ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТИМПТОНСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ТИМПТОН. ВИДЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ. УЧАСТИЕ ГЭС В РЕГУЛИРОВАНИИ ЧАСТОТЫ И МОЩНОСТИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ
|
Сокращенный паспорт Тимптонской ГЭС 7
Введение 9
1 Общая часть 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Инженерно-геологические условия 10
1.1.4 Флора и фауна 10
2 Водно-энергетические расчеты и выбор установленной мощности 12
2.1 Исходные данные 12
2.2 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного года 13
2.3 Подбор формул аппроксимации по ВБ и НБ 15
2.3.1 Построение кривых связи в ВБ 15
2.3.2 Построение кривых связи в НБ 17
2.4 Построение суточных графиков и ИКН 18
2.5 Водно-энергетические расчёты 21
2.5.1 Расчёт режимов работы в маловодном году 21
2.5.2 Построение годовых графиков нагрузки 22
2.5.3 Построение баланса энергии 23
2.5.4 Водно-энергетический расчёт в табличном виде для
маловодного года 24
2.6 Расчёт установленной мощности 27
2.7 Расчёт среднемноголетней выработки 28
2.8 Построение режимного поля проектируемой ГЭС 31
2.9 Построение баланса мощности 32
3 Основное и вспомогательное оборудование 34
3.1 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 34
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её бескавитационной работы 37
3.3 Расчёт металлической спиральной камеры 39
3.4 Выбор типа серийного гидрогенератора 44
3.5 Выбор МНУ и электрогидравлического регулятора 44
3.5.1 Выбор маслонапорной установки 44
3.5.2 Выбор электрогидравлического регулятора 44
4 Электрическая часть 46
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений 46
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 46
4.2.1 Выбор повышающих трансформаторов 46
4.2.1.1 Схема с простыми блоками 46
4.2.1.2 Схема с объединёнными блоками с трансформатором на
два генератора 48
4.3 Выбор трансформаторов СН 49
4.4 Выбор синхронных генераторов 49
4.5 Выбор главной схемы ГЭС на основании технико-экономического
расчёта 50
4.6 Выбор количества отходящих воздушных линий РУВН и
марки проводов 51
4.7 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 52
4.7.1 Выбор схемы РУ-220 кВ 52
4.8 Расчёт токов трёхфазного и однофазного короткого замыкания
у распределительного устройства высшего напряжения
с применением программного комплекса RastrWin 53
4.8.1 Расчёт исходных данных 53
4.8.2 Расчёт токов трехфазного короткого замыкания на генераторном
напряжении с применением программного комплекса RastrWin3 55
4.9 Выбор и проверка коммутационных аппаратов в распределительном
устройстве высшего напряжения 56
4.9.1 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режимов 56
4.9.2 Выбор выключателей и разъединителей 57
4.9.3 Выбор трансформаторов напряжения 59
4.9.4 Выбор ограничителя перенапряжения (ОПН) 59
4.10 Выбор и проверка коммутационных аппаратов в распределительном
устройстве высшего напряжения 59
4.10.1 Выбор выключателей и разъединителей 59
4.10.2 Выбор трансформаторов напряжения 60
4.10.3 Выбор трансформаторов тока 61
4.10.4 Выбор ограничителя перенапряжения (ОПН) 61
4.11 Выбор генераторного синхронизатора и сетевого анализатора 61
5 Релейная защита и автоматика 63
5.1 Перечень защит основного оборудования 63
5.2 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 64
5.3 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора
(UN (UO)) 66
5.4 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 69
5.5 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок
и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 69
5.6 Защита от симметричных перегрузок (Д) 72
5.7 Дистанционная защита генератора (Z±<), (Z2<) 74
5.8 Защита от перегрузки обмотки ротора 77
5.9 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 78
6 Компоновка гидроузла, выбор типа и расчет основных сооружений 79
6.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины 79
6.2 Гидравлический расчет водосливной плотины 81
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 81
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 82
6.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 84
6.2.4 Построение профиля водосливной грани 85
6.2.5 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 87
6.2.6 Расчёт носка-трамплина и отлёта дальности струи 88
6.3 Конструирование основных элементов плотины 90
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 90
6.3.2 Разрезка бетонной плотины швами 92
6.3.3 Быки 92
6.3.4 Устои 92
6.3.5 Элементы подземного контура плотины 92
6.3.6 Дренажные устройства в основании 94
6.3.7 Дренаж тела бетонной плотины 94
6.3.8 Галереи в теле плотины 94
6.4 Определение основных нагрузок на плотину 95
6.4.1 Вес сооружения 95
6.4.2 Сила гидростатического давления воды 96
6.4.3 Равнодействующая взвешивающего давления 96
6.4.4 Сила фильтрационного давления 96
6.4.5 Давление грунта 97
6.4.6 Волновое давление 98
6.5 Расчёт прочности плотины 99
6.5.1 Определение напряжений 99
6.5.2 Критерии прочности плотины 101
6.6 Расчёт устойчивости плотины 102
7 Технико-экономические показатели 103
7.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 103
7.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 103
7.3 Налоговые расходы 105
7.4 Оценка суммы прибыли 106
7.5 Оценка инвестиционного проекта 107
7.6 Методология и исходные данные оценка инвестиционного проекта 107
7.7 Показатели коммерческой эффективности проекта 108
7.8 Бюджетная эффективность 108
7.9 Анализ рисков инвестиционных проектов 109
8 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния
Тимптонского ГУ. Охрана труда и противопожарная безопасность 112
8.1 Требования по охране труда и техники безопасности 112
8.2 Пожарная безопасность 114
8.3 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния
Тимптонского ГУ 116
8.3.1 Воздействия на природную среду в строительный период 116
8.3.2 Отходы, образующиеся при строительстве 117
8.3.3 Мероприятия по охране атмосферного воздуха 118
8.3.4 Мероприятия по подготовке зоны водохранилища, влияющие на
состав водных ресурсов 119
8.3.5 Водоохранная зона 119
8.3.6 Водоохранные мероприятия по гидроэлектростанции 120
9 Виды регулирования. Участие ГЭС в регулировании частоты и мощности в энергосистеме 122
9.1 Виды регулирования 122
9.1.1 Общие сведения 122
9.1.2 Требования к качеству регулирования 123
9.2 Первичное регулирование частоты 124
9.2.1 Требования к общему первичному регулированию 125
9.2.2 Требования к нормированному первичному регулированию
частоты 125
9.3 Вторичное регулирование 126
9.3.1 Общие требования к вторичному регулированию 126
9.3.2 Требования к резервам и электростанциям вторичного
регулирования 127
9.4 Третичное регулирование 128
9.5 Участие проектируемой ГЭС в первичном, вторичном и
третичном регулированиях 129
9.6 Выбор группового регулятора активной
мощности (ГРАМ) 130
9.6.1 Назначение 130
9.6.2 Устройство системы ГРАМ 131
9.6.3 Требования к системе ГРАМ 132
Заключение 134
Список использованных источников 136
Приложение А Сбор нагрузок, воздействующих на водосливную плотину 137
Введение 9
1 Общая часть 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Инженерно-геологические условия 10
1.1.4 Флора и фауна 10
2 Водно-энергетические расчеты и выбор установленной мощности 12
2.1 Исходные данные 12
2.2 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного года 13
2.3 Подбор формул аппроксимации по ВБ и НБ 15
2.3.1 Построение кривых связи в ВБ 15
2.3.2 Построение кривых связи в НБ 17
2.4 Построение суточных графиков и ИКН 18
2.5 Водно-энергетические расчёты 21
2.5.1 Расчёт режимов работы в маловодном году 21
2.5.2 Построение годовых графиков нагрузки 22
2.5.3 Построение баланса энергии 23
2.5.4 Водно-энергетический расчёт в табличном виде для
маловодного года 24
2.6 Расчёт установленной мощности 27
2.7 Расчёт среднемноголетней выработки 28
2.8 Построение режимного поля проектируемой ГЭС 31
2.9 Построение баланса мощности 32
3 Основное и вспомогательное оборудование 34
3.1 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 34
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её бескавитационной работы 37
3.3 Расчёт металлической спиральной камеры 39
3.4 Выбор типа серийного гидрогенератора 44
3.5 Выбор МНУ и электрогидравлического регулятора 44
3.5.1 Выбор маслонапорной установки 44
3.5.2 Выбор электрогидравлического регулятора 44
4 Электрическая часть 46
4.1 Выбор структурной схемы электрических соединений 46
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 46
4.2.1 Выбор повышающих трансформаторов 46
4.2.1.1 Схема с простыми блоками 46
4.2.1.2 Схема с объединёнными блоками с трансформатором на
два генератора 48
4.3 Выбор трансформаторов СН 49
4.4 Выбор синхронных генераторов 49
4.5 Выбор главной схемы ГЭС на основании технико-экономического
расчёта 50
4.6 Выбор количества отходящих воздушных линий РУВН и
марки проводов 51
4.7 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 52
4.7.1 Выбор схемы РУ-220 кВ 52
4.8 Расчёт токов трёхфазного и однофазного короткого замыкания
у распределительного устройства высшего напряжения
с применением программного комплекса RastrWin 53
4.8.1 Расчёт исходных данных 53
4.8.2 Расчёт токов трехфазного короткого замыкания на генераторном
напряжении с применением программного комплекса RastrWin3 55
4.9 Выбор и проверка коммутационных аппаратов в распределительном
устройстве высшего напряжения 56
4.9.1 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режимов 56
4.9.2 Выбор выключателей и разъединителей 57
4.9.3 Выбор трансформаторов напряжения 59
4.9.4 Выбор ограничителя перенапряжения (ОПН) 59
4.10 Выбор и проверка коммутационных аппаратов в распределительном
устройстве высшего напряжения 59
4.10.1 Выбор выключателей и разъединителей 59
4.10.2 Выбор трансформаторов напряжения 60
4.10.3 Выбор трансформаторов тока 61
4.10.4 Выбор ограничителя перенапряжения (ОПН) 61
4.11 Выбор генераторного синхронизатора и сетевого анализатора 61
5 Релейная защита и автоматика 63
5.1 Перечень защит основного оборудования 63
5.2 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 64
5.3 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора
(UN (UO)) 66
5.4 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 69
5.5 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок
и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 69
5.6 Защита от симметричных перегрузок (Д) 72
5.7 Дистанционная защита генератора (Z±<), (Z2<) 74
5.8 Защита от перегрузки обмотки ротора 77
5.9 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 78
6 Компоновка гидроузла, выбор типа и расчет основных сооружений 79
6.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины 79
6.2 Гидравлический расчет водосливной плотины 81
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 81
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 82
6.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 84
6.2.4 Построение профиля водосливной грани 85
6.2.5 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 87
6.2.6 Расчёт носка-трамплина и отлёта дальности струи 88
6.3 Конструирование основных элементов плотины 90
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 90
6.3.2 Разрезка бетонной плотины швами 92
6.3.3 Быки 92
6.3.4 Устои 92
6.3.5 Элементы подземного контура плотины 92
6.3.6 Дренажные устройства в основании 94
6.3.7 Дренаж тела бетонной плотины 94
6.3.8 Галереи в теле плотины 94
6.4 Определение основных нагрузок на плотину 95
6.4.1 Вес сооружения 95
6.4.2 Сила гидростатического давления воды 96
6.4.3 Равнодействующая взвешивающего давления 96
6.4.4 Сила фильтрационного давления 96
6.4.5 Давление грунта 97
6.4.6 Волновое давление 98
6.5 Расчёт прочности плотины 99
6.5.1 Определение напряжений 99
6.5.2 Критерии прочности плотины 101
6.6 Расчёт устойчивости плотины 102
7 Технико-экономические показатели 103
7.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 103
7.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 103
7.3 Налоговые расходы 105
7.4 Оценка суммы прибыли 106
7.5 Оценка инвестиционного проекта 107
7.6 Методология и исходные данные оценка инвестиционного проекта 107
7.7 Показатели коммерческой эффективности проекта 108
7.8 Бюджетная эффективность 108
7.9 Анализ рисков инвестиционных проектов 109
8 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния
Тимптонского ГУ. Охрана труда и противопожарная безопасность 112
8.1 Требования по охране труда и техники безопасности 112
8.2 Пожарная безопасность 114
8.3 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния
Тимптонского ГУ 116
8.3.1 Воздействия на природную среду в строительный период 116
8.3.2 Отходы, образующиеся при строительстве 117
8.3.3 Мероприятия по охране атмосферного воздуха 118
8.3.4 Мероприятия по подготовке зоны водохранилища, влияющие на
состав водных ресурсов 119
8.3.5 Водоохранная зона 119
8.3.6 Водоохранные мероприятия по гидроэлектростанции 120
9 Виды регулирования. Участие ГЭС в регулировании частоты и мощности в энергосистеме 122
9.1 Виды регулирования 122
9.1.1 Общие сведения 122
9.1.2 Требования к качеству регулирования 123
9.2 Первичное регулирование частоты 124
9.2.1 Требования к общему первичному регулированию 125
9.2.2 Требования к нормированному первичному регулированию
частоты 125
9.3 Вторичное регулирование 126
9.3.1 Общие требования к вторичному регулированию 126
9.3.2 Требования к резервам и электростанциям вторичного
регулирования 127
9.4 Третичное регулирование 128
9.5 Участие проектируемой ГЭС в первичном, вторичном и
третичном регулированиях 129
9.6 Выбор группового регулятора активной
мощности (ГРАМ) 130
9.6.1 Назначение 130
9.6.2 Устройство системы ГРАМ 131
9.6.3 Требования к системе ГРАМ 132
Заключение 134
Список использованных источников 136
Приложение А Сбор нагрузок, воздействующих на водосливную плотину 137
Потребление энергии является обязательным условием существования человечества. В настоящее, в связи с развитием технологий, стремительно растет число потребителей электрической энергии, следовательно, необходимо увеличивать генерирующие мощности. Растущая потребность в энергии призывает к реализации немалых мероприятий по увеличению эффективности работы энергетических установок.
Электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях, различного типа. Гидравлические станции обладают несколькими неоспоримыми преимуществами перед другими. Во-первых, работа ГЭС не сопровождается выделением угарного газа и углекислоты, пылевых загрязнителей и других вредных отходов, не загрязняет почву. Некоторое количество тепла, образующегося из-за трения движущихся частей турбины, передается протекающей воде, но это количество редко бывает большим. К тому же, вода является возобновляемым источником энергии и производительность ГЭС легко контролировать, изменяя скорость водяного потока.
Одним из основных сооружений ГЭС является плотина, которая служит для подпора воды, с последующим преобразованием энергии воды в электрическую. В результате разрушения плотины, появляется угроза затопления больших территорий. Поэтому необходим крайне серьезный подход к проектированию гидротехнических сооружений для качественного и безопасного использования гидроресурсов, что регламентируется в СНиПах и нормативных документах.
Завершающей работой в специальности «Гидроэлектростанции» в данном случае является проектирование Тимптонской ГЭС на реке Тимптон. В проект входит определение ее установленной мощности, выбор основного и вспомогательного энергетического оборудования, расчет гидротехнических сооружений, а также экономическое обоснование строительства данного энергообъекта.
Электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях, различного типа. Гидравлические станции обладают несколькими неоспоримыми преимуществами перед другими. Во-первых, работа ГЭС не сопровождается выделением угарного газа и углекислоты, пылевых загрязнителей и других вредных отходов, не загрязняет почву. Некоторое количество тепла, образующегося из-за трения движущихся частей турбины, передается протекающей воде, но это количество редко бывает большим. К тому же, вода является возобновляемым источником энергии и производительность ГЭС легко контролировать, изменяя скорость водяного потока.
Одним из основных сооружений ГЭС является плотина, которая служит для подпора воды, с последующим преобразованием энергии воды в электрическую. В результате разрушения плотины, появляется угроза затопления больших территорий. Поэтому необходим крайне серьезный подход к проектированию гидротехнических сооружений для качественного и безопасного использования гидроресурсов, что регламентируется в СНиПах и нормативных документах.
Завершающей работой в специальности «Гидроэлектростанции» в данном случае является проектирование Тимптонской ГЭС на реке Тимптон. В проект входит определение ее установленной мощности, выбор основного и вспомогательного энергетического оборудования, расчет гидротехнических сооружений, а также экономическое обоснование строительства данного энергообъекта.
В проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры высоконапорной Тимптонской ГЭС высотой 118 м на реке Тимптон, являющимся сооружением I класса.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчетных расходов для основного обеспеченностью 0,1% и поверочного 0,01% обеспеченности случаев: Qo,1%= 2758 м3/с, Qo,o1%=31OO м3/с.
В ходе водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по энергосистеме и гидрологии была выбрана установленная мощность проектируемой ГЭС, а также определена зона ее работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Установленная мощность составила NYCT=720 МВт. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 428,34 м. Полезный объем при данных отметках НПУ 445,00 м и УМО составляет 3,96 км3. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 3,87 млрд. кВтч.
На третьем этапе было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы (режимное поле по напору и расходу), на которой определены следующие напоры:
• максимальный -Hmax=103,35 м;
• расчетный -НраСч =91,96 м;
• минимальный -Hmin =81,96 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС Qmax, соответствующий расчетному напору, составляет 888 м3/с.
При выборе турбин рассматривалось два варианта РО115-В и ПЛД115- В45° с различными диаметрами. По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с пятью гидроагрегатами, с номинальным диаметром рабочих колес 5,0 м (Р0115-В-500).
По справочным данным для выбранной радиально-осевой турбины с синхронной частотой вращения 150 об/мин был подобран серийный гидрогенератор СВ 1000/260-400 УХЛ4 с номинальной активной мощностью 200 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с единичными блоками и принята схема распределительного устройства ОРУ-220кВ-секционированная. По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ-250000/220, трансформаторы собственных нужд ТДНС-10000/35, для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС 240/32.
В качестве генераторного выключателя, принят элегазовый выключатель ВГГ-20 фирмы «Высоковольтный союз».
После выбора основного электрооборудования был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
В состав гидротехнических сооружений входят:
• водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля — 32 м;
• правобережная каменно-набросная грунтовая плотина;
• здание ГЭС приплотинного типа — 100 м.
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
• ширина подошвы — 86 м;
• отметка подошвы водосливной плотины — 337,00 м;
• отметка порога водослива — 433,00 м;
• число водосливных отверстий — 2;
• ширина водосливных отверстий — 16 м;
• отметка гребня быка — 448,00 м;
• ширина гребня — 24 м.
Для гашения кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, применяется носок-трамплин.
Разрезка водосливной части плотины деформационными швами произведена по каждому быку, во избежание 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 1,29 для основного сочетания нагрузок соответственно (нормативное значение для сооружений I класса — 1,25). Таким образом, плотина Тимптонская 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 -151 млн. руб./МВт;
- удельная себестоимость производства электроэнергии — 0,21 руб/кВт-ч.
Таким образом, строительство Камской ГЭС с установленной мощностью 720 МВт в настоящее время является весьма актуальным для энергосистемы Якутии.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчетных расходов для основного обеспеченностью 0,1% и поверочного 0,01% обеспеченности случаев: Qo,1%= 2758 м3/с, Qo,o1%=31OO м3/с.
В ходе водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по энергосистеме и гидрологии была выбрана установленная мощность проектируемой ГЭС, а также определена зона ее работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Установленная мощность составила NYCT=720 МВт. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 428,34 м. Полезный объем при данных отметках НПУ 445,00 м и УМО составляет 3,96 км3. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 3,87 млрд. кВтч.
На третьем этапе было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы (режимное поле по напору и расходу), на которой определены следующие напоры:
• максимальный -Hmax=103,35 м;
• расчетный -НраСч =91,96 м;
• минимальный -Hmin =81,96 м.
Максимальный расход через все агрегаты ГЭС Qmax, соответствующий расчетному напору, составляет 888 м3/с.
При выборе турбин рассматривалось два варианта РО115-В и ПЛД115- В45° с различными диаметрами. По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с пятью гидроагрегатами, с номинальным диаметром рабочих колес 5,0 м (Р0115-В-500).
По справочным данным для выбранной радиально-осевой турбины с синхронной частотой вращения 150 об/мин был подобран серийный гидрогенератор СВ 1000/260-400 УХЛ4 с номинальной активной мощностью 200 МВт.
Далее была выбрана структурная схема ГЭС с единичными блоками и принята схема распределительного устройства ОРУ-220кВ-секционированная. По справочным данным и каталогам было выбрано следующее высоковольтное оборудование: блочные трансформаторы ТДЦ-250000/220, трансформаторы собственных нужд ТДНС-10000/35, для ВЛЭП - сталеалюминевые провода марки АС 240/32.
В качестве генераторного выключателя, принят элегазовый выключатель ВГГ-20 фирмы «Высоковольтный союз».
После выбора основного электрооборудования был рассмотрен обязательный перечень устройств релейной защиты и автоматики в соответствии с ПУЭ.
В состав гидротехнических сооружений входят:
• водосбросная бетонная плотина с поверхностным водосливом практического профиля — 32 м;
• правобережная каменно-набросная грунтовая плотина;
• здание ГЭС приплотинного типа — 100 м.
На данном этапе расчетным путем определены габаритные размеры и характерные отметки плотины:
• ширина подошвы — 86 м;
• отметка подошвы водосливной плотины — 337,00 м;
• отметка порога водослива — 433,00 м;
• число водосливных отверстий — 2;
• ширина водосливных отверстий — 16 м;
• отметка гребня быка — 448,00 м;
• ширина гребня — 24 м.
Для гашения кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, применяется носок-трамплин.
Разрезка водосливной части плотины деформационными швами произведена по каждому быку, во избежание 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 1,29 для основного сочетания нагрузок соответственно (нормативное значение для сооружений I класса — 1,25). Таким образом, плотина Тимптонская 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 -151 млн. руб./МВт;
- удельная себестоимость производства электроэнергии — 0,21 руб/кВт-ч.
Таким образом, строительство Камской ГЭС с установленной мощностью 720 МВт в настоящее время является весьма актуальным для энергосистемы Якутии.