ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕЛИНСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ БЕЛАЯ. ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ В ГИДРОЭНЕРГЕТИКЕ

Сокращенный паспорт Белинской ГЭС 6
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Общие сведения 9
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Сейсмические данные 12
1.3 Данные по энергосистеме 12
2 Водно – энергетические расчеты 13
2.1 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного годов при заданной обеспеченности стока 13
2.2 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок энергосистемы 16
2.3 Водно-энергетический расчет ГЭС годового регулирования при заданной отдаче воды в нижний бьеф 18
2.4 Баланс энергии 20
2.5 Водно – энергетический расчет режима работы ГЭС в маловодном году 20
2.6 Определение рабочих мощностей ГЭС 21
2.7 Определение установленной мощности ГЭС. Расчёт резервов и планирование капитальных ремонтов оборудования 23
2.8 Баланс мощностей 24
2.9 Водно-энергетический расчёты режима работы ГЭС в среднем по водности году 24
2.10 Построение режимного поля 25
3 Основное и вспомогательное оборудование 27
3.1 Выбор гидротурбины по главным универсальным характеристикам 27
3.1.1 Выбор системы и типа гидротурбин 27
3.1.2 Выбор номинального диаметра рабочего колеса 27
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 31
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 32
3.4 Гидротехнический расчёт бетонной спиральной камеры 33
3.5 Расчёт деталей и узлов гидротурбины 37
3.5.1 Расчёт вала на прочность 37
3.5.2 Расчёт подшипника 37
3.5.3 Выбор типа маслонапорной установки 38
3.5.4 Выбор электрогидравлического регулятора 39
4 Электрическая часть 39
4.1 Выбор структурной схемы ГЭС 39
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 40
4.2.1 Выбор синхронных генераторов 40
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с одиночными блоками 40
4.2.3 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с укрупнённым блоком 41
4.2.4 Выбор трансформатора собственных нужд 42
4.3 Выбор количества отходящих ВЛ РУ ВН и марки проводов ВЛ 43
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании ТЭР 43
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего напряжения 44
4.6 Расчёт токов КЗ для выбора электрических аппаратов 45
4.6.1 Расчёт исходных данных 45
4.6.2 Внесение исходных данных в программный комплекс и расчёт токов короткого замыкания на СШ и генераторном напряжении в программном комплексе «RastrWin» 46
4.7 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режимов 48
4.8 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении 15,75 кВ 49
4.8.1 Выбор выключателей и разъединителей 49
4.8.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения 50
5 Устройства релейной защиты и автоматики 51
5.1 Релейная защита и автоматика 51
5.1.1 Перечень защит блока генератор-трансформатор 51
5.1.2 Расчёт номинальных токов 52
5.1.3 Расчёт токов КЗ 55
5.1.4 Расчет токов КЗ в точке К-1 61
2.3 Расчет токов КЗ в точке К-2 67
5.2 Описание защит и расчет их уставок 70
5.2.1 Расчёт уставок для защит выпрямительного трансформатора I>ТВ,(I?ТВ) 70
5.2.2 Продольная дифференциальная защита (I?G) 71
5.2.3 Защита от замыкания на землю обмотки статора генератора (UN U0) 74
5.2.4 Защита от повышения напряжения (U1>),(U2>) 77
5.2.5 Дистанционная защита генератора Z1<,(Z2<) 77
5.2.6 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 80
5.2.7 Защита от симметричных перегрузок (I1) 83
5.2.8 Защита от перегрузки обмотки ротора 85
5.3 Выбор комплекса защит блока генератор – трансформатор 87
6 Компоновка и сооружения гидроузла 87
6.1 Назначение класса ГТС 87
6.2 Проектирование сооружений напорного фронта 87
6.2.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины при НПУ 87
6.3 Определение количества и размера водовыпусков 90
6.3.1 Определение ширины водосливного фронта 90
6.3.2 Определение отметки гребня водослива 91
6.3.3 Проверка пропуска поверочного расчётного расхода 92
6.3.4 Построение профиля водосливной грани 94
6.3.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 95
6.3.7 Расчёт комбинированного колодца 96
6.4 Пропуск расходов через донные отверстия и глубинные водосбросы 99
6.5 Конструирование плотины 100
6.5.1 Определение ширины подошвы плотины 100
6.5.2 Разрезка бетонных плотин швами 100
6.5.3 Быки 101
6.5.4 Устои 101
6.5.5 Дренаж тела бетонных плотин 101
6.5.6 Галереи в теле плотины 102
6.6 Конструирование отдельных элементов подземного контура плотины 102
6.6.1 Противофильтрационная завеса 102
6.6.2 Дренажные устройства в основании 103
6.7 Конструктивные элементы нижнего бьефа 103
6.7.1 Рисберма 103
6.8 Обоснование безопасности и надёжности бетонной плотины 103
6.9 Определение основных нагрузок на плотину 104
6.9.1 Вес сооружений и затворов 104
6.9.2 Сила гидростатического давления воды 104
6.9.3 Равнодействующая взвешивающего давления 105
6.9.4 Сила фильтрационного давления 105
6.9.5 Давление грунта 106
6.9.6 Волновое давление 106
6.10 Оценка прочности плотины 107
6.11 Критерии прочности плотины и её основания 109
6.12 Обоснование устойчивости плотины 110
7 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Белинского гидроузла 111
7.1 Общие сведения о районе строительства 111
7.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период строительства 112
7.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 114
7.4 Основные мероприятия по охране окружающей среды в данный период 115
7.5 Отходы, образующиеся при строительстве 115
7.6 Мониторинг водных объектов 116
7.7 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период эксплуатации 117
9 Технико – экономическое обоснование 118
9.1 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации 118
9.1.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 118
9.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 119
9.1.3 Налоговые расходы 122
9.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 123
9.2.1 Анализ денежных потоков 124
9.3 Оценка инвестиционного проекта 124
9.3.1 Методология, исходные данные 125
9.3.2 Коммерческая эффективность 125
9.3.3 Бюджетная эффективность 126
9.4 Анализ чувствительности 126
10 Энергоэффективные решения в гидроэнергетике 129
10.1 Энегроэффетивность 129
10.2 Требования к энергосбережению и повышению энергоэффективности на стадии эксплуатации 131
10.3 Мероприятие по повышению энегроэффективности на предприятие и по энергосбережению в электрических сетях 133
10.4 Замена генераторов на примере Иркутской ГЭС 134
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 136
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 138
ПРИЛОЖЕНИЕ А 141
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 143
ПРИЛОЖЕНИЕ В 150
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 154
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 156

Весь текст будет доступен после покупки

Гидроэлектростанция (ГЭС) – основной объект гидроэлектроэнергетики. Она представляет собой неразрывную систему гидротехнических сооружений и оборудования получения электрической энергии. Занимая особо важное место в современных энергетических системах, они выполняют главную роль по регулированию параметров систем в нестационарных режимах, а также покрывают наиболее неравномерную часть графиков нагрузки. Кроме того, низкая стоимость товарной продукции ГЭС весьма положительно сказывается на ценообразовании электроэнергии на рынке сбыта.
Российская Федерация обладает огромным гидроэнергетическим потенциалом, однако степень его освоения значительно ниже, чем в других развитых странах, причём существует значительная неравномерность его освоения. В то время, как для центра характерна высокая степень освоения гидроресурсов (50%), в таких регионах как Сибирь и Дальний Восток гидроэнергетический потенциал рек освоен на 20% и на 3% соответственно.
В данной работе рассмотрен проект Белинской ГЭС на реке Белая. В состав проекта входит: определение установленной мощности, выбор основного и вспомогательного оборудования, расчет гидротехнических сооружений, расчет защит гидрогенератора, экономическое обоснование строительства Белинской ГЭС.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Общие сведения

Белая – река на Южном Урале. Протекает в Башкортостане. Исток находится в болотах к востоку от горы Иримель, второй по величине вершине Южного Урале, расположенной на северо-востоке Белорецкого района Башкортостана.
Длина реки – 1430 км, площадь водосборного бассейна – 142 000 ?км?^2. Среднегодовой расход – 5245,85 м^3/с. Наибольший – 48000 м^3/с. Наименьший – 230 м^3/с.

1.1 Природные условия

1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла

Бассейн Белой находится в зоне умеренно-континентального климата. Средняя температура января изменяется от -14 до -18оС. Средняя температура июля колеблется от 18 до 20оС. Слой испарения в среднем равен 460 мм. Максимальное количество осадков выпадает на западных склонах Уральских гор (до 700 мм).
На рисунке 1.1 представлен график количество осадков близ предполагаемого створа на реке Белая.


Рисунок 1.1 – График осадков деревни Новых Киешках (близ р. Белая)





1.1.2 Гидрологические данные

Среднемноголетний расход воды 840 м3/с. Ряд гидрологических наблюдений за рекой Белая за период 1936-1985 гг. представлен в приложение А, таблица А.1. Питание снеговое. Около 60 % годового стока проходит во время весеннего половодья (в среднем 75 дней). Средняя дата начала половодья: 10 апреля, окончания: 23 июля. Во время половодья мутность достигает 900 мг/л (в остальное время около 50 мг/л).

Кривая зависимости отметок верхнего бьефа от объемов водохранилища Z_ВБ=f(V_вдхр) представлена на рисунке 1.2.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Мосин, К.Ю. Гидрология: методические указания к практическим занятиям / К.Ю. Мосин. – 2-е изд., испр. и доп. – Саяногорск; Черемушки: Сибирский федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2012. – 48 с.
2. Александровский, А.Ю. Выбор параметров ГЭС: Учебно-методическое пособие к курсовому проекту и дипломному проектированию гидротехнических объектов / А.Ю. Александровский, Е.Ю. Затеева, Б.И. Силаев; СШФ КГТУ – Саяногорск, 2005. – 114 с.
3. Затеева, Е.Ю. Использование водной энергии: Методические указания по выполнению курсового и дипломного проектирования / Е.Ю. Затеева. – Саяногорск, 2012. – 12 с.
4. Использование водной энергии. Часть 1. Водно-энергетический расчеты режимов ГЭС / сост. Ю.А. Секретарев, А.А. Жданович, Е.Ю. Затеева, С.В. Митрофанов. – Саяногорск; Черемушки: Сибирский федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2014. – 106 с.
5. Щавелев, Д.С. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: справочное пособие: В 2 т. / Под ред. Ю.С. Васильева, Д.С. Щавелева. – Т. 1. Основное оборудование гидроэлектростанций. / М.: Энергоатомиздат, 1988. – 400 с.
6. Щавелев, Д.С. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: справочное пособие: В 2 т. / Под ред. Ю.С. Васильева, Д.С. Щавелева. – Т. 2. Основное оборудование гидроэлектростанций. /М. И. Гальперин, И. Н. Лукин [и др.] – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 336 с.
7. Возобновляемая энергия. Гидроэлектростанции России. Справочник. М.И. Дворецкая, А.П. Жданова, О.Г. Глушников, И.В. Слива / под общей ред.к.т.н., В.В. Берлина. – СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2018. – 224 с.
8. Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. для вузов / А.А. Васильев, И.П. Крючков, Е.Ф. Наяшкова и др.; под ред. А.А. Васильева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатоммиздат, 1990. – 576 с.
9. Кох, П.И. Козловые краны для гидроэлектростанций / П.И. Кох, П.М. Нещеретный, В.А. Чекулаев; «Машиностроение», М., 1972. – 168 с.
10. Брызгалов, В.И. Гидроэлектростанции: Учебное пособие / В.И. Брызгалов, Л.А. Гордон. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. – 541 с.
11. Кузнецов, Д.А. Электрическая часть гидроэлектростанций: проектирование: учебное пособие / Д.А. Куценов, И.Ю. Погоняйченко. – 2-е изд. – Саяногорск: Сибирский федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2009. – 232 с.

Весь текст будет доступен после покупки