Помощь студентам в учебе
ПРОЕКТИРОВАНИЕ САНГАРСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ВИЛЮЙ. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ, ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЖИМОВ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ГЭС НА ПРИМЕРЕ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ГЭС
|
Сокращенный паспорт Сангарской ГЭС 7
Введение 9
1 Общая часть 10
1.1 Климатические условия 10
1.2 Гидрологические данные, геология 10
1.3 Сейсмологические данные района строительства 10
1.4 Энергоэкономическая характеристика района 10
2 Водно-энергетические расчеты и выбор установленной мощности 12
2.1 Исходные данные 12
2.2 Выбор расчетных гидрографов 15
2.2.1 Построение эмпирических кривых обеспеченности 15
2.2.2 Выбор расчётного маловодного года 15
2.2.3 Выбор расчётного средневодного года 16
2.2.4 Построение гидрографов 17
2.2.5 Расчет коэффициента зарегулированности стока 19
2.3 Энергетическая система «Якутия» 20
2.3.1 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 20
2.3.2 Построение годовых графиков нагрузки 26
2.4 Водно-энергетический расчет 27
2.4.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 28
2.4.2 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 31
2.4.3 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в средневодном году 35
2.5 Баланс мощности энергосистемы 37
2.5.1 Определение установленной мощности проектируемой ГЭС 37
2.5.2 Определение рабочих мощностей и резервов существующих ГЭС и
тепловых станций 38
2.5.3 Планирование капитальных ремонтов 39
3 Выбор основного и вспомогательного оборудования 42
3.1 Построение режимного поля 42
3.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 44
3.3 Определение заглубления РК ГТ для обеспечения ее бескавитационной
работы 49
3.3.1 Работа одного агрегата с номинальной мощностью при Hmin 50
3.3.2 Работа одного агрегата с номинальной мощностью при Hp 50
3.3.3 Работа одного агрегата с номинальной мощностью при Hmax 50
3.4 Выбор типа серийного гидрогенератора 5 1
3.5 Выбор вспомогательного оборудования 52
3.6 Определение геометрических размеров проточной части и
машинного зала 52
4 Электрическая часть 55
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений 55
4.2 Выбор основного оборудования ГЭС 57
4.2.1 Выбор синхронных генераторов электростанции 57
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов 57
4.2.2.1 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с единичными
блоками 57
4.2.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с
укрупненными блоками 58
4.2.3 Выбор трансформаторов собственных нужд 59
4.3 Выбор схемы ГЭС на основании технико-экономического расчета 59
4.3.1 Технико - экономический расчет схемы с единичным блоком 60
4.3.2 Технико-экономический расчет схемы с укрупненным блоком 61
4.4 Выбор сечения и количества проводов ВЛЭП 62
4.5 Выбор схемы РУ 63
4.6 Расчёт токов короткого замыкания 64
4.6.1 Составление схемы замещения 64
4.6.2 Расчет токов КЗ с помощью программного обеспечения RastrWin . 67
4.7 Выбор и проверка коммутационных аппаратов 68
4.7.1 Определение расчетных токов рабочего и утяжеленного режимов . 68
4.7.2 Выбор ячеек КРУЭ 69
4.7.3 Выбор генераторного выключателя 69
4.8 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения 71
4.9 Выбор вспомогательного оборудования 71
4.10 Схема собственных нужд 72
5 Релейная защита и автоматика 73
5.1 Перечень защит основного оборудования 73
5.2 Описание защит и расчет их уставок 74
5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 74
5.2.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN (UO)) 76
5.2.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 78
5.2.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 78
5.2.5 Защита от симметричных перегрузок (I1) 82
5.2.6 Дистанционная защита генератора (Z1 <), (Z2<) 84
5.2.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 86
5.3 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 88
6 Компоновка гидроузла 89
6.1 Выбор компоновки гидроузла 89
6.2 Гидравлический расчет водосбросной плотины 92
6.3 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 98
6.3.1 Определение вида гидравлического прыжка 98
6.3.2 Гашение энергии потока. Комбинированная система колодец плюс стенка 100
6.4 Конструирование плотины 102
6.4.1 Определение ширины подошвы плотины 102
6.4.2 Разрезка плотины швами 102
6.4.3 Галереи. Ширина плотины по гребню. Затворы и подъёмные
механизмы 102
6.4.4 Устои 103
6.4.5 Элементы подземного контура плотины 103
6.4.6 Основные размеры цементационной завесы и дренажа 103
6.5 Фильтрационный расчет 104
6.6 Конструктивные элементы нижнего бьефа 105
6.7 Статический расчет плотины 107
6.7.1 Определение основных нагрузок на плотину 107
6.7.2 Определение временных нагрузок на плотину 1 1 1
6.8 Расчёт прочности плотины 1 12
6.9 Критерии прочности плотины 1 14
6.10 Расчёт устойчивости плотины 1 1 5
7 Охрана труда, техника безопасности, пожарная безопасность 1 17
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 117
7.2 Охрана труда и техника безопасности 1 17
7.3 Пожарная безопасность 1 19
7.4 Охрана окружающей среды 121
8 Определение технико-экономических показателей 125
8.1 Оценка объемов реализации энергии и расходов 125
8.1.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 125
8.1.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 126
8.1.3 Налоговые расходы 128
8.2 Оценка суммы прибыли 129
8.3 Оценка инвестиционного проекта 130
8.3.1 Методология и исходные данные оценка инвестиционного проекта 130
8.3.2 Показатели коммерческой эффективности проекта 131
8.3.3 Бюджетная эффективность 132
8.4 Анализ рисков инвестиционных проектов 132
9 Энергосбережение, энергоэффективность режимов основного и
вспомогательного оборудования ГЭС на примере действующей ГЭС 136
9.1 Эффективность использования гидроресурсов ГЭС 136
9.1.1 Общее описание гидроузла 136
9.1.2 Проведение испытаний гидроагрегатов 137
9.1.3 Оценка протечек через затворы гидротехнических сооружений и
направляющий аппарат 138
9.1.4 Потери гидроресурсов на фильтрацию 139
9.1.5 Оптимизация использования гидроресурсов 141
9.2 Оптимизация собственного потребления электроэнергии ГЭС 1 42
9.2.1 Требования нормативных документов 142
9.2.2 Общая структура расхода электроэнергии на электростанции 145
9.2.3 Расчет технических потерь электроэнергии в станционной
электрической сети Зейской ГЭС 147
9.2.4 Анализ расчета потерь электрической энергии в станционной сети
Зейской ГЭС 1 58
Список использованных источников 163
Приложения А-Г
Введение 9
1 Общая часть 10
1.1 Климатические условия 10
1.2 Гидрологические данные, геология 10
1.3 Сейсмологические данные района строительства 10
1.4 Энергоэкономическая характеристика района 10
2 Водно-энергетические расчеты и выбор установленной мощности 12
2.1 Исходные данные 12
2.2 Выбор расчетных гидрографов 15
2.2.1 Построение эмпирических кривых обеспеченности 15
2.2.2 Выбор расчётного маловодного года 15
2.2.3 Выбор расчётного средневодного года 16
2.2.4 Построение гидрографов 17
2.2.5 Расчет коэффициента зарегулированности стока 19
2.3 Энергетическая система «Якутия» 20
2.3.1 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 20
2.3.2 Построение годовых графиков нагрузки 26
2.4 Водно-энергетический расчет 27
2.4.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 28
2.4.2 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 31
2.4.3 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в средневодном году 35
2.5 Баланс мощности энергосистемы 37
2.5.1 Определение установленной мощности проектируемой ГЭС 37
2.5.2 Определение рабочих мощностей и резервов существующих ГЭС и
тепловых станций 38
2.5.3 Планирование капитальных ремонтов 39
3 Выбор основного и вспомогательного оборудования 42
3.1 Построение режимного поля 42
3.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 44
3.3 Определение заглубления РК ГТ для обеспечения ее бескавитационной
работы 49
3.3.1 Работа одного агрегата с номинальной мощностью при Hmin 50
3.3.2 Работа одного агрегата с номинальной мощностью при Hp 50
3.3.3 Работа одного агрегата с номинальной мощностью при Hmax 50
3.4 Выбор типа серийного гидрогенератора 5 1
3.5 Выбор вспомогательного оборудования 52
3.6 Определение геометрических размеров проточной части и
машинного зала 52
4 Электрическая часть 55
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений 55
4.2 Выбор основного оборудования ГЭС 57
4.2.1 Выбор синхронных генераторов электростанции 57
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов 57
4.2.2.1 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с единичными
блоками 57
4.2.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с
укрупненными блоками 58
4.2.3 Выбор трансформаторов собственных нужд 59
4.3 Выбор схемы ГЭС на основании технико-экономического расчета 59
4.3.1 Технико - экономический расчет схемы с единичным блоком 60
4.3.2 Технико-экономический расчет схемы с укрупненным блоком 61
4.4 Выбор сечения и количества проводов ВЛЭП 62
4.5 Выбор схемы РУ 63
4.6 Расчёт токов короткого замыкания 64
4.6.1 Составление схемы замещения 64
4.6.2 Расчет токов КЗ с помощью программного обеспечения RastrWin . 67
4.7 Выбор и проверка коммутационных аппаратов 68
4.7.1 Определение расчетных токов рабочего и утяжеленного режимов . 68
4.7.2 Выбор ячеек КРУЭ 69
4.7.3 Выбор генераторного выключателя 69
4.8 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения 71
4.9 Выбор вспомогательного оборудования 71
4.10 Схема собственных нужд 72
5 Релейная защита и автоматика 73
5.1 Перечень защит основного оборудования 73
5.2 Описание защит и расчет их уставок 74
5.2.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 74
5.2.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN (UO)) 76
5.2.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 78
5.2.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 78
5.2.5 Защита от симметричных перегрузок (I1) 82
5.2.6 Дистанционная защита генератора (Z1 <), (Z2<) 84
5.2.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 86
5.3 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 88
6 Компоновка гидроузла 89
6.1 Выбор компоновки гидроузла 89
6.2 Гидравлический расчет водосбросной плотины 92
6.3 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 98
6.3.1 Определение вида гидравлического прыжка 98
6.3.2 Гашение энергии потока. Комбинированная система колодец плюс стенка 100
6.4 Конструирование плотины 102
6.4.1 Определение ширины подошвы плотины 102
6.4.2 Разрезка плотины швами 102
6.4.3 Галереи. Ширина плотины по гребню. Затворы и подъёмные
механизмы 102
6.4.4 Устои 103
6.4.5 Элементы подземного контура плотины 103
6.4.6 Основные размеры цементационной завесы и дренажа 103
6.5 Фильтрационный расчет 104
6.6 Конструктивные элементы нижнего бьефа 105
6.7 Статический расчет плотины 107
6.7.1 Определение основных нагрузок на плотину 107
6.7.2 Определение временных нагрузок на плотину 1 1 1
6.8 Расчёт прочности плотины 1 12
6.9 Критерии прочности плотины 1 14
6.10 Расчёт устойчивости плотины 1 1 5
7 Охрана труда, техника безопасности, пожарная безопасность 1 17
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 117
7.2 Охрана труда и техника безопасности 1 17
7.3 Пожарная безопасность 1 19
7.4 Охрана окружающей среды 121
8 Определение технико-экономических показателей 125
8.1 Оценка объемов реализации энергии и расходов 125
8.1.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 125
8.1.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 126
8.1.3 Налоговые расходы 128
8.2 Оценка суммы прибыли 129
8.3 Оценка инвестиционного проекта 130
8.3.1 Методология и исходные данные оценка инвестиционного проекта 130
8.3.2 Показатели коммерческой эффективности проекта 131
8.3.3 Бюджетная эффективность 132
8.4 Анализ рисков инвестиционных проектов 132
9 Энергосбережение, энергоэффективность режимов основного и
вспомогательного оборудования ГЭС на примере действующей ГЭС 136
9.1 Эффективность использования гидроресурсов ГЭС 136
9.1.1 Общее описание гидроузла 136
9.1.2 Проведение испытаний гидроагрегатов 137
9.1.3 Оценка протечек через затворы гидротехнических сооружений и
направляющий аппарат 138
9.1.4 Потери гидроресурсов на фильтрацию 139
9.1.5 Оптимизация использования гидроресурсов 141
9.2 Оптимизация собственного потребления электроэнергии ГЭС 1 42
9.2.1 Требования нормативных документов 142
9.2.2 Общая структура расхода электроэнергии на электростанции 145
9.2.3 Расчет технических потерь электроэнергии в станционной
электрической сети Зейской ГЭС 147
9.2.4 Анализ расчета потерь электрической энергии в станционной сети
Зейской ГЭС 1 58
Список использованных источников 163
Приложения А-Г
Гидроэлектростанции занимают особое место в современных энергосистемах, выполняя главную роль по регулированию её параметров в нестационарных режимах, а также покрывая наиболее неравномерную часть графиков нагрузки. Кроме того, низкая стоимость продукции ГЭС весьма положительно сказывается на ценообразовании электроэнергии на рынке её сбыта.
Гидроэлектростанции позволяют зарегулировать сток реки по средствам водохранилища и избежать наводнений. Возведение Сангарской ГЭС даст возможность продолжить широкомасштабную разработку алмазных месторождений Якутии. Основным потребителем электроэнергии будет являться ЗАО «АЛРОСА». Также ГЭС будет являться надежным источником электроэнергии для нескольких районов (улусов) Якутии.
Гидростанции - один из самых эффективных источников энергии. Коэффициент полезного действия гидравлических турбин достигает 95%, что существенно выше КПД турбин других типов электростанций.
В себестоимости производства электроэнергии на гидростанциях отсутствует топливная составляющая, что делает энергию более конкурентоспособной в условиях рынка.
Гидростанции являются наиболее маневренными из всех типов электростанций. Гидростанции способны при необходимости увеличивать выработку и выдаваемую мощность в течение нескольких минут, тогда как тепловым станциям для этого требуется несколько часов, а атомным - сутки. Это позволяет ГЭС покрывать пиковые нагрузки и поддерживать частоту тока в энергосистеме.
Наша страна богата гидроресурсами, но гидроэнергетический потенциал рек России использован в незначительной степени, иными словами, гидроресурсы страны позволяют строить новые гидроэлектростанции.
Все это подталкивает к строительству новых гидроэлектростанций.
Гидроэлектростанции позволяют зарегулировать сток реки по средствам водохранилища и избежать наводнений. Возведение Сангарской ГЭС даст возможность продолжить широкомасштабную разработку алмазных месторождений Якутии. Основным потребителем электроэнергии будет являться ЗАО «АЛРОСА». Также ГЭС будет являться надежным источником электроэнергии для нескольких районов (улусов) Якутии.
Гидростанции - один из самых эффективных источников энергии. Коэффициент полезного действия гидравлических турбин достигает 95%, что существенно выше КПД турбин других типов электростанций.
В себестоимости производства электроэнергии на гидростанциях отсутствует топливная составляющая, что делает энергию более конкурентоспособной в условиях рынка.
Гидростанции являются наиболее маневренными из всех типов электростанций. Гидростанции способны при необходимости увеличивать выработку и выдаваемую мощность в течение нескольких минут, тогда как тепловым станциям для этого требуется несколько часов, а атомным - сутки. Это позволяет ГЭС покрывать пиковые нагрузки и поддерживать частоту тока в энергосистеме.
Наша страна богата гидроресурсами, но гидроэнергетический потенциал рек России использован в незначительной степени, иными словами, гидроресурсы страны позволяют строить новые гидроэлектростанции.
Все это подталкивает к строительству новых гидроэлектростанций.