Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Проектирование Ростовской ГЭС на реке Дон. Расчеты режимов наполнения водохранилища ГЭС при строительстве ГТС на примере проектируемой ГЭС

Работа №27145

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

электроэнергетика

Объем работы163
Год сдачи2017
Стоимость5750 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
222
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение
1 Внешние условия функционирования ГЭС 10
1.1 Климат 10
1.1 Гидрологические данные 10
1.2 Геологические условия 14
1.3 Энерго-экономическая характеристика региона 14
2 Водно-энергетические расчеты 16
2.1 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного год 16
2.1.1 Выбор расчетного средневодного года (р = 50%) 18
2.1.2 Выбор расчетного маловодного года (р = 90%) 19
2.2 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 20
2.3 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 23
2.4 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими
гидроэлектростанциями 25
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 29
2.7 Определение установленной мощности проектируемой ГЭС. Баланс
мощности и энергии в энергосистеме 31
3 Выбор основного и вспомогательного оборудования 35
3.1 Построение режимного поля 35
3.2 Выбор турбин по главным универсальным характеристикам 37
3.3 Гидротурбины и их проточная часть 40
3.3.1 Определение установки отметки рабочего колеса гидротурбины 40
3.3.2 Определение геометрических размеров проточной части 41
3.4 Выбор гидрогенератора. Определение параметров и размеров
гидрогенератора 41
3.5 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 42
3.6 Выбор кранов 42
4 Электрическая часть 43
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений ГЭС 43
4.2 Выбор основного оборудования ГЭС 43
4.2.1 Выбор синхронных генераторов 43
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов 43
4.2.3 Выбор трансформаторов собственных нужд 44
4.2.4 Выбор количества отходящих воздушных линий РУ ВН 44
4.3 Выбор схемы РУ ВН 46
4.4 Расчет токов короткого замыкания 47
4.5 Составление схемы замещения 47
4.6 Расчёт токов КЗ 48
4.6.1 Расчёт исходных данных 48
4.6.2 Расчет трехфазного тока КЗ на сборных шинах 220 кВ в точке К1 .. 49
4.6.3 Расчет трехфазного тока КЗ в точке К-2 50
4.6.4 Расчет однофазного тока КЗ в точке К-1 52
4.6.5 Расчёт ударного тока КЗ в К1 53
4.6.6 Результаты расчёта токов короткого замыкания 54
4.7 Выбор электрических аппаратов 54
4.7.1 Выбор и расчет токоведущих частей аппаратов и проводников 54
4.7.2 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режимов .. 55
4.7.3 Выбор генераторных выключателей и разъединителей 55
4.7.4 Выбор оборудования ОРУ-220 кВ 57
4.7.5 Выбор ограничителей перенапряжения 58
5 Релейная защита и автоматика 59
5.1 Перечень защит основного оборудования 59
5.1.1 Защиты генератора 59
5.1.2 Защиты трансформатора блока 60
5.1.3 Защиты ОРУ - 220 кВ 60
5.1.4 Защиты воздушных линий 220 кВ 60
5.2 Рекомендуемые к установке устройства релейной защиты 61
5.3 Расчёт продольной дифференциальной защиты генератора 61
5.4 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 64
5.5 Защита от повышения напряжения 67
5.6 Защита обратной последовательности от несимметричных
перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий 67
5.7 Защита от симметричных перегрузок статора 71
5.8 Дистанционная защита генератора 73
5.9 Защита ротора от перегрузки 76
5.10 Таблица уставок и матрица отключений защит 78
6 Компоновка и сооружения гидроузла 80
6.1 Расчет параметров здания ГЭС 80
6.2 Определение класса сооружений 80
6.3 Определение отметки гребня земляной плотины 81
6.4 Гидравлический расчет водосливной плотины 85
6.4.1 Определение ширины водосливного фронта 85
6.4.2 Определение отметки гребня водослива 86
6.4.3 Определение формы водосливной поверхности 88
6.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 89
6.6 Расчет водобойной стенки 91
6.7 Конструирование плотины 94
6.7.1 Определение ширины подошвы плотины 94
6.7.2 Разрезка бетонных плотин швами 94
6.7.3 Быки 94
6.7.4 Устои 95
6.7.5 Дренаж тела бетонных плотин 95
6.7.6 Галереи в теле плотины 96
6.8 Назначение размеров основных элементов плотины 96
6.8.1 Цементационная завеса 96
6.8.2 Дренажные устройства в основании 97
6.9 Фильтрационный расчет подземного контура 98
6.10 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 99
6.10.1 Определение основных нагрузок на плотину 100
6.10.2 Расчет прочности плотины 103
6.10.3 Оценка прочности плотины 106
6.10.4 Расчет устойчивости плотины на сдвиг по основанию 108
6.11 Проектирование грунтовой плотины 109
6.12 Расчет высоты перемычек первой очереди 110
7 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Ростовской
ГЭС. Охрана труда и противопожарная безопасность 112
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 112
7.2 Противопожарная безопасность 114
7.2.1 Пожаротушение гидрогенераторов 116
7.2.2 Пожаротушение силовых трансформаторов 116
7.2.3 Пожаротушение кабельных сооружений 117
7.2.4 Пожаротушение станционного маслохозяйства 117
7.3 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 117
7.4 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 119
7.5 Отходы, образующиеся при строительстве 120
7.6 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 121
8 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации .... 123
8.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 123
8.1.1 Т екущие расходы по гидроузлу 124
8.1.2 Налоговые расходы 127
8.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 127
8.3 Оценка инвестиционного проекта 128
8.3.1 Методология, исходные данные 128
8.3.2 Коммерческая эффективность 129
8.3.3 Бюджетная эффективность 129
8.4 Анализ чувствительности 130
9 Расчеты режимов наполнения водохранилища ГЭС при строительстве
ГТС на примере проектируемой ГЭС 132
9.1 Требования и нормативная база при создании Ростовского
водохранилища 132
9.2 Этапы подготовки водохранилища к наполнению 132
9.3 Мероприятия по санитарной подготовке территории затопления 133
9.4 Влияние Ростовского водохранилища на состояние водных
биоресурсов и среду их обитания 134
9.5 Обеспечение безопасности в верхнем и нижнем бьефах гидроузла 134
9.6 Наблюдения за состоянием водохранилища и учёт использования его
водных ресурсов 135
9.7 Расчёт режима наполнения водохранилища 137
Заключение 142
Список использованных источников 145
Приложение А Водно-энергетический расчёт режима маловодного года 147
Приложение Б Водно-энергетический расчёт режима средневодного года 148
Приложение В Главная универсальная характеристика гидротурбины
ПЛ20-В 149
Приложение Г Проточная часть турбины ПЛ-20 В 150
Приложение Д Схема к расчету прочности и устойчивости плотины для основного случая 151
Приложение Е Напряжения в краевых сечениях 152
Приложение Ж К расчету пропуска строительных расходов первой очереди ... 153

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 конкретных задач, найти правильные проектные решения.
В данном проекте приведён полный расчёт Ростовской ГЭС, включая компоновочные решения и применяемое оборудование, а также рассчитана экономическая эффективность проекта.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


В проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Ростовской ГЭС высотой 28 м на реке Дон, являющимся сооружением I класса.
В ходе водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по энергосистеме и гидрологии была выбрана установленная мощность ГЭС, а также определена зона ее работы в суточном графике нагрузки. Установленная мощность составила 7VycT= 2 5 2 МВт. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 27,2 м. Полезный объем при данных отметках НПУ 29 м и УМО составляет 6,4 км3. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 0,827 млрд.кВтш.
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 19,8 м;
- расчетный 16,6 м;
- минимальный 15,6 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС, соответствующий расчетному напору, составляет 1810 м3/с.
При выборе турбин рассматривался один вариант ПЛ20-В с разными диаметрами. По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с шестью гидроагрегатами, диаметром рабочих колес 10 м.
По справочным данным для выбранной ПЛ турбины с синхронной частотой вращения 60 об/мин был подобран серийный гидрогенератор СВ- 1680/105-10 с номинальной активной мощностью 84 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с единичными блоками и принята схема распределительного устройства ОРУ-220кВ - "шестиугольник". По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ -125000/220-У1, трансформаторы общестанционных собственных нужд ТСЗ-2000/13,8-У1, для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС 240/32.
В качестве распределительного устройства выбрано ОРУ-220 кВ. Согласно СТО для ОРУ выбираем элегазовые выключатели, также для сокращения его площади используем баковые выключатели со встраиваемым трансформатором тока. Выключатель баковый со встраиваемым трансформатором тока, разъединитель и заземлитель наружной установки выбираем фирмы ЗАО “Энергомаш”.
В качестве генераторного выключателя принят элегазовый выключатель фирмы «Электроаппарат», со встроенными трансформаторами тока и напряжения, разъединителем, ограничителем перенапряжения.
После выбора основного электрооборудования был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
Компоновка гидроузла была принята русловой. Здание ГЭС - руслового типа.
В состав сооружений входят:
- водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля - 112 м;
- станционная бетонная плотина - 135 м;
- глухая бетонная русловая плотина - 28 м;
- левобережная и правобережная каменно-набросная плотина - 122,11 м и 114,86 м;
- здание ГЭС руслового типа.
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
- ширина подошвы - 16 м;
- отметка подошвы - 5 м;
- отметка гребня водослива -23 м;
- число водосливных отверстий - 8;
- ширина отверстий в свету - 10 м;
- отметка гребня плотины - 33 м;
Для гашения кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, применена водобойная стенка.
Для снятия противодавления устроены цементационная завеса и дренаж. Ось цемзавесы расположена на расстоянии 1,6 м от напорной грани. Глубина скважин дренажа и глубина цементационной завесы составляют 9 м и 15 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, в различных частях тела бетонной плотины, она разделена на секции постоянными температурно-осадочными швами.
Разрезка водосливной части плотины деформационными швами произведена по 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 сочетаниях нагрузок. В результате расчетов коэффициент надежности сооружения составляет 1,34 (нормативное значение для сооружений I класса - 1,25). Таким образом, плотина Ростовской ГЭС отвечает требованиям надежности. При расчете плотины на прочность сжимающие напряжения не превышают критических значений, растягивающие напряжения отсутствуют. Плотина отвечает всем требованиям предусмотренными СНиП.
- стоимость строительства гидроузла - 5434 млрд. руб;
- удельная себестоимость производства электроэнергии - 23 коп/кВт-ч;
- период окупаемости 7 лет.
Таким образом, строительство Ростовской ГЭС с установленной мощностью 252 МВт в настоящее время является актуальным.
В качестве специального вопроса был выполнен расчет режима наполнения водохранилища ГЭС при строительстве ГТС на примере проектируемой ГЭС. В ходе рассмотрения данного вопроса были проработаны основные этапы подготовки водохранилища к наполнению. Разработан комплекс мероприятий по санитарной подготовке территории затопления и наблюдению за состоянием водохранилища. Рассмотрены возможные варианты режима наполнения водохранилища Ростовской ГЭС с учетом анализа гидрологического ряда наблюдений в водохранилище.



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: СШФ КГТУ, 2005. - 174 с.
2. Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования/ Б.Н. Неклепаев, Н.П. Крючков - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.: ил.
3. Васильев, Ю.С. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: справочное пособие/ Ю.С. Васильев, Д.С. Щавелев - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 400 с.: ил.
4. Каталог продукции Электрозавод [Электронный ресурс]//
«Электрозавод». Режим доступа: http://www.elektrozavod.ru/.
5. СТО 17330282.27.140.020-2008 «Системы питания собственных нужд ГЭС. Условия создания. Нормы и требования» - Введ.30.06.2008. - Москва: 2008 - 20 с.
6. СТО Определение предварительных технических решений по выдаче мощности электростанций. - Введ. 21.01.2008. - Москва: 2007 - 20 с.
7. Файбисович, Д.Л. Справочник по проектированию электрических сетей/ Д.Л. Файбисович - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005-32 с. ил.
8. СТО РусГидро 01.01.78-2012 Гидроэлектростанции. Нормы
технологического проектирования. - Введ. 6.02.2012. - Москва: 2012 - 43 с.
9. СТО 56947007.29.240.30.047-2010 «Рекомендации по применению
типовых принципиальных электрических схем распределительных устройств подстанций 35 - 750 кВ» (Приказ №421 от 16.02.2010).
10. Электронный каталог «Электроаппарат» [Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://www.ea.spb.ru/.
11. Электронный каталог «Энергомаш» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://enmash.ru.
12. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения./Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2003. - 40 с.
13. СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2004. - 46 с.
14. СП 40.13330.2012 Плотины бетонные и железобетонные. -
Актуализированная редакция СНиП 2.06.06-85; введ 01.01.2013. - Москва: Госстрой России, 2013. - 48с.
15. СП 39.13330.2012 Плотины из грунтовых материалов. -
Актуализированная редакция СНиП 2.06.05-84*; введ 01.01.2013. - Москва: Госстрой России, 2013. - 74с.
16. Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок утвержденных приказом Минтруда России от 24.07.2013г. №328н.
17. СанПиН 3907-85 «Санитарные правила проектирования, строительства и эксплуатации водохранилищ» /Минэнерго СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1987. - 32 с.
18. Об охране окружающей среды [Электронный ресурс] : федер. закон от 10.01.2002. №7-ФЗ // Справочная правовая система «Консультант Плюс». - Режим доступа: http://www.consultant.ru.
19. «Единые сценарные условия ПАО «РусГидро» на 2017-2042 гг.) с учетом реализованной электроэнергии (приказ ПАО «РусГидро» от 16.01.2017 г. №9).
20. «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.
21. «Методические рекомендации 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.
22. Водный кодекс Российской Федерации [Электронный ресурс] : приказ от 03.06.2006 № 74-ФЗ ред. от 31.10.2016. // Справочная правовая система «Консультант Плюс». - Режим доступа: http://www.consultant.ru.
23. Положение о разработке, согласовании и утверждении правил использования водохранилищ (Постановление Правительства РФ от 22 апреля 2009 г. N 349).
24. Положение о Федеральном агентстве водных ресурсов (Постановление от 16 июня 2004 г. № 282).
25. Методические указания по разработке правил использования водохранилищ (Приказ Минприроды России от 26 января 2011 г. № 17).


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ