СОКРАЩЁННЫЙ ПАСПОРТ МАЙСКОЙ ГЭС 8
ВВЕДЕНИЕ 10
1 Анализ исходных данных и определение внешних условий
функционирования ГЭС 11
1.1 Природные условия 11
1.1.1 Климат 11
1.1.2 Гидрологические данные 11
1.1.3 Сейсмические условия 11
1.1.4 Инженерно - геологические условия 11
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 11
2 Водно-энергетические расчеты 13
2.1 Исходные данные 13
2.2 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 15
2.3 Построение годовых графиков средних и максимальных нагрузок
энергосистемы 17
2.4 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при
заданной обеспеченности стока 19
2.5 Расчет режима работы без регулирования. Баланс энергий 20
2.6 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 21
2.7 Определение рабочих мощностей ГЭС 23
2.8 Определение установленной мощности проектируемой ГЭС и резервов 24
2.9 Аварийный резерв 24
2.10 Нагрузочный резерв 24
2.11 Ремонтный резерв 24
2.12 Планирование ремонта оборудования проектируемой ГЭС 26
2.13 Планирование ремонта оборудования существующих ТЭС 26
2.14 Баланс мощности 26
2.15 Установленная мощность 27
2.16 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в средневодном году 27
3 Основное и вспомогательное оборудование 29
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 29
3.1.1 Построение режимного поля 29
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам. 32
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 35
3.2.1 Определение отметки заглубления РК ГТ 35
3.2.2 Определение геометрических размеров проточной части и
машинного зала 37
3.3 Выбор типа серийного генератора 38
3.4 Выбор типа и габаритов маслонапорной установки 39
3.5 Выбор электрогидравлического регулятора 39
4 Электрическая часть 40
4.1 Выбор главной схемы электрических соединений и схемы собственных
нужд 40
4.2 Выбор структурной схемы 41
4.3 Определение количества и типа ТСН 41
4.4 Определение количества отходящих линий 42
4.5 Структурная схема с обычными блоками 43
4.5.1 Расчет затрат для структурной схемы с обычными блоками 44
4.6 Структурная схема с укрупненными блоками 47
4.6.1. Расчет затрат для схемы с укрупненными блоками 48
4.7 Сравнение вариантов структурных схем 49
4.8 Выбор проводов ЛЭП 49
4.8.1 Проверка выбранного провода 50
4.9 Расчет токов короткого замыкания 50
4.9.1 Расчет тока КЗ на выводах генератора 53
4.9.2 Расчет токов КЗ на сборных шинах РУ 56
4.10 Итог расчета токов КЗ 59
4.11 Выбор электрических аппаратов 59
4.11.1 Выбор генераторного выключателя 59
4.11.2 Проверка генераторного выключателя на содержание
апериодической составляющей тока КЗ 61
4.11.3 Выбор ячеек КРУЭ 62
5 Релейная защита 63
5.1 Перечень защит основного оборудования 63
5.2 Рекомендуемые к установке устройства релейной защиты 64
5.3 Расчет номинальных токов 65
5.4 Описание защит и расчет их уставок 65
5.4.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 65
5.4.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN
(UO)) 68
5.4.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 70
5.4.4 Защита обратной последовательности от несимметричных
перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 71
5.4.5 Защита от симметричных перегрузок(Л) 75
5.4.6 Дистанционная защита генератора Z1 <,Z2 < 76
5.4.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 79
6 Состав сооружений гидроузла 82
6.1 Определение типа плотины 82
6.2 Определение класса ГТС 82
6.3 Проектирование сооружений напорного фронта 82
6.3.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины 82
6.3.2 Определение отметки гребня бетонной плотины 85
6.4 Гидравлические расчеты 85
6.4.1 Определение ширины водосливного фронта 85
6.4.2 Определение отметки гребня водослива 86
6.4.3 Построение профиля водосливной грани 87
6.4.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 89
6.4.6 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 90
6.4.7 Проектирование донного водоспуска 92
6.5 Конструирование плотины 93
6.5.1 Определение ширины подошвы плотины 93
6.5.2 Разрезка бетонной плотины швами 94
6.5.3 Быки 94
6.5.4 Устои 95
6.5.5 Галереи в теле плотины 95
6.5.6 Дренаж тела бетонных плотин 95
6.6 Основные элементы плотины 96
6.6.1 Противофилырационная завеса 96
6.6.2 Дренажные устройства в основании в скальных грунтах 97
6.7 Определение сокращённого состава нагрузок на плотину для основного
сочетания нагрузок и воздействий 98
6.7.1 Вес сооружения и затворов 98
6.7.2 Сила гидростатического давления воды 100
6.7.3 Равнодействующая взвешивающего давления 100
6.7.4 Сила фильтрационного давления 101
6.7.5 Давление грунта 101
6.7.6 Волновое давление 104
6.8 Расчёт прочности плотины 106
6.8.1 Критерии прочности плотины 109
6.9 Расчёт устойчивости плотины 110
6.10 Проектирование грунтовой плотины 111
7 Оценка объёмов продаж и расчет расходов на проект 112
7.1 Определение объёмов генерации производства 112
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 112
7.3 Налоговые расходы 115
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации проекта 116
7.5 Оценка инвестиционного проекта 117
7.5.1 Методология, исходные данные 117
7.6 Коммерческая эффективность 118
7.7 Бюджетная эффективность 118
7.8 Анализ чувствительности 119
8 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 122
8.1 Безопасность гидротехнических сооружений 122
8.2 Требования по охране труда и техники безопасности для работников
Майской ГЭС 122
8.2.1 Общие требования безопасности 125
8.2.2 Мероприятия, обеспечивающие безопасное выполнение работ .... 127
8.2.3 Требования безопасности во время работы 128
8.2.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях 131
8.3 Пожарная безопасность 131
8.4 Охрана окружающей среды 135
8.5 Водоохранные мероприятия 136
8.5.1 Мероприятия по подготовке зоны водохранилища, влияющие на
состояние водных ресурсов 136
8.5.2 Водоохранная зона 137
8.5.3 Водоохранные мероприятия на гидроэлектростанции 138
8.6 Мероприятия по охране атмосферного воздуха 140
8.7 Охрана от промышленных отходов 140
9 Краткосрочное планирование водноэнергетического режима работы проектируемой ГЭС 141
9.1 Горизонты планирования водноэнергетических режимов ГЭС и каскадов ГЭС 141
9.2 Общая процедура краткосрочного планирования водноэнергетических
режимов ГЭС и каскадов ГЭС 143
9.3 Формирование прогноза полезного притока воды к створу гидроузла .. 143
9.4 Ограничения, учитываемые при краткосрочном планировании
водноэнергетических режимов ГЭС и каскадов ГЭС. Определение совместимости ограничений 144
9.5 Прогноз притоков в водохранилище проектируемой ГЭС 146
9.6 Расчет планового режима работы Майской ГЭС 148
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 152
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ А-Д
Гидроэлектростанции занимают особое важное место в современных энергетических системах, покрывая наиболее неравномерную часть графиков нагрузки. Кроме того, низкая стоимость товарной продукции ГЭС весьма положительно сказывается на ценообразовании электроэнергии на рынке её сбыта.
Гидроэнергетика является ключевым элементом обеспечения системной надежности Единой Энергосистемы страны, располагая более 90% резерва регулировочной мощности. Из всех существующих типов электростанций именно ГЭС является наиболее маневренными и способы при необходимости существенно увеличить объемы выработки в считанные минуты, покрывая пиковые нагрузки. Для тепловых станций этот показатель измеряется часами, а для атомных - целыми сутками.
Гидроэлектростанции являются сложными природно-техническими комплексами. Их проектирование, строительство и эксплуатация требуют знакомства с широким кругом общетехнических и специальных дисциплин.
Целью дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции с применением и закреплением теоретических знаний, а также путем инженерной мысли и творческого подхода к решению контрактных задач найти оптимальные проектные решения.
В дипломном проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Майского гидроузла на реке Мая, являющегося сооружением II класса.
На основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчетных расходов для случаев:
• Основного (при обеспеченности 1 %) Q1%= 7533 м3/с;
• Поверочного (при обеспеченности 0,1 %) Q1%= 9106 м3/с.
В ходе водноэнергетических расчетов была определена установленная мощность Ууст = 440 МВт и среднемноголетняя выработка Эср.мн.лет = 2,5 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), из которой определены следующие напоры:
• расчетный напор Нр=32,31 м
• максимальный напор Нмах=39,53 м
• минимальный Нмин=20,05 м
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий расчетному напору составляет 1553 м3/с.
При выборе турбин рассматривалось 2 варианта ПЛ40а-В и ПЛ406-В. По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с восемью гидротурбинами ПЛ406-В.
По справочным данным для выбранной турбины с синхронной частотой 150 об/мин подобран серийный гидрогенератор СВ-808/130-40У4, с номинальной активной мощностью 64,7 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с укрупненными блоками и принята схема распределительного устройства КРУЭ-220 кВ - «две рабочие системы шин». По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ-160000/220, трансформаторы собственных нужд ТСЗ-250/10,5, для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС 300/39. В качестве генераторного комплекса КАГ-20.
После выбора основного электрооборудования оборудования был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ, а также рассчитаны уставки основных защит генератора.
Компоновка гидроузла принята русловая. Водосливная плотина принята бетонной.
В состав сооружений входят:
• правобережная грунтовая плотина - 743 м;
• донный водоспуск - 19,8 м;
• водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля - 217,8 м;
• станционная часть плотины - 144 м;
• левобережная глухая плотина - 50 м;
• левобережная грунтовая плотина - 112 м;
На данном этапе расчетным путем были определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
• ширина подошвы - 32,25 м;
• отметка подошвы водосливной плотины - 191,2 м;
• число водосливных отверстий - 11;
• ширина водосливных отверстий в свету - 16 м;
• отметка гребня - 239 м;
• ширина гребня - 12,4 м;
В качестве гасителя кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, был выбран способ свободно отброшенной струи.
Для уменьшения величины противодавления устроена цементационная завеса на глубину 19,8 метров относительно подошвы сооружения и дренаж на глубину 9,9 метров относительно подошвы сооружения.
Также в этом разделе проведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном сочетании нагрузок. В результате расчетов коэффициент надежности составил 1,38 (нормативное значение для сооружений II класса - 1,2). Таким образом, плотина Майского гидроузла отвечает требованиям надежности. При расчете плотины на прочность выяснилось, что сжимающие напряжения не превышают критических значении, растягивающие напряжения отсутствуют. Плотины отвечает всем требования, предусмотренным 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 лет 2 месяца;
- удельная себестоимость электроэнергии - 0,22 руб/кВт-ч.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
