Сокращенный паспорт ГЭС 7
1 Анализ исходных данных и определение внешних условий
функционирования ГЭС 9
1.1 Климат 9
1.2 Гидрологические данные 9
1.3 Инженерно-геологические условия 13
1.4 Энерго-экономическая характеристика региона 13
2 Водно-энергетические расчеты 14
2.1 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного лет при
заданной обеспеченности стока 14
2.3 Выбор расчетного средневодного года (Р = 50%) 16
2.4 Выбор расчетного маловодного года (Р = 90%) 16
2.5 Построение суточных графиков нагрузки 18
2.6 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок
энергосистемы 22
2.7 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими
электростанциями 24
2.8 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 24
2.9 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 26
2.10 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в средневодном
году 28
2.11 Определение установленной мощности ГЭС и планирование
капитальных ремонтов 32
3 Основное и вспомогательное оборудование 36
3.1 Выбор числа и типа гидроагрегатов 36
3.2 Проверка работы гидротурбины при ограничении по минимальному
расходу 42
3.3 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения ее бескавитационной работы 44
3.3.1 Работа одного агрегата с установленной мощностью при отметке
НПУ 46
3.3.2 Работа одного агрегата при минимальном напоре и
соответсвующей мощности на линии ограничения по расчетной установленной мощности 47
3.3.3 Работа одного агрегата с установленной мощностью ГЭС при
расчетном напоре 48
3.4 Выбор тина и габаритных размеров МНУ и колонки управления 48
3.5 Выбор типа серийного генератора 49
4 Электрическая часть 51
4.1 Выбор структурной схемы ГЭС 51
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 51
4.2.1 Выбор синхронных генераторов 51
4.2.2 Выбор блочных трансформаторов 51
4.2.3 Выбор трансформаторов собственных нужд 52
4.2.4 Выбор линий электропередач 53
4.3 Выбор схем распредели тельного устройства высокого напряжения на
основе анализа надежности и экономических затрат 54
4.4 Расчет токов короткого замыкания 55
4.5 Составление схемы замещения 56
4.6 Расчёт токов КЗ 57
4.6.1 Расчёт исходных данных 57
4.6.2 Расчет трехфазного тока КЗ на сборных шинах 220 кВ в точке К1 . 58
4.6.3 Расчет трехфазпого тока КЗ в точке К-2 59
4.6.4 Расчет однофазного тока КЗ в точке К-1 61
4.6.5 Расчёт апериодической составляющей и ударного тока КЗ в К1 62
4.6.6 Расчёт термического действия тока КЗ 63
4.6.7 Результаты расчёта токов короткого замыкания 63
4.7 Выбор электрических аппаратов 63
4.7.1 Выбор и расчет токоведущих частей аппаратов и проводников 63
4.7.2 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режимов. 64
4.7.3 Выбор выключателей и разъединителей КРУЭ 64
4.7.4 Выбор ограничителей перенапряжения 66
5 Релейная защита и автоматика 67
5.1 Перечень защит основного оборудования 67
5.1.1 Защиты генератора 67
5.1.2 Защиты трансформатора блока 68
5.1.3 Защиты КРУЭ - 220 кВ 68
5.1.4 Защи ты воздушных линий 220 кВ 68
5.2 Рекомендуемые к установке устройства релейной защиты 69
5.3 Расчёт продольной дифференциальной защиты генератора 69
6 Компоновка и сооружения гидроузла 72
6.1 Выбор компоновки гидроузла 72
6.2 Гидравлический расчет водосливной плотины 72
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 72
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 74
6.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 76
6.2.4 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 78
6.3 Конструирование основных элементов плотины 82
6.3.1 Определение ширины и отметки подошвы плотины 82
6.3.2 Быки 83
6.3.3 Определение отметки гребня плотины 83
6.3.4 Разрезка плотины швами 87
6.3.5 Устои и устройства сопряжения с берегами 87
6.4 Конструирование элементов подземного контура плотины 87
6.4.1 Цементационная завеса 87
6.4.2 Дренажные устройства 88
6.5 Расчет фильтрации под плотиной 88
6.6 Статические расчеты плотины. Сбор и расчет основных нагрузок на
плотину 90
6.6.1 Вес сооружения и механизмов 90
6.6.2 Сила гидростатического давления воды 92
6.6.3 Равнодействующая взвешивающего давления 93
6.6.4 Сила фильтрационного давления 93
6.6.5 Давление грунта 94
6.6.6 Волновое давление 95
6.7 Расчет прочности плотины 96
6.7.1 Основное сочетание нагрузок 96
6.7.2 Особое сочетание нагрузок 99
6.8 Оценка прочности плотины 99
6.9 Расчет устойчивости плотины на сдвиг по основанию 101
6.10 Расчет длины здания ГЭС 102
Охрана труда, техника безопасности, пожарная безопасность 104
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 104
7.2 Противопожарная безопасность 106
7.2.1 Пожаротушение гидрогенераторов 108
7.2.2 Пожаротушение силовых трансформаторов 108
7.2.3 Пожаротушение кабельных сооружений 109
7.2.4 Пожаротушение станционного маслохозяйства 109
7.3 Мероприятия ио охране природы 109
Технико-экономические показатели 113
8.1 Текущие расходы по гидроузлу
8.2 Налоговые расходы
8.3 Прибыль
8.4 Оценка инвестиционного проекта
8.5 Методология, исходные данные
8.6 Бюджетная эффективность 118
8.7 Коммерческая эффективность I 19
8.8 Анализ рисков инвестиционного проекта 119
Опасные производственные объекты на примере Таксимской ГЭС. Нормы и
требования 122
9.1 Общие положения 122
9.1.1 Основные понятия 122
9.1.2 Опасные производственные объекты 123
9.1.3 Классификация опасных производственных объектов 126
9.1.4 Требования промышленной безопасности 129
9.1.5 Правовое регулирование в области промышленной безопасности 130
9.1.6 Федеральные органы исполнительной власти в области
промышленной безопасности 130
9.2 Основы промышленной безопасности 131
9.2.1 Технические устройства, применяемые на опасном производственном объекте 132
9.2.2 Требования промышленной безопасности к проектированию,
строительству, реконструкции, капитальному ремонту, вводу в эксплуатацию, техническому перевооружению, консервации и ликвидации опасного производственного объекта 132
9.2.3 Требования промышленной безопасности к эксплуатации опасного
производственного объекта 134
9.2.4 Требования промышленной безопасности по готовности к
действиям по локализации и ликвидации последствий аварии на опасном производственном объекте 136
9.2.5 Требования к организации производственного контроля за
соблюдением требований промышленной безопасности и управления промышленной безопасностью 137
9.2.6 Техническое расследование причин аварии 138
9.2.7 Экспертиза промышленной безопасности 139
9.2.8 Разработка декларации промышленной безопасности 142
9.2.9 Обязательное страхование гражданской ответственности за
причинение вреда в результате аварии или инцидента на опасном производственном объекте 143
9.2.10 Федеральный государственный надзор в области промышленной
безопасности 143
9.2.11 Государственный надзор при строительстве, реконструкции
опасных производс твенных объектов 146
9.2.12 Ответственность за нарушение законодательства в области
промышленной безопасности 146
9.2.13 Ответственность за причинение вреда жизни или здоровью
граждан в результате аварии или инцидента на опасном производственном объекте 146
9.3 Проведение идентификации опасных производственных объектов
Таксимской ГЭС 147
Заключение 149
Список использованных источников 152
Приложение
В проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Таксимская ГЭС высотой 123 м на реке Мамакан, являющимся сооружением I класса.
В ходе водно-энергетических расчетов на основе исходных данных но энергосистеме и гидрологии была выбрана установленная мощность ГЭС, а также определена зона ее работы в суточном графике нагрузки. Установленная мощность составила А/уст = 361 МВт. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 1969 м. Полезный объем при данных отметках НПУ 1980 м и УМО составляет 2.21 км'. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 1,73 млрд.кВт-ч.
На третьем этапе было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы, на которой определены следующие напоры:
-максимальный 103,9 м;
- расчетный 94,3 м;
- минимальный 91,1 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий расчетному напору, составляет 445 м7с.
При выборе турбин рассматривалось два варианта РО115-В и ПЛД -115- 45В с разными диаметрами. По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с шестью гидроагрегатами, диаметром рабочих колес 4,0 м с турбинами типа POI 15-В.
По справочным данным для выбранной РО турбины с синхронной частотой вращения 187,5 об/мин был подобран серийный гидрогенератор СВ- 800/230-32 с номинальной активной мощностью 120,3 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с единичными блоками и принята схема распределительного устройства КРУЭ-2200кВ "шестиугольник". По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ - 200000/220, трансформаторы общестанционных собственных нужд ТДНС - 6300/10,5, для ВЛЭП - сталеалюминевыс провода марки ЗхАС 400/51 (три провода в фазе).
Распределительное устройство 220 кВ принято элегазовым, фирмы «Электроаппарат», г.к. неоспоримыми преимуществами КРУЭ перед другими видами распределительных устройств являются: повышенная надежность, компактность (модульная структура) и заводская сборка, что напрямую влияет на размеры площади размещения, стоимость подготовки основания площадки под КРУЭ и простоту обслуживания.
В качестве генераторного выключателя принят также элегазовый выключатель фирмы «Электроаппарат», со встроенными трансформаторами тока п напряжения, разъединителем, ограничителем перенапряжения.
После выбора основного электрооборудования обязательный перечень устройств релейной защиты соответствии с ПУЭ.
Компоновка гидроузла была принята русловой. Плотина принята бетонной по всему фронту. Здание ГЭС - приплотинного типа.
В состав сооружений входят:
- водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля - 52 м;
- станционная бетонная плотина-55 м;
- глухие русловая, право- и левобережная бетонные плотины - 180, 36 и 117м;
-здание ГЭС приплотинного типа.
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
- ширина подошвы - 85 м;
-отметка подошвы водосливной плотины - 1864 м;
- отметка порога водослива - 1968 м;
- число водосливных отверстий — 3;
- ширина водосливных отверстий в свету - 12 м;
- отметка гребня - 1987 м;
- ширина гребня - 26 м.
Для гашения кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, применен отброс струи с помощью носка-трамплина.
Глубина скважин дренажа и глубина цементационной завесы составляют 65 м и 93 м соответственно.
Для выполнения ремонтно-восстановительных работ предусмотрено наличие продольных и поперечных галерей.
Во избежание недопустимо больших напряжений, появляющихся при неравномерных осадках основания и при температурных деформациях.
Разрезка водосливной части плотины деформационными швами произведена но быкам, чтобы избежать неравномерных осадок смежных быков, что может привести к заклиниванию затворов.
Также в этом разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном и особом сочетаниях нагрузок. В результате расчетов коэффициент надежности сооружения составляет 1,32 и 1,35 для основного и особого сочетаний нагрузок соответственно (нормативное значение для сооружений 1 класса - 1,25). Таким образом, плотина Таксимской ГЭС 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:
- стоимость строительства гидроузла - 708 млрд, руб.;
- удельная себестоимость производства электроэнергии - 15 коп/кВт-ч,
- период окупаемости 6 лет 8 месяцев.
Таким образом, строительство 'Гакснмской ГЭС с установленной мощностью 361 МВт в настоящее время является актуальным.
В качестве спецвопроса были рассмотрены опасные производственные объекты на примере 'Гакснмской ГЭС. Нормы и требования.
1. Александровский, А.Ю. Выбор параметров ГЭС: учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию гидротехнических объектов/ А.Ю. Александровский, Е.Ю.Затеева, Б.И.Силаев. - Саяногорск: СШФКГТУ, 2005,-174 с.
2. Васильев, 10.С. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: справочное пособие/ Ю.С. Васильев, Д.С. Щавелев - М.: Энергоатомиздат, 1988. -400 с.: ил.
3. Неклепаев, Б.II. Электрическая часть электростанций и подстанций: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования/ Б.Н. Неклепаев, П.П. Крючков -М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.: ил.
4. Каталог продукции Электрозавод [Электронный ресурс]// «Электрозавод». Режим доступа: http://www.clektrozavod.ru/.
5. СТО Определение предварительных технических решений по выдаче мощности электростанций. - Введ. 21.01.2008. - Москва: 2007 - 20 с.
6. Файбисович, Д.Л. Справочник по проектированию электрических сетей/ Д.Л. Файбисович - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005-32 с. ил.
7. СТО РусГидро 01.01.78-2012 Гидроэлектростанции. Нормы технологического проектирования. - Введ. 6.02.2012. - Москва: 2012 - 43 с.
8. СТО РусГидро 01.01.78-2012 (приказ ОАО «РусГидро» от 30.07.2012 № 665).
9. Электронный каталог «Электроаппарат» [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.ca.spb.ru/.
10. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения./Госстрой России. - М.: ГУН Ц[ 111, 2003. -40 с.
11. Тернов, А.Ф. Гидравлический расчет водосливной плотины: методические указания к выполнению курсовой работы/ А.Ф. Тернов: СШФ КГТУ, Саяногорск, 2004. -41 с., ил.
12. Чугаев, Р.Р. Гидравлика/ Р.Р.Чугаев. - Л.: Энергоиздат., 1982. - 672 с.
13. СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные./Минэнерго СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1985. - 50с.
14. СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2004. - 46 с.
15. СО 153-34.20. 120-2003 Правила устройства электроустановок/
Минэнерго России (от 08.07.2002 № 204).
16. СО 153-34.20. 501-2003 Правила технической эксплуатации
электрических станций и сетей РФ/ Минэнерго России (№ 229 от 19.06.03).
17. Межотраслевые правила но охране груда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. - Ростов п/Д: «Феникс», 2006,-189 с.
18. П11Б 110-99. Перечень зданий и сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и пожарной сигнализацией. - Ростов н/Д: «Феникс», 2004.-
234 с.
19. Федеральный закон РФ «Об охране окружающей среды»(№ 7-ФЗ от 10.01.2002 т).
20. СанПиН 3907-85 «Санитарные правила проектирования, строительства и эксплуатации водохранилищ» /Минэнерго СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1987. - 32с.
21. «Единые сценарные условия ОАО «РусГидро» на 2012 - 2037гг. (приказ ОАО «РусГидро» от 30.01.12г. №62).
22. «Методические рекомендации по оценке эффективности и разработке инвестиционных проектов и бизнес-планов в электроэнергетике», утвержденных приказом ОАО РАО «ЕЭС России» от 07.02.2000г. № 54 на основании Заключения Главгосэкспертизы России от 26.05.1999г. №24-16-1/20- 113.
23. «Методические рекомендациям по оценке эффективности и разработке инвестиционных проектов и бизнес-планов в электроэнергетике на стадии предТЭО и ТЭО», Москва, 2008 г., утвержденными РАО «ЕЭС России» от 31.03.2008г № 155 и Главгосэкспертизой России от 26.05.99г. №24-16-1/20- 113.