Сокращенный паспорт Бийской ГЭС 7
Введение 8
1 Анализ исходных данных и определение внешних условий
функционирования ГЭС 9
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Инженерно-геологические условия 11
1.1.4 Сейсмические условия 11
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 11
1.3 Аналоги проектируемого гидроузла 12
2 Водноэнергетические расчёты 13
2.1 Регулирование стока воды 13
2.1.1 Исходные данные 13
2.1.2 Кривые обеспеченности расходов 14
2.1.3 Выбор расчётного маловодного и средневодного года 16
2.1.4 Определение типа регулирования 17
2.2 Определение установленной мощности на основе водноэнергетических расчётов 18
2.2.1 Перераспределение стока маловодного года 18
2.2.2 Водноэнергетические расчёты по условию маловодного года 19
2.2.3 Определение установленной мощности ГЭС 21
2.2.4 Водноэнергетические расчёты по условию средневодного года 22
2.3 Баланс мощности и энергии 22
2.3.1 Баланс энергии энергосистемы Юг 22
2.3.2 Баланс мощности энергосистемы Юг 22
3 Основное и вспомогательное оборудование 24
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 24
3.1.1 Построение режимного поля 24
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам .. 26
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 30
3.2.1 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины 30
3.2.2 Определение геометрических размеров проточной части и машинного зала 33
3.3 Выбор маслонапорной установки и ЭГР 34
3.3.1 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 34
3.3.2 Выбор электрогидравлического регулятора 34
3.4 Выбор гидрогенератора 35
3.5 Заглубление водозабора на величину воронкообразования 35
4 Электрическая часть 37
4.1 Выбор структурной схемы электрический соединений 37
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 37
4.2.1 Выбор повышающих трансформаторов 37
4.2.2 Выбор трансформаторов СН 39
4.2.3 Выбор синхронных генераторов 39
4.3 Выбор главной схемы ГЭС на основании технико-экономического расчета 40
4.4 Выбор количества отходящих линий РУВН и марки проводов 41
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего напряжения 42
4.6 Расчет токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в распределительном устройстве высшего напряжения с применением программного комплекса RastrKZ 42
4.6.1 Расчёт исходных данных 42
4.6.2 Внесение исходных данных в программный комплекс RastrKZ 44
4.7 Выбор и проверка коммутационных аппаратов в распределительном устройстве высшего напряжения 44
4.7.1 Определение расчетных токов рабочего и утяжеленного режимов .. 45
4.7.2 Выбор выключателей и разъединителей 46
4.7.3 Выбор ячеек ОРУ 47
4.7.4 Выбор ограничителей перенапряжения (ОПН) 48
4.7.5 Выбор синхронизатора для включения в сеть 48
5 Релейная защита и автоматика 49
5.1 Перечень защит основного оборудования 49
5.2 Рекомендуемый к установке устройства релейной защиты 50
5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора 50
5.2.2 Защита от замыкания на землю обмотки статора генератора 52
5.2.3 Защита от повышения напряжения 55
5.2.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий 55
5.2.5 Защита от симметричных перегрузок 59
5.2.6 Дистанционная защита генератора 61
5.2.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 64
5.3 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 65
6 Компоновка и сооружения гидроузла 66
6.1 Определение класса гидротехнического сооружения 66
6.1.1 Определение отметки гребня плотины и гребня быка 66
6.2 Гидравлический расчет водосливной плотины 68
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 68
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 70
6.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 71
6.3 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 73
6.4 Гидравлический расчет носка-трамплина 74
6.5 Конструирование бетонной плотины 76
6.5.1 Определение ширины подошвы плотины 76
6.6 Конструирование элементов подземного контура плотины 78
6.7 Быки 79
6.8 Разрезка плотины швами 79
6.9 Галереи в теле плотины 80
6.10 Статические расчеты плотины 80
6.10.1 Вес сооружения 80
6.10.2 Равнодействующая взвешивающего и фильтрационного давления 81
6.10.3 Сила гидростатического давления воды 82
6.10.4 Волновое воздействие 82
6.10.5 Давление грунта 83
6.10.6 Расчет прочности плотины 83
6.11 Расчет устойчивости плотины 87
7 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 88
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 88
7.2 Требования по охране труда и техники безопасности для работников ГЭС 88
7.2.1 Общие положения 88
7.2.2 Охрана труда ГЭС 90
7.2.3 Ответственность 92
7.3 Пожарная безопасность 92
7.3.1 Ответственность за состояние пожарной безопасности 92
7.3.2 Объекты водяного пожаротушения на ГЭС 93
7.3.3 Противопожарная безопасность в аккумуляторных установках 94
7.3.4 Содержание территории, дорог, подъездов к зданиям и сооружениям 95
7.3.5 Содержание зданий, сооружений, помещений 95
7.4 Охрана природы 97
7.4.1 Мероприятия по подготовке зоны водохранилища, влияющие на состояние водных ресурсов 98
7.4.2 Водоохранная зона 99
7.4.3 Водоохранные мероприятия на гидроэлектростанции 101
8 Технико-экономические показатели 103
8.1 Оценка объемов продаж электроэнергии 103
8.2 Текущие расходы по гидроузлу 104
8.3 Налоговые расходы 106
8.4 Оценка суммы прибыли от реализации проекта 107
8.5 Коммерческая эффективность 108
8.6 Анализ чувствительности 108
9 Рациональное использование воды на гидроэлектростанциях. Оценка потерь воды на гидроузлах и методы их снижения. 108
9.1 Рациональное использование воды на гидроэлектростанциях 108
9.2 Учёт стока расходомерами 109
9.3 Оценка потерь воды на гидроузлах 111
9.4 Оценка потерь воды на примере проектируемой Бийской ГЭС 112
9.5 Методы снижения потерь воды на гидроузлах 113
Заключение 114
Список использованных источников 116
Приложение А - Б 119-12
Гидростанции - один из самых эффективных источников энергии. Коэффициент полезного действия турбин достигает 95%, что существенно выше КПД турбин других типов электростанций.
Энергетический кризис, связанный с сокращением запасов органического топлива, и стремительно возрастающие проблемы экологии определяют всё больший интерес во всём мире к использованию природных возобновляемых энергоресурсов. Среди них весьма существенное место по запасам и масштабам использования занимает энергия потоков воды. Стабильность потока воды и широкие возможности по регулированию его энергии позволяет использовать более простые и дешёвые системы генерирования и стабилизации параметров производимой электроэнергии. Себестоимость производства электроэнергии в кВт^ч на ГЭС в 7-10 раз, то есть на порядок ниже, чем на тепловых и атомных станциях. Источник энергии - текущая вода, постоянно возобновляемая, в отличие от нефти, газа, твердого топлива и ядерного горючего. В условиях медленного прогресса в создании альтернативных источников электроэнергии доля гидроэнергетики в энергетическом балансе страны со временем будет только возрастать, а уровень развития энергетики в свою очередь отражает достигнутый технико-экономический потенциал страны. Поэтому, структурным лидером в развитии электроэнергетики на ближайшие десятилетия должна стать гидроэнергетика, как наиболее развитая, экологически безопасная и привлекательная для инвестиций отрасль народного хозяйства. Следует отметить, что гидроэлектростанции могут устанавливаться практически на любых водотоках, соответственно изменяется мощность агрегатов. Особое свойство гидротехнических сооружений заключается в том, что их разрушение высвобождает на волю разрушительную стихию, приводящее за короткое время к колоссальным материальным убыткам, но что особо важно к большим человеческим жертвам. Поэтому необходим крайне серьезный подход к проектированию гидротехнических сооружений для качественного и безопасного использования гидроресурсов. Целью проекта является проектирование Бийской ГЭС на реке Бия, 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 соответствии со специальным вопросом дипломного проекта произведён расчёты потерь воды на Бийском гидроузле и рассмотрено рациональное регулирование воды на гидроэлектростанциях
В работе рассчитаны и определены показатели, выбраны элементы и параметры Бийской ГЭС, с плотиной высотой 57,2 м на реке Бия, 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: Qo,1% =4200 м3/с , @0,01% =3200 м3/с. В ходе водно-энергетических расчетов была выбрана установленная мощность Бийской ГЭС, а также определена зона ее работы в суточных графиках нагрузки в период межени и половодья. Установленная мощность составила 255 МВт. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 454,54 м. Полезный объем при отметке НПУ составляет 4,29 км3. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 1,25 млрд. кВт^ч.
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 - 48,50 м;
расчетный - 41,40 м; минимальный - 27,00 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий расчетному напору, составляет 690 м3/с.
Была выбрана турбина типа ПЛ50-В. По результатам расчетов оптимальным оказался вариант с тремя гидроагрегатами, диаметром рабочих колес 5,3 м. Для выбранной поворотно-лопастной турбины с синхронной частотой вращения 150 об/мин был подобран серийный гидрогенератор СВ-850/190-40 с номинальной активной мощностью 90 МВт.
Далее был выбран класс напряжения и тип РУ 110 кВ, а также структурная схема ГЭС с единичными блоками и принята схема распределительного устройства - "две системы рабочих шин". По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ - 125000/110, трансформаторы собственных нужд ТСЗ- 1600/15 У1.
Распределительное устройство принято типа ОРУ, т.к. этот вариант экономически выгодный.
В качестве генераторного выключателя, принят элегазовый выключатель ВГГ- 15 производства «Электроаппарат».
Затем был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Бийская
- станционная часть;
- правобережная и левобережные грунтовые плотины.
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
- ширина подошвы - 27,4 м;
- отметка подошвы водосливной плотины - 415,00 м;
- отметка гребня водослива - 453 м;
- число водосливных отверстий - 2;
- ширина водосливных отверстий в свету - 18 м;
В этом же разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном и особом сочетаниях нагрузок. В результате расчетов коэффициент надежности сооружения составляет 1,28 (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 Бийская 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 - 10 коп/кВт*ч;
- удельные капиталовложения - 78292 руб/кВт.
- срок окупаемости 6,3 года.
Из этого можно сделать вывод, что строительство Бийской ГЭС является обоснованным, в том числе с точки зрения экономических показателей
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
