : Федеральная гидрогенерирующая компания - РусГидро, 2012. - 307 с.
5. Каталог «Гидрогенераторы» [Электронный ресурс] // Научно-производственное объединение ОАО «ЭЛСИБ». - Режим доступа :
http://www.elsib.ru/.
6. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций. Т. 1. Основное оборудование гидроэлектростанций: справочное издание / Л.Ф. Абдурахманов [и др.]; отв. ред. Д.С. Щавелев. - Москва: Энергоатомиздат, 1988. - 400 с.
7. ГОСТ 8339-84 Установки маслонапорные для гидравлических турбин. Москва: Стандартинформ, 2006. - 8 с.
8. Кривченко, Г.И. Гидроэлектрические станции / Г.И. Кривченко, В.Я. Карелина. - Москва: Энергоатомиздат, 1987. - 464 с.
9. Брызгалов, В.И. Гидроэлектростанции: учебное пособие / В.И. Брызгалов, Л. А. Гордон. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. - 541 с.
10. Прошин, А.С. Монтажные краны электростанций / А.С. Прошин. - Москва: Машинострение, 1973. - 246 с.
11. Васильев, Ю.С. Проектирование зданий гидроэлектростанций: учебное пособие / Ю.С. Васильев, Г.А. Петро. - Ленинград: ЛГТУ, 1991. - 79 с.
12. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: Справочное пособие: Под ред. Ю.С. Васильева, Д.С. Щавелева-Т.1 Основное оборудование гидроэлектростанций - 1988 - 400с.
13. Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения [Электронный ресурс] / А.Н. Алюнов. - Режим доступа: http://online-electric.ru.
14. Правила устройства электроустановок (ПУЭ), изд. 6,7, 2014г.
15. СТО 56947007-29.240.014-2008 «Укрупненные показатели стоимости сооружения (реконструкции) подстанций 35-750 кВ и линий электропередачи напряжением 6,10-750 кВ». [Электронный ресурс]. Режим доступа: http: //docs. cntd.ru/document/1200082638.
16. СТО 17330282.27.140.008-2008 «Системы питания собственных
нужд ГЭС. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования». [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://files.stroyinf.ru/Data1/57/57988/.
17. СТО 17330282.27.140.006-2008 «Гидрогенераторы. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования». [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200071892.
18. СТО РусГидро 01.01.78-2012 «Гидроэлектростанции. Нормы
технологического проектирования».
19. СТО РусГидро 02.02.060-2011 «Гидроэлектростанции. Технические и автоматизированные системы».
20. СТО ОАО РАО «ЕЭС России» 2007 «Определение предварительных технических решений по выдаче мощности электростанции». [Электронный ресурс] Режим доступа: http://so-ups.ru/id1090.
21. Толстихина Л.В. Параметры электрооборудования и режимы электроэнергетических систем в примерах и иллюстрациях: учебное пособие для практических занятий/ Л.В. Толстихина.-Саяногорск: Сибирский федеральный ун-т; Саяно-Шушенский филиал, 2010.-180 с.
22. Каталог «Трансформаторы стационарные силовые масляные трехфазные двухобмоточные общего назначения класса напряжения 220кВ» [Электронный ресурс] // ООО «Тольяттинский трансформатор». - Режим доступа: http: //www.transformator.com
23. 13. Файбисович, Д. Л. Справочник по проектированию электрических сетей : учебное пособие для вузов / Д. Л. Файбисович. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Москва : Издательство НЦ ЭНАС, 2012. - 314 с.
24. Правила устройства электроустановок : изд. 7. - Москва : ДЕАН, 2013. - 706 с.
25. Каталог «Ограничители перенапряжений 6 - 220 кВ» [Электронный ресурс] // «Полимер Аппарат». - Режим доступа : http://polymer-apparat.ru.
26. Каталог «Оборудование воздушных линий 220 кВ» [Электронный ресурс] // «Конденсатор». - Режим доступа : http://www.kondensator.su.
27. СТО 17330282.27.140.020-2008 Системы питания собственных нужд ГЭС Условия создания нормы и требования. - Введ. 30.07.2008. - Москва : ОАО РАО «ЕЭС России», 2008. - 24 с.
28. СП 58.13330.2012 Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003. - Введ. 01.01.2013 - Москва : ОАО ЦПП, 2012. - 40 с.
29. СП 38.13330.2012 Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Актуализированная редакция СНиП 2.06.04-82*. - Введ. 01.01.2013 - Москва : ОАО ЦПП, 2011. - 112 с.
30. СП 39.13330.2012 Плотины из грунтовых материалов. Актуализированная редакция СНиП 2.06.05-84*. - Введ. 01.01.2013 - Москва : ОАО ЦПП, 2011. - 80 с.
31. . Чугаев, Р.Р. Гидравлика/ Р.Р.Чугаев. - Ленинград: Энергоиздат, 1982. - 672с.
32. Большаков, В. А. Справочник по гидравлике : учебное пособие для вузов / В. А. Большаков, Ю. М. Константинов, В. Н. Попов, В. Ю. Даденков. - Киев : Головное издательство издательского объединения «Вища школа», 1977.
- 280 с.
33. Киселёв П.Г. Справочник по гидравлическим расчётам. Под редакцией П.Г. Киселёва. Изд. 4-е, перераб. И доп. М., «Энергия», 1972. 312 с. С ил.
34. СП 41.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87.
- Введ. 01.01.2013 - Москва : ОАО ЦПП, 2012. - 69 с.
35. СП 23.13330.2011 Основания гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.02-85. - Введ. 20.05.2011 - Москва : ОАО ЦПП, 2011. - 111 с.
36. ГОСТ 12.0.230-2007 «Система стандартов безопасности труда. Система управления охраной труда. Общие требования». [Электронный ресурс].
- Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/gost-12-0-230-2007-ssbt.
37. Федеральный закон от 22.07.2008 №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. [электронный ресурс]. http://docs.cntd.ru/document/902111644.
38. Единые сценарные условиями ОАО «РусГидро» на 2012-2037гг. . - Введ. 31.03.2008 - Москва : «РусГидро», 2017 - 42 с.
39. Методические рекомендациями по оценке эффективности и разработке инвестиционных проектов и бизнес-планов в электроэнергетике. - Введ. 07.02.2000 - Москва : ОАО РАО «ЕЭС России», 2010 - 58 с.
40. Методические рекомендациями по оценке эффективности и разработке инвестиционных проектов и бизнес-планов в электроэнергетике на стадии предТЭО и ТЭО. - Введ. 31.03.2008 - Москва : ОАО РАО «ЕЭС России», 2008 - 58 с.
41. СТО РусГидро 01.01.78-2012 Гидроэлектростанции. Нормы технологического проектирования.
42. Инструкция по эксплуатации «система технического водоснабжения гидроагрегатов СШГЭС» Индивидуальный номер 6.40.
43. Инструкция по эксплуатации гидроагрегатов Майнского гидроузла.
44. В.И. Брызгалов Из опыта создания и освоения Красноярской и
Саяно-Шушенской гидроэлектростанций. 1998г. [электронный ресурс] -
korung.rushydro.ru.