Проектирование инзерской гэс на реке инзер. Виды заземления нейтрали сетей среднего напряжения 6-35 кв. Защита от замыканий на землю в сетях собственных нужд ГЭС

СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ ИНЗЕРСКОЙ ГЭС 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1 Общая часть 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климатические данные 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Инженерно-геологические условия 12
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 12
2 Водно-энергетические расчеты 13
2.1 Исходные данные для расчета 13
2.2 Определение расходов маловодного и средневодного года в заданном створе 13
2.2.1 Выбор расчетного средневодного (P=50%) и маловодного года 16
2.3 Выбор установленной мощности на основе водно-энергетических расчетов 18
2.3.1 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы и интегральных кривых нагрузки (ИКН) 18
2.3.2 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок энергосистемы 21
2.3.3 Перераспределение стока с полноводного периода на зимний период 24
2.3.4 Водно-энергетический расчет режима работы ГЭС в маловодном году 26
2.4 Определение установленной мощности ГЭС и планирование капитальных ремонтов 26
2.5 Водно-энергетический расчет (ВЭР) режима работы ГЭС в средневодном году 28
2.6 Построение режимного поля 28
3 Основное и вспомогательное оборудование 30
3.1 Выбор числа и типа гидроагрегатов 30
3.2 Определение отметки расположения рабочего колеса гидротурбины 33
3.3 Гидромеханический расчет и построение плана бетонной спиральной камеры 35
3.4 Выбор серийного типа генератора 39
3.5 Расчет вала и подшипников гидротурбины 39
3.6 Выбор маслонапорной установки 42
3.7 Выбор электрогидравлического регулятора 42
4 Электрическая часть гидроэлектростанции 43
4.1 Выбор главной схемы электрических соединений 43
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 43
4.2.1 Выбор синхронных генераторов 43
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схем с одиночным блоком 43
4.2.3 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с укрупненным блоком 45
4.2.4 Выбор трансформаторов собственных нужд 46
4.3 Выбор количества отходящих воздушных линий распределительного устройства высшего напряжения и марки проводов воздушных линий 47
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании технико-экономического расчета 48
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего напряжения 49
4.6 Расчет токов трехфазного и однофазного замыкания в главной схеме с помощью программного обеспечения RastrWin 50
4.6.1 Расчет исходных данных 50
4.6.2 Внесение исходных данных в программный комплекс и расчет токов короткого замыкания на СШ и генераторном напряжении в программном комплексе «RastrWin» 51
4.7 Определение расчетных токов рабочего и утяжеленного режима 52
4.8 Выбор выключателей и разъединителей 53
4.9 Выбор трансформаторов тока и напряжения 54
4.10 Выбор параметров КРУЭ 55
4.10.1 Выбор трансформаторов тока 55
5 Устройства релейной защиты и автоматики 56
5.1.1 Перечень защит основного оборудования 56
5.1.2 Расчет номинальных токов 57
5.1.3 Расчет токов короткого замыкания 58
5.1.4 Расчет токов КЗ в точке К-3 60
5.1.5 Расчет токов КЗ в точке К-1 65
5.1.6 Расчет токов КЗ в точке К-2 70
5.2 Расчет номинальных токов 72
5.3 Выбор трансформатора тока 73
5.4 Описание защит и расчет их уставок 75
5.4.1 Расчет уставок для защит выпрямительного трансформатора (I > ТВ), (I >> ТВ) 75
5.5 Расчет уставок для защит генератора 77
5.5.1 Продольная дифференциальная защита (I?G) 77
5.5.3 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN (UO)) 79
5.5.3 Дистанционная защита генератора (Z1<), (Z2<) 81
5.5.4 Защита от несимметричных КЗ и перегрузок (I2) 83
5.5.5 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 86
5.5.6 Защита от симметричных перегрузок (I1) 87
5.5.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 89
5.6 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 90
6 Компоновка и сооружения гидроузла 92
6.1 Компоновка гидроузла 92
6.2 Проектирование сооружений напорного фронта 92
6.2.1 Определение отметки гребня глухой грунтовой плотины 92
6.3 Гидравлические расчеты 95
6.3.1 Определение ширины водосливного фронта 95
6.3.2 Определение отметки гребня водослива 97
6.3.3 Построение оголовка профиля водосливной грани 98
6.3.4 Проверка на пропуск поверочного расхода при отметке ФПУ 99
6.3.5 Пропуск расходов через донный водосброс 100
6.3.6 Расчет водобойной плиты 101
6.3.7 Расчет второй водобойной стенки 102
6.4 Конструирование плотины 105
6.4.1 Определение ширины подошвы плотины 105
6.4.2 Разрезка бетонной плотины швами 105
6.4.3 Быки 106
6.4.4 Устои 106
6.4.5 Дренаж тела бетонных плотин 106
6.4.6 Галереи в теле плотины 107
6.4.7 Конструирование отдельных элементов подземного контура плотины 107
6.5 Определение основных нагрузок на плотину 109
6.5.1 Вес сооружения и затворов 109
6.5.2 Сила гидростатического давления воды 110
6.5.3 Равнодействующая взвешивающего давления 110
6.5.4 Сила фильтрационного давления 111
6.5.5 Давление грунта 111
6.5.6 Волновое давление 113
6.5.7 Оценка прочности плотины 113
6.5.8 Критерии прочности плотины 116
6.6 Расчёт устойчивости плотины 117
7 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Инзерского гидроузла. 118
7.1 Общие сведения о районе строительства 118
7.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период строительства 119
7.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 120
7.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период эксплуатации 122
7.6 Отходы, образующиеся при строительстве 124
7.6 Инвентаризация отходов, выбросов, сбросов 125
8 Технико-Экономические показатели 127
8.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 127
8.2 Текущие расходы по гидроузлу 127
8.3 Налоговые расходы 130
8.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 131
8.5 Оценка инвестиционного проекта 133
8.5.1 Методология, исходные данные 133
8.5.3 Бюджетная эффективность 134
8.6 Анализ чувствительности 135
9 Виды заземления нейтрали сетей среднего напряжения 6-35 кВ. Защита от замыканий на землю в сетях собственных нужд ГЭС 137
9.1 Виды заземления нейтрали сетей среднего напряжения 6-35 кВ 138
9.1.1 Режим изолированной нейтрали сети 139
9.1.2 Режим заземления нейтрали сети через дегогасящий реактор 140
9.1.3 Режим заземления нейтрали сети через резистор 142
9.2 Защита от замыканий на землю в сетях собственных нужд ГЭС 144
9.3 Итоги 152
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 154
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 156
ПРИЛОЖЕНИЕ А 159
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 162
ПРИЛОЖЕНИЕ В 167
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 170
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 179

Весь текст будет доступен после покупки

С каждым годом потребление электроэнергии увеличивается, это увеличение связано с ростом числа промышленных предприятий. Гидроэлектростанции используют энергию речного потока, которая является восполняемым источником энергии с низкой себестоимостью. ГЭС имеют большой КПД, по сравнению с другими типами электростанций, являются экологически безопасными генерирующими станциями. Гидроэлектростанции являются участниками регулирования частоты в энергосистеме, так как процесс включения генерирующего оборудования происходит за несколько минут,
В районе строительства Инзерской ГЭС располагается большое количество промышленных предприятий, предприятий, занимающихся золотодобычей, лесоперерабатывающие заводы, судоремонтный завод, завод железобетонных изделий. Все перечисленные предприятия рассматриваются как потенциальные потребители электроэнергии от Инзерской ГЭС. Так же в районе строительства планируется увеличение числа золотодобывающих предприятий, так как Республика Башкортостан богата данным ископаемым ресурсом.

Весь текст будет доступен после покупки

Общая часть

Природные условия

Климатические данные

Климат в районе строительства гидроузла: умеренный муссонный климат с резкими суточными перепадами температуры. Короткая сухая и тёплая осень сменяется достаточно снежной зимой: устойчивые отрицательные температуры в течение суток держатся с середины ноября по середину февраля. Первая половина зимы характерна незначительным количеством осадков, но регулярными, и весьма сильными ветрами с материка. Весна наступает по сезону, но тянется долго - вплоть до первых чисел мая тёплые солнечные дни регулярно чередуются снежными зарядами, порою довольно сильными. Лето наступает достаточно поздно, и летом неделями возможна пасмурная погода и затяжные дожди. Климатическое лето (среднесуточная температура выше +15) наступает в июле/августе (или может не наступить вообще).

Гидрологические данные

Инзерский гидроузел расположен в Республике Башкортостан на реке Инзер в 4 км выше по течению от поселка Инзер.
Длина реки 307 км. Средний расход воды 204 м^3/с. В створе проектируемой Инзерской ГЭС водосборная площадь представляет довольно горную местность, верхняя, восточная часть которой достигает высоты 472 м. Площадь водосборного бассейна составляет 22 400 км?. Ширина реки до 130 м, глубина до 12 м.
Водный режим реки характеризуется непродолжительным весенним половодьем и летними дождевыми паводками. Ледостав с ноября по апрель.
Ряд наблюдений со среднемесячными расходами за рекой Инзер в период с 1896 года по 1996 год представлен в приложении А, таблица А.1.
Максимальные расчетные расходы при различных обеспеченностях представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Максимальные расчетные расходы при различных обеспеченностях
Обеспеченность P, % 0,1 0,5 1 3
Расход Q, м^3/с 3099 2543 2298 1902

Координаты летней и зимней кривой связи нижнего бьефа представлены в таблице 1.2 и рисунке 1.1.





Таблица 1.2 - Координаты летней и зимней кривой связи нижнего бьефа
Zнб, м Q, м3/с лета Q, м3/с зимы
146 0 0
147,75 400 340
148,4 600 510
148,9 800 680
149,6 1200 1020
149,9 1400 1190
150,2 1600 1360
150,7 2000 1700
150,95 2200 1870
151,2 2400 2040
151,6 2800 2380
151,8 3000 2550
151,95 3200 2720


Рисунок 1.1 - Летняя и зимняя кривая связи расходов и уровней нижнего бьефа

Координаты кривой связи верхнего бьефа представлены в таблице 1.3 и рисунке 1.2.

Таблица 1.3 - Координаты кривой связи верхнего бьефа
ZВБ, м 518,00 535,00 546,00 552,00 555,90 558,00 559,00
V, км3 0,00 2,93 5,86 8,79 13,19 17,00 20,51


Рисунок 1.2 - Кривая связи объемов и уровней верхнего бьефа

Инженерно-геологические условия

Проектируемый створ Инзерской ГЭС расположен на прочном скальном основании, порода основания-гранит.
Грунт имеет следующие характеристики:
Угол внутреннего трения скального грунта ?_гр=?36,5?^°;
Удельный вес сухого грунта ?_гр=25,5 кН/м^3;
Пористость скалы n_0=0,005;
Сцепление грунта c=42,5 кН/м2.
Инзерская ГЭС расположена в зоне с ожидаемой сейсмичностью около 8 баллов.

Энергоэкономическая характеристика района

Инзерская ГЭС находится в АО «СО ЕЭС» «Региональное диспетчерское управление энергосистемы Урала» (Пермское РДУ), входит в ОЭС Урала.
В зоне Пермского РДУ находятся объекты генерации суммарной установленной электрической мощностью 9246,4 МВт.
Наиболее крупными из них являются:
Пермская ГРЭС;
Воткинская ГЭС;
Яйвинская ГРЭС.
Для сглаживания пиков нагрузки необходимо строительство Инзерской ГЭС.



Водно-энергетические расчеты

Исходные данные для расчета

Отметка НПУ = 186 м;
Отметка дна = 146 м;
Годовой максимум нагрузки энергосистемы 800 МВт;
Резервы: нагрузочный резерв системы 3%, аварийный резерв системы 10%;
Зимний коэффициент K_з=0,85;
Коэффициент мощности K_N=8,5;
Установленная мощность существующей ГЭС N=2010 МВт,
Э=7100 млн кВт•ч;
Требования участников водохозяйственного комплекса (ВХК) и потери воды представлены в таблице 2.1 и 2.2;
Кривые связи расходов и уровней нижнего бьефа, а также кривые связи объема водохранилища и уровней верхнего бьефа представлены в 1п, в таблицах 1.2 и 1.3, рисунок 1.1 и 1.2.

Таблица 2.1 - Потери воды
Месяц I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Qиспар, м3/с 0 0 0 2 4 2 1 0 0 0 0 0
Qфильтр, м3/с 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Qльдообр, м3/с 0 0 0 1 1 2 2 -3 -3 0 0 0
Q?, м3/с 1 1 1 2 3 3 3 -1 0 5 3 2

Таблица 2.2 - Требования участников ВХК
Месяц I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Qвхк, м3/с 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70
Qсан.попуск, м3/с 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35

Определение расходов маловодного и средневодного года в заданном створе

Для последующей работы года разделяются на два основных периода: половодье (месяцы с IV по VII) и межень (месяцы с I по III и с VIII по XII). Далее вычисляются и ранжируются среднегодовые расходы в порядке убывания и вычисляется их обеспеченность.

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