Проектирование Усть-Хантайской ГЭС

Введение 8
1 Общая часть 9
1.1 Природные условия 9
2.2 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного года 14
2.3 Определение максимального расчетного расхода 21
2.4 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 23
2.5 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных нагрузок энергосистемы 26
2.6 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими ГЭС 28
2.7 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований водохозяйственной системы 29
2.8 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 30
2.9 Определение установленной мощности ГЭС и планирование капитальных ремонтов 34
2.10 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в среднем по водности году 36
3 Основное и вспомогательное оборудование ГЭС 38
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 38
3.1.1 Выбор гидротурбин по универсальным характеристикам 38
3.1.2 Определение параметров турбин ПЛ50-В и ПЛ60-В 46
3.1.3 Проверка работы гидротурбины при ограничении по минимальному расходу 50
3.1.4 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для обеспечения ее бескавитационной работы 51
3.1.4.1 Работа одного агрегата с установленной мощностью при отметке НПУ 52
3.1.4.2 Работа всех агрегатов с установленной мощностью при отметке НПУ 53
3.1.4.3 Работа всех агрегатов с установленной мощностью ГЭС при расчетном напоре 55
3.1.5 Экономическое обоснование варианта основного энергетического оборудования 56
3.1.5.1 Капиталовложения при установке турбины ПЛ50-В -600 56
3.1.5.2 Капиталовложения при установке турбины ПЛ50-В -500 59
3.1.5.3 Капиталовложения при установке турбины ПЛ60-В-600 60
3.2 Определение геометрических размеров проточной части гидротурбины ПЛ50-В-600 61
3.3 Выбор гидрогенератора под турбину ПЛ50-В-600 63
3.4 Определение установленной мощности ГЭС 64
4.1 Гидравлический расчет водосливной плотины 65
4.1.1 Основной расчетный случай 65
4.1.2 Поверочный случай 68
4.1.3 Расчёт формы водосливной поверхности 70
4.1.4 Определение типа сопряжения бьефов 71
4.1.5 Гидравлический расчет водобойной стенки 73
4.2 Определение ширины подошвы плотины 77
4.3 Конструкция водосливной плотины и её основных элементов 79
4.3.1 Разрезка плотины швами на секции 80
4.3.2 Водобой 80
4.3.3 Дренажные устройства 80
4.3.4 Противофильтрационная завеса 80
4.4 Определение отметки гребня земляной плотины 81
4.5 Определение нагрузок, действующих на плотину 86
4.5.1 Волновое давление 86
4.5.2 Определение веса плотины и бычка 88
4.5.3 Вес технологического оборудования 91
4.5.4 Давление наносов 93
4.5.5. Горизонтальная составляющая силы гидростатического давления на плотину со стороны верхнего бьефа 93
4.5.6 Горизонтальная составляющая силы гидростатического давления на плотину со стороны нижнего бьефа 94
4.5.7 Вертикальная составляющая силы гидростатического давления на плотину со стороны нижнего бьефа 95
4.5.8 Противодавление 96
4.6 Расчёт прочности плотины 100
4.6.1 Основное сочетание нагрузок 100
4.6.2 Особое сочетание нагрузок 102
4.6.3 Оценка прочности плотины 103
4.7 Расчет устойчивости плотины 104
4.7.1 Основное сочетание нагрузок 105
4.7.2 Особое сочетание нагрузок 105
4.8 Компоновка гидроузла 105
4.9 Пропуск строительных расходов 106
4.10 Заключение 107
5 Электрическая часть 108
5.1 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 108
5.1.1 Выбор синхронных генераторов электростанции 108
5.1.2 Выбор блочных трансформаторов (стр.253 [3]) 108
5.1.3 Выбор трансформаторов собственных нужд 109
5.1.4 Выбор сечения проводов воздушных ЛЭП 109
5.2 Выбор схем РУ и проектирование главной схемы ГЭС 110
5.3 Расчет токов короткого замыкания для выбора электрических аппаратов 113
5.3.1 Составление схемы замещения 113
5.3.2 Расчет токов КЗ в точке К-1 116
5.3.2.1 Преобразование схемы замещения и определение результирующих относительных сопротивлений 116
5.3.2.2 Определение начального значения периодической составляющей тока КЗ 118
5.3.2.3 Расчет апериодической составляющей и ударного тока КЗ 119
5.3.2.4 Расчет периодической составляющей в произвольный момент КЗ 122
5.3.2.5 Расчет термического действия тока КЗ. Определение импульса квадратичного тока КЗ 124
5.3.3 Расчет токов КЗ в точке К-2(3) (шины ОРУ-220 кВ) 126
5.3.3.1 Преобразование схемы замещения и определение результирующих относительных сопротивлений 126
5.3.3.2 Определение начального значения периодической составляющей тока КЗ 126
5.3.3.3 Расчет апериодической составляющей и ударного тока КЗ 127
5.3.3. 4 Расчет периодической составляющей в произвольный момент КЗ 128
5.3.3.5 Расчет тока однофазного КЗ в точке К-2 129
Апериодические составляющие тока КЗ в момент времени : 134
5.3.3.6 Расчет термического действия тока КЗ. Определение импульса квадратичного тока КЗ 134
5.4 Выбор электрических аппаратов 136
5.4.1Выбор аппаратов и проводников по условиям рабочего режима 136
5.4.2 Выбор выключателей и разъединителей 137
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 142
7.2 Техника безопасности и противопожарная безопасность 143
8.2 Определение финансовой эффективности инвестиционного проекта 151
9 Расчет схемы собственных нужд……………………………………………..155
9.1 Общие положения 155
9.2 Схема С.Н. Усть-Хантайской ГЭС 157
9.2.1 Выбор трансформаторов щита агрегатных нужд 13,8/0,4 и 6/0,4 158
9.2.2 Выбор вводных и отходящих выключателей 159

Введение



Площадь земной поверхности на 2/3 покрыта водой. Неразумно было бы не использовать столь широкую распространенность воды в природе для народного хозяйства. Грамотное и целесообразное использование гидроресурсов, неотъемлемая часть увеличения благосостояния любой страны.
Самым удобным видом электростанций с низкой себестоимостью электроэнергии на сегодняшний день являются гидравлические, с неоспоримым плюсом, таким как экологическая чистота. Особое свойство гидротехнических сооружений заключается в том, что их разрушение высвобождает на волю разрушительную стихию в виде воды, приводящее за короткое время к колоссальным материальным убыткам, но что особо важно к большим человеческим жертвам. Поэтому необходим крайне серьезный подход к проектированию гидротехнических сооружений для качественного и безопасного использования гидроресурсов, что регламентируется в различных СНиПах и других нормативных документах.
Плотины являются одними из основных сооружений гидроузла таких энергетических объектов как гидроэлектростанции, служащие для создания подпора воды, с последующим преобразованием потенциальной энергии воды в электрическую. Для пропуска расходов больших, чем может пропустить ГЭС, используются водосливные плотины, туннельные водосбросы или другие объекты, что гарантирует безопасную эксплуатацию гидроэлектростанции.
Целью проекта является рассчитать установленную мощность ГЭС Шамчахрай, выбрать основное энергетическое оборудование, выбрать экономичный профиль гравитационной бетонной плотины (расположенной на скальном основании) с водосбросом отвечающий условиям надежности, определить компоновку гидроузла.