Помощь студентам в учебе
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
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.
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.
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.