ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИЛЮЙСКОЙ ГЭС-2 НА РЕКЕ ГИЛЮЙ. СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ТРАНСФОРМАТОРОВ И ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВВОДОВ (НАЗНАЧЕНИЕ, ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ)
Введение 7
1 Общая часть 8
1.1 Природные условия 8
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 8
1.1.2 Гидрологические данные 8
1.1.3 Инженерно-геологические условия 10
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 11
2 Водноэнергетические расчёты 12
2.1 Исходные данные 12
2.2 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 12
2.3 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 19
2.4 Выбор расчетных гидрографов маловодного и среднего по водности
года при заданной обеспеченности стока 21
2.5 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 26
2.6 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 30
2.7 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в среднем по
водности году 31
2.8 Определение установленной мощности ГЭС и планирование
капитальных ремонтов 33
2.9 Определение максимального расчетного расхода 38
3 Основное и вспомогательное оборудование 39
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 39
3.2 Заглубление рабочего колеса и обеспечение его
бескавитационной работы 45
3.3 Выбор МНУ 47
3.4 Выбор типа и серийного гидрогенератора 48
4 Электрическая часть 49
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений 49
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 50
4.2.1 Выбор повышающих трансформаторов 50
4.2.2 Выбор трансформаторов собственных нужд 51
4.3 Выбор главной схемы на основании технико-экономического расчета 52
4.4 Выбор количества отходящих воздушных линий РУ ВН 55
4.5 Выбор схемы РУ ВН 56
4.6 Расчет токов КЗ 56
4.7 Выбор и проверка коммутационных аппаратов 59
5 Релейная защита и автоматика 61
5.1 Перечень защит основного оборудования 62
5.2 Описание защит и расчет их уставок 62
5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора 62
5.2.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 64
5.2.3 Защита от повышения напряжения 67
5.2.4 Защита обратной последовательности от несимметричных
перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий 67
5.2.5 Защита от симметричных перегрузок 71
5.2.6 Дистанционная защита генератора 72
5.2.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 75
6 Компоновка и сооружения гидроузла 77
6.1 Выбор компоновки гидроузла 77
6.2 Определение гребня глухой плотины 77
6.3 Гидравлический расчет плотины и нижнего бьефа 79
6.3.1 Определение ширины водосливного фронта 79
6.3.2 Определение отметки гребня водослива 81
6.3.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 82
6.3.4 Расчет сопряжения потоков в нб 84
6.3.5 Расчет отброшенной струи 85
6.4 Конструирование плотины 88
6.4.1 Определение ширины подошвы плотины 88
6.4.2 Разрезка плотины швами 90
6.4.3 Быки 90
6.5 Элементы подземного контура плотины 90
6.5.1 Фильтрационный расчет водосливной плотины 90
6.5.2 Подземный контур плотины 91
6.6 Определение основных нагрузок на плотину 92
6.7 Расчет прочности плотины 95
6.8 Расчет устойчивости плотины 99
6.9 Расчет диаметра напорного туннеля круглого сечения 100
6.10 Расчет входного сечения глубинного водоприёмника 102
6.11 Расчет отметки входного оголовка водоприемника 102
7 Технико-экономические показатели. 103
7.1 Объемы производства электроэнергии и расходы
в период эксплуатации 103
7.1.1 Определение объемов продаж 103
7.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 104
7.1.3 Налоговые расходы 106
7.2 Оценка суммы прибыли 107
7.3 Оценка инвестиционного проекта 108
7.3.1 Методология и исходные данные 108
7.3.2 Коммерческая эффективность 108
7.3.3 Бюджетная эффективность 109
8 Охрана труда, пожарная безопасность, охрана окружающей среды. 110
8.1 Устройство охраны труда 110
8.2 Безопасность гидротехнических сооружений 113
8.3 Пожарная безопасность 114
8.3.1 Пожаротушение гидрогенераторов 116
8.3.2 Пожаротушение силовых трансформаторов 116
8.3.3 Пожаротушение кабельных сооружений 117
8.3.4 Пожаротушение станционного маслохозяйства 117
8.4 Мероприятия по охране природы 117
9 Система мониторинга трансформаторов и вводов (назначение, требования,
преимущества и недостатки) 120
9.1 Вводная часть 120
9.2 Аварийность силовых трансформаторов 121
9.3 Система мониторинга трансформаторов - назначение и функции 123
9.4 Структура и состав системы мониторинга 125
9.4.1 Уровень I 125
9.4.2 Уровень II 125
9.4.3 Уровень III 126
9.4.4 Программное обеспечение 127
9.5 Требования к отображению и хранению данных 127
9.6 Система защит трансформатора от перегрева 128
9.7 Контроль содержания газа и влаги в масле 129
9.8 Мониторинг состояния изоляции высоковольтных вводов и
частичных разрядов 130
9.9 Мониторинг tgS и емкости C1 134
9.10 Вывод 1 36
Заключение 137
Список использованных источников 139
Приложение
Сегодня Гидроэнергетика является одним из наиболее эффективных направлений электроэнергетики. Гидроресурсы — возобновляемый и наиболее экологичный источник энергии, использование которого позволяет снижать выбросы в атмосферу тепловых электростанций и сохранять запасы углеводородного топлива для будущих поколений. Кроме своего прямого назначения — производства электроэнергии — гидроэнергетика решает дополнительно ряд важнейших для общества и государства задач. Прямая выгода от них включает создание систем питьевого и промышленного водоснабжения, развитие судоходства, создание ирригационных систем в интересах сельского хозяйства, рыборазведение, регулирование стока рек, позволяющее осуществлять борьбу с паводками и наводнениями, обеспечивая безопасность населения. Гидроэнергетика является инфраструктурой для деятельности и развития целого ряда важнейших отраслей экономики и страны в целом. Каждая введенная в эксплуатацию гидроэлектростанция становится точкой роста экономики региона своего расположения, вокруг нее возникают производства, развивается промышленность, создаются новые рабочие места.
Развитие Дальнего Востока - сегодня одна из наиболее приоритетных задач государства. Для ее решения разработана Федеральная целевая программа по развитию региона, создано Министерство по развитию Дальнего Востока. В энергетике региона ситуация осложнена наличием государственного регулирования тарифов на тепло и электроэнергию; кроме того, выбывающие мощности нуждаются в замене. Строительство новых станций необходимо для повышения надежности энергоснабжения региона и сдерживания роста тарифов.
Гидропотенциал России составляет 1670 млрд. кВтч. Это почти в 1,5 раза больше всего энергетического потребления в стране. По запасам данного ресурса мы находимся на 2-м месте после Китая. Богатейшие ресурсы Дальневосточного региона остаются малоосвоенными по сравнению с другими областями России. По разным оценкам, экономический потенциал Дальнего Востока задействован на 5—15%. Гидропотенциал Дальнего Востока составляет порядка 370 млрд кВтч, что в 10 раз больше нынешней выработки всех энергосистем региона. Это богатство освоено всего на 3%.
Целью дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции с применением и закреплением теоретических знаний, а также поиск надлежащих проектных решений.
В данном проекте были определены основные параметры и элементы Гилюйской ГЭС-2.
В ходе водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по энергосистеме и гидрологии была выбрана установленная мощность Гилюйской ГЭС-2, а также определена зона ее работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Установленная мощность составила .
Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 430 м. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 1,044 млрд. кВтч.
На следующем этапе было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого было построена область допустимых режимов работы (режимное поле по напору и расходу), на которой определены
следующие напоры:
Максимальный
Расчетный
Минимальный
По справочным данным для выбранной турбины с синхронной частотой вращения 126 об/мин был подобран серийный гидрогенератор СВ 1420/190- 80ТВ4 с номинальной мощностью 190 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с укрупненными блоками и принята схема распределительного устройства КРУЭ-220кВ - "две рабочие системы сборных шин". По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ(ТЦ)- 400000/220-73(71)У1, трансформаторы собственных нужд ТДНС-10000/35-У1.
Распределительное устройство принято элегазовым (КРУЭ-220) - ЯГГ- 220 (ОАО ВО «Электроаппарат»), т.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 комплекса принимаем КАГ-20 (ОАО ВО «Электроаппарат»), имеющий большой ресурс и надежность.
После выбора основного электрооборудования был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Компоновка гидроузла была принята деривационной. Водосливная и глухая плотина приняты бетонными.
В состав сооружений входят:
- водосбросная плотина гравитационного типа;
- правобережная глухая бетонная плотина;
- левобережная глухая бетонная плотина;
- глубинный водоприемник с напорным трубовпроводом;
- здание ГЭС.
Для гашения кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, применяется отброс струи.
Также была произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетании нагрузок. В результате расчетов коэффициент надежности сооружения удовлетворяет нормативному значению для сооружений I класса. Таким образом, плотина Гилюйской ГЭС-2 отвечает требованиям надежности. При расчете плотины на прочность сжимающие напряжения не превышают критических значений, растягивающие напряжения отсутствуют. Плотина отвечает всем требованиям, предусмотренными СНиП.
Также в результате технико - экономических расчетов было обоснованно строительство Гилюйской ГЭС-2.
В настоящее время реализуется государственная программа развития Дальнего Востока. Согласно данной программе будут увеличены промышленные потребляемые мощности и как следствие увеличится численность населения, проживающего в данном регионе. Дальний Восток обладает большим гидропотенциалом. Проектируемая Гилюйская ГЭС-2 увеличит производство электроэнергии в энергосистеме «Восток», которая расположена в перспективном регионе нашей страны.
Также, недавние события наводнений 2013 года на Дальнем Востоке показали необходимость наличия регуляторов расходов рек, что является весомой причиной определяющей необходимость строительства данной ГЭС.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
