Проектирование первомайской гэс на реке большая лаба. Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений. Декларация безопасности ГТС

Сокращенный паспорт Первомайской ГЭС 9
ВВЕДЕНИЕ 11
1 Общие сведения 12
1.1 Природные условия 12
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 12
1.1.2 Гидрологические данные 12
1.2 Сейсмические условия 13
1.3 Инженерно-геологические условия 14
1.4 Данные по энергосистеме 14
1.5 Аналог проектируемого гидроузла 14
2 Водно – энергетические расчеты 14
2.1 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного годов при заданной обеспеченности стока 14
2.2 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок энергосистемы 17
2.3 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими электростанциями 19
2.4 Определение типа регулирования ГЭС 20
2.5 Водно-энергетический расчет ГЭС годового регулирования при заданной отдаче воды в нижний бьеф 20
2.6 Баланс энергии 21
2.7 Водно – энергетический расчет режима работы ГЭС в маловодном году 22
2.8 Определение рабочих мощностей ГЭС 22
2.9 Определение установленной мощности ГЭС. Расчёт резервов и планирование капитальных ремонтов оборудования 24
2.10 Баланс мощностей 25
2.11 Водно-энергетический расчёты режима работы ГЭС в среднем по водности году 26
2.12 Построение режимного поля 26
3 Основное и вспомогательное оборудование 28
3.1 Выбор гидротурбины по главным универсальным характеристикам 28
3.1.1 Выбор системы и типа гидротурбин 28
3.1.2 Выбор номинального диаметра рабочего колеса 28
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 31
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 32
3.4 Гидромеханический расчёт металлической спиральной камеры 34
3.5 Расчёт деталей и узлов гидротурбины 37
3.5.1 Расчёт вала на прочность 37
3.5.2 Расчёт подшипника 38
3.5.3 Выбор вспомогательного оборудования 39
4 Электрическая часть 39
4.1 Выбор структурной схемы ГЭС 39
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 39
4.2.1 Выбор синхронных генераторов 39
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 42
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 49
4.8 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении 13,8 кВ 49
4.8.1 Выбор выключателей и разъединителей 49
4.8.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения 51
4.8.3 Выбор синхронизаторов и анализаторов сети 52
4.9 Выбор параметров КРУЭ 53
5 Устройства релейной защиты и автоматики 54
5.1 Релейная защита и автоматика 54
5.1.1 Перечень защит блока генератор-трансформатор 55
5.1.2 Расчёт номинальных токов 56
5.1.3 Расчет токов короткого замыкания 57
5.1.4 Расчет токов КЗ в точке К-3 58
5.1.5 Расчет токов КЗ в точке К-1 63
5.2 Расчет номинальных токов 70
5.3 Выбор трансформатора тока 71
5.4 Описание защит и расчет их уставок 73
5.4.1 Расчет уставок для защит выпрямительного трансформатора (I > ТВ), (I >> ТВ) 73
5.5 Расчет уставок для защит генератора 75
5.5.1 Продольная дифференциальная защита (I?G) 75
5.5.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (UN (UO)) 77
5.5.3 Дистанционная защита генератора (Z1<), (Z2<) 79
5.5.4 Защита от несимметричных КЗ и перегрузок (I2) 81
5.5.5 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 83
5.5.6 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 84
5.5.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 86
5.6 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 88
6.2.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины при НПУ 88
6.2.2 Определение отметки гребня грунтовой плотины при ФПУ 90
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
6.3.6 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 95
6.4 Пропуск расходов через донные отверстия и глубинные водосбросы 98
6.5 Конструирование плотины 98
6.5.1 Определение ширины подошвы плотины 98
6.5.2 Разрезка бетонных плотин швами 99
6.5.3 Быки 99
6.5.4 Устои 100
6.6 Определение основных нагрузок на плотину 100
6.6.1 Вес сооружения и затворов 100
6.6.2 Сила гидростатического давления 101
6.6.3 Равнодействующее взвешивающие давление 101
6.6.4 Сила фильтрационного давления 102
6.6.5 Давление грунта 102
6.6.6 Волновое давление 103
6.7 Конструирование отдельных элементов подземного контура плотины 103
6.8 Оценка прочности плотины 104
6.9 Критерии прочности плотины и её основания 106
6.10 Обоснование надёжности плотины 107
7 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Первомайского гидроузла 108
7.1 Общие сведения о районе строительства 108
7.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период строительства 109
7.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 110
7.4 Действия по обеспечению защиты окружающей среды 111
7.5 Мониторинг водных объектов 112
7.6 Отходы, образующиеся при строительстве 113
7.7 Экологическая проблема эксплуатаций водохранилищ. 113
7.8 Влияние затопленной и плавающей древесины на рыбное хозяйство 114
7.9 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период эксплуатации 114
8 Технико – экономическое обоснование 115
8.1 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации 115
8.1.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 115
8.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 116
8.1.3 Налоговые расходы 119
8.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 120
8.2.1 Анализ денежных потоков 120
8.3 Оценка инвестиционного проекта 121
8.3.1 Методология, исходные данные 121
8.3.2 Коммерческая эффективность 121
8.3.3 Бюджетная эффективность 122
8.4 Анализ чувствительности 122
9. Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений. Декларация безопасности ГТС. 125
9.1 Гидротехнические сооружения и безопасность 125
9.2 Безопасность гидротехнических сооружений 126
9.3 Состав и содержание декларации безопасности 127
9.3.1 Определение декларации безопасности 127
9.3.2 Состав декларации безопасности 128
Декларация безопасности 131
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 148
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 149
ПРИЛОЖЕНИЕ А 152
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 159
ПРИЛОЖЕНИЕ В 172
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 173

Весь текст будет доступен после покупки

Гидроэлектростанция (ГЭС) является ключевым элементом гидроэнергетики, представляя собой комплекс сооружений и оборудования для 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. Низкая стоимость производства электроэнергии на ГЭС благоприятно влияет на цены на рынке энергосбыта. В Российской Федерации имеется значительный потенциал для гидроэнергетики, но его использование отстает от других развитых стран, и есть неравномерность в освоении этого потенциала.
В данной работе рассмотрен проект Первомайской ГЭС на реке Большая Лаба. В состав проекта входит: определение установленной мощности, выбор основного и вспомогательного оборудования, расчет гидротехнических сооружений, расчет защит гидрогенератора, экономическое обоснование строительства Первомайской ГЭС.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Общие сведения

Большая Лаба – река, протекающая по территории республики Карачаево-Черкесия и в Краснодарском крае. Является правым притоком реки Лаба. Относится к бассейну рек Лаба, Кубань и бассейну Азовского моря.

1.1 Природные условия

Климат в районе проектируемого гидроузла

Климат Краснодарского края обладает преимущественно континентальным климатом, ближе к морю субтропический. Субтропический климат характеризуется наличием горных рельефов, которые защищают побережье и прилегающие к ним местности от сильных ветров и ураганов. Более заметное изменение погоды происходит с запада на восток. Температура зимой опускается до -3° (в горных равнинах до -6°, около моря +7°). Средняя температура летом +24° (в горных равнинах +21°, около моря+26°). Каждой весной происходит затапливание паводками. Для местности в среднем характерно жаркое и сухое лето. Зима здесь умеренно мягкая и комфортная. Теплый температурный период (не ниже 0°) длится примерно 7-9 месяцев в году.



Рисунок 1.1 – График температурных режимов станицы Ахметовская (близ р. Большая Лаба)

1.1.2 Гидрологические данные

Питание реки, смешанное: дождевое, снеговое, ледниковое. Половодье наступает в мае-июне. Также половодья наблюдаются и в середине лета – это связано с таянием высокогорных ледников, снега и выпадением осенних проливных дождей. Ледовый покров реки неустойчив.
В горной части реки сплошного ледяного покрова практически не образуется. Этому воспрепятствует быстрое течение реки.
Кривая зависимости отметок верхнего бьефа от объемов водохранилища Z_ВБ=f(V_вдхр) представлена на рисунке 1.2.


Рисунок 1.2 – Кривая зависимости отметки уровня от объёма водохранилища

Кривая зависимости отметок нижнего бьефа от расходов водохранилища Z_НБ=f(Q) (см. рис. 1.3).


Рисунок 1.3 – Кривые зависимости уровня воды в створе гидроузла от расхода для периода открытого русла

Сейсмические условия

Согласно карте сейсмического районирования, район гидроузла находится в опасном сейсмическом районе. По шкале сейсмической интенсивности 8-9 баллов.
Возникновение подземных толчков провоцируют сложность и контраст геологической обстановки Большого Кавказа.

1.3 Инженерно-геологические условия

Фундамент сооружения состоит из доломита. Доломит — это осадочная горная порода, более чем наполовину состоящая из минерала доломит. По структуре доломит является твердой и плотной породой, которая не только химически инертна, но и невосприимчива к воздействию кислот. Дно находится на отметке 640,00 м.

1.4 Данные по энергосистеме

Проектируемая электростанция входит в зону операционной деятельности Филиала АО «СО ЕЭС» ОЭС Юга и относится к Кубанскому РДУ.

1.5 Аналог проектируемого гидроузла

В качестве «ГЭС – аналога» для Первомайской ГЭС в ходе проектирования выбрана Богучанская ГЭС по конструкции сооружения и гидротехнического оборудования.

2 Водно – энергетические расчеты

2.1 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного годов при заданной обеспеченности стока

При определении расчетных гидрографов год делится на два периода: многоводный (половодье) и маловодный (межень). К периоду половодья относятся те месяца, в которых расходы больше или равны среднегодовому, остальные месяца – это период межени. Ранжируется каждая последовательность в порядке убывания и рассчитывается обеспеченность каждого среднегодового расхода, расхода в половодье и в межени, в процентах (2.1):

p(m)=m/(n+1)•100%, (2.1)

где m – порядковый номер члена ряда расходов (среднегодовых, среднеполоводных и средних ха зимний сезон), ранжированного в убывающем порядке;
n – общее число членов ряда.

Таблица 2.1 – Данные для построения кривых обеспеченности среднегодовых, среднеполоводных и среднемеженных расходов

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.

Весь текст будет доступен после покупки