ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕЖДУРЕЧЕНСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ УСА. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АЛГОРИТМОВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ДЛЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА ПРИ СОЧЕТАНИИ С СОВРЕМЕННОЙ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКОЙ

СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ МЕЖДУРЕЧЕНСКОЙ ГЭС 6
ВВЕДЕНИЕ 8
1. Общая часть 9
1.1. Климат 9
1.2. Гидрологические данные 9
1.3. Инженерно-геологические условия 12
2. Водно-энергетические расчеты 15
2.1. Регулирование стока воды 15
2.1.1. Определение максимальных расчетных расходов 15
2.1.2. Кривые обеспеченности расходов 16
2.1.3. Выбор расчетных гидрографов 19
2.2. Определение установленной мощности на основе водно-энергетических расчетов 21
2.2.1. Расчет конкурирующих режимов работы ГЭС по бытовому стоку и по требованиям ВХК 21
2.2.2. Баланс энергии 22
2.2.3. Водно-энергетический расчет в маловодном году 23
2.2.4. Расчет резервов и планирование капитальных ремонтов оборудования 24
2.2.5. Баланс мощностей 25
2.2.6. Определение установленной мощности 26
2.2.7. Водно-энергетический расчет режима работы ГЭС в средневодном году 26
3. Гидротурбинное, гидромеханическое и вспомогательное оборудование 28
3.1. Выбор числа и типа агрегатов 28
3.1.1. Построение режимного поля 28
3.1.2. Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 29
3.2. Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 34
3.3. Расчет и построение плана бетонной спиральной камеры с плоским потолком и неполным углом охвата 36
3.4. Выбор типа серийного генератора 39
3.5. Выбор вспомогательного оборудования 40
4. Электрическая часть 41
4.1. Выбор структурной схемы электрических соединений ГЭС 41
4.2. Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 41
4.2.1. Выбор синхронного генератора 41
4.2.2. Выбор повышающих трансформаторов для схемы с одиночными блоками 42
4.2.3. Выбор повышающего трансформаторов для схемы с объединенным блоком 44
4.2.4. Выбор трансформаторов собственных нужд 45
4.3. Выбор количества отходящих воздушных линий распределительного устройства высшего напряжения и марки проводов воздушных линий 46
4.4. Выбор главной схемы ГЭС на основании технико-экономического расчета 47
4.5. Выбор главной схемы распределительного устройства высшего напряжения 49
4.6. Расчет токов трехфазного и однофазного короткого 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 и проверка электрооборудования 53
4.8.1. Выбор комплектного распределительного устройства на генераторное напряжение 10,5 кВ 53
4.8.2. Выбор разъединителей на генераторное напряжение 10,5 кВ 54
4.8.3. Выбор трансформаторов тока на генераторное напряжение 10,5 кВ 54
4.8.4. Выбор генераторного анализатора и синхронизатора 54
4.8.5. Выбор параметров КРУЭ 220 55
4.9. Выбор вспомогательного электрооборудования 56
5. Устройства релейной защиты и автоматизации энергетических систем 57
5.1. Релейная защита и автоматика 57
5.2. Технические данные защищаемого оборудования 58
5.3. Перечень защит блока генератор-трансформатор 59
5.4. Расчет номинальных токов, выбор системы возбуждения и выпрямительный трансформатор 60
5.5. Описание защит и расчет их уставок 62
5.5.1. Расчет уставок МТЗ и ТО преобразовательного трансформатора (I>ТВ), (I>>ТВ) 62
5.5.2. Продольная дифференциальная защита (I?G) 66
5.5.3. Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN (UO)) 69
5.5.4. Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 72
5.5.5. Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 73
5.5.6. Защита от симметричных перегрузок (I1) 76
5.5.7. Дистанционная защита генератора (Z1<), (Z2<) 79
5.5.8. Защита от перегрузки обмотки ротора 81
5.6. Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 83
6. Компоновка и сооружения гидроузла 84
6.1. Обоснование класса ГТС 84
6.2. Проектирование сооружений напорного фронта 84
6.2.1. Определение отметки гребня глухой бетонной плотины 84
6.2.2. Определение ширины водосливного фронта 86
6.2.3. Определение отметки гребня водослива 88
Определение отметки гребня водослива: 89
6.2.4. Построение профиля водосливной грани 89
6.2.5. Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 90
6.2.6. Пропуск расходов через донные отверстия и глубинные водосбросы 91
6.3. Конструирование плотины 92
6.3.1. Определение ширины подошвы плотины 92
6.3.2. Разрезка бетонных плотин швами 93
6.3.3. Быки 93
6.3.4. Устои 93
6.3.5. Дренаж тела бетонных плотин 93
6.3.6. Галереи в теле плотины 94
6.3.7. Основные элементы плотины 94
6.4. Конструктивные элементы нижнего бьефа 95
6.4.1. Водобой 95
6.4.2. Рисберма 95
6.5. Определение основных нагрузок на плотину 95
6.5.1. Вес сооружения и затворов 95
6.5.2. Сила гидростатического давления воды 96
6.5.3. Равнодействующая взвешивающего давления 97
6.5.4. Сила фильтрационного давления 97
6.5.5. Давление грунта 97
6.5.6. Волновое давление 98
6.6. Оценка прочности плотины 98
6.7. Критерии прочности плотины и ее основания 101
6.8. Обоснование устойчивости плотины 101
7. Мероприятия по охране окружающей среды 103
7.1. Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период строительства 103
7.2. Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 104
7.3. Основные мероприятия по охране окружающей среды в данный период 105
7.4. Отходы, образующиеся при строительстве 106
7.5. Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период эксплуатации 107
8. Мероприятия по пожарной безопасности. Охрана труда 108
8.1. Безопасность гидротехнических сооружений 108
8.2. Опасные производственные факторы, действующие на предприятии 109
8.3. Охрана труда Междуреченской ГЭС. Общие положения 109
8.4. Требования охраны и безопасности труда по оказанию первой помощи 112
8.5. Пожарная безопасность 112
8.5.1. Противопожарная безопасность. Общие требования 112
8.5.2. Объекты водяного пожаротушения 114
8.5.3. Подготовка рабочего персонала по пожарной безопасности. Общие требования 116
8.5.4. Противопожарная безопасность в аккумуляторных установках 117
9. Технико-экономические показатели 119
9.1. Оценка объемов реализации энергии и расходов 119
9.1.1. Оценка объемов реализации электроэнергии 119
9.1.2. Текущие расходы на производство электроэнергии 119
9.1.3. Налоговые расходы 122
9.2. Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 123
9.3. Анализ денежных потоков 123
9.4. Оценка инвестиционного проекта 124
9.4.1. Методология, исходные данные и оценка инвестиционного проекта 125
9.4.2. Показатели коммерческой эффективности проекта 125
9.4.3. Бюджетная эффективность 126
9.5. Анализ чувствительности 127
10. Исследование возможности применения алгоритмов цифровой обработки сигналов для трансформаторов тока при сочетании с современной микропроцессорной техникой 129
10.1. Измерительные трансформаторы тока 129
10.2. Цифровые трансформаторы тока 129
10.3. Электромагнитные трансформаторы тока 130
10.4. Сравнение цифровых и электромагнитных трансформаторов тока 131
10.5. Микропроцессорная техника и ЦОС для ТТ 131
10.5.1. Значимость применения ЦОС для ТТ 132
10.5.2. Аналого – цифровые преобразователи 133
10.5.3. Применение ЦОС для ТТ 134
10.5.4. Использование искусственной нейронной сети для решения проблемы искажения вторичного сигнала ТТ вследствие его насыщения 134
10.5.5. Применение измерительного органа тока для функционирования ТТ в условиях насыщения 135
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 139
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 141
ПРИЛОЖЕНИЕ А Водно-энергетические расчеты 145
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Гидротурбинное, гидромеханическое и вспомогательное оборудование 149
ПРИЛОЖЕНИЕ В Устройства релейной защиты и автоматизации энергетических систем 155

Весь текст будет доступен после покупки

Потребление электроэнергии неотъемлемо для нашей жизни. С ростом числа потребителей электричества благодаря развитию технологий, мы вынуждены увеличивать генерирующие мощности. Электрическая энергия производится на различных типах электростанций. Гидроэлектростанции играют ключевую роль в современных энергосистемах, обеспечивая регулирование параметров в нестабильных условиях и покрывая пиковую нагрузку.

В Новгородской области топливно-энергетический комплекс является стабильной структурой экономики, однако регион зависит от поставок традиционных углеводородных ресурсов из других регионов Российской Федерации для производства тепловой и электрической энергии. Собственное производство электроэнергии составляет менее 25% от общей потребности.

Основными проблемами в топливно-энергетическом комплексе Новгородской области являются:

1. Ограниченность введения новых производственных мощностей во всех отраслях топливно-энергетического комплекса при недостаточных инвестициях.
2. Зависимость от состояния централизованного рынка энергоресурсов и недостаточное использование альтернативных источников топлива для производства энергии.

Основными факторами, которые могут положительно повлиять на развитие топливно-энергетического комплекса Новгородской области, являются:

1. Удобное географическое положение и природно-климатические условия, близость к научно-производственным центрам, хорошая доступность автомобильного и железнодорожного транспорта, удобная логистика и наличие федеральных трасс и объектов транспортировки энергоресурсов в регионе.
2. Обеспечение потребителей энергоресурсами всех видов с приоритетом на использование местных возобновляемых источников топлива.

Из вышеупомянутых проблем и факторов следует, что строительство ГЭС на реке Уса в Новгородской области будет иметь положительный эффект и способствовать развитию топливно-энергетического комплекса. Цель работы состоит в определении установленной мощности, выборе оборудования, расчете гидротехнических сооружений, расчете защиты гидрогенератора, экономическом обосновании строительства Междуреченской ГЭС, а также проработке методов и приборов для определения места повреждения на линиях электропередачи.

Весь текст будет доступен после покупки

2.2.3. Водно-энергетический расчет в маловодном году

На данном этапе проводится водно-энергетический расчет для определения режима работы водохранилища при заданной отдаче гидроэлектростанции (ГЭС) по активной мощности. Расчет начинается с момента, когда объем бытового стока становится недостаточным для удовлетворения потребностей в воде либо гарантированной мощности. В данном случае, расчет начинается после окончания весенне-летнего половодья, когда водохранилище полностью заполнено и уровень воды составляет отметку НПУ. Осуществляется две итерации расчетов, в которых необходимо обеспечить равенство уровней воды в водохранилище в начале и конце расчетного периода регулирования, чтобы использовать всю полезную емкость водохранилища. Результаты расчетов для условий низкого уровня воды включают:
- Гарантированную мощность (Nгар) в I и XII месяце - 84 МВт, а также в II и XI месяце - 66 МВт;
- Отметку уровня мертвого объема (УМО) - 343,1 м;
- Полезный объем водохранилища (Vпол) - 2,340 м3.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Мосин К.Ю. Гидрология: методические указания к практическим занятиям / К.Ю. Мосин. – Саяногорск; Черемушки: Сибирский Федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2012. – 48 с.
2. 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; Черемушки: Сибирский Федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2005. – 114 с.
3. Затеева Е.Ю. Использование водной энергии: Методические указания по выполнению курсового и дипломного проектирования / Е.Ю. Затеева. – Саяногорск; Черемушки: Сибирский Федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2012. – 12 с.
4. Использование водной энергии. Часть 1. Водно-энергетические расчеты режимов ГЭС / Ю.А. Секретарев, А.А. Жданович, Е.Ю. Затеева, С.В. Митрофанов. – Саяногорск; Черемушки: Сибирский Федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2014. – 106 с.
5. Васильев Ю.С. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: Справочное пособие: В 2 т. / Ю.С. Васильев, Д.С. Щавелев. – Т. 1. Основное оборудование гидроэлектростанций. – Москва: Энергоатомиздат, 1988. – 400 с.
6. Васильев Ю.С. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: Справочное пособие: В 2 т. / Ю.С. Васильев, Д.С. Щавелев. – Т. 1. Основное оборудование гидроэлектростанций. – Москва: Энергоатомиздат, 1988. – 336 с.
7. Новоженин В.Д. Гидроэлектростанции России: Справочное пособие / В.Д. Новоженин, Е.В. Невский. – Санкт-Петербург: Типография «Институт Гидропроект», 1998. – 467 с.

Весь текст будет доступен после покупки