Скачать

Приплотинна ГЕС потужністю 2х27 МВт на річці "Т"

Передмова

Тема комплексного дипломного проекту:

"Приплотинна ГЕС потужністю 2х27 МВт на річці "Т"".

Першу частину " Проектування головної схеми електричних з'єднань і вибір електроустаткування " виконав Судак А. С.

Другу частину " Проектування системи електропостачання власних потреб ГЕС " виконав Сірий Денис Анатолійович.

Третю частину " Проектування ВРП 110 кв " виконав Яхно С.А.

Зміст

Передмова

Реферат

Перелік умовних позначок

Введення

1. Проектування головних схем електричних з'єднань і вибір електроустаткування

1.1 Особливості технологічного процесу виробництва електроенергії на ГЕС

1.2 Електричні параметри ГЕС

1.3 Компонування встаткування ГЕС

1.4 Принципові схеми ГЕС. Состав споруджень

2. Схема видачі потужності в систему

3. Схема головних електричних з'єднань гес

3.1 Техніко-економічне зіставлення варіантів схем

3.2 Вибір варіанта схеми, що рекомендує

4. Вибір основного встаткування

4.1 Турбіна

4.2 Гідрогенератор

4.3 Підвищувальний трансформатор

5. Спецпитання. Особливості головних схем електричних з'єднань

5.1 Види схем й їхнє призначення

5.2 Основні вимоги до головних схем електричних з'єднань ГЕС

5.3 Методика вибору головних схем електричних з'єднань ГЕС

5.4 Основні варіанти головних схем електричних з'єднань ГЕС

6. Розрахунок струмів короткого замикання

6.1 Загальні відомості

6.2 Розрахунок струмів при трифазному короткому замиканні

7. Вибір високовольтних апаратур і струмоведучих частин

8. Економічна частина

8.1 Загальні положення

8.2 Визначення кошторисної вартості підстанції

8.3 Послідовність кошторисно-фінансового розрахунку будівництва підстанції 110/35/10 кВ

9. Охорона праці й навколишнього середовища

Висновок

Реферат

Сторінок тексту -   , таблиць -   , малюнків -   , креслень -   , літературних джерел -   .

У дипломному проекті розроблена схема головних електричних з'єднань, обране електроустаткування (гідротурбіна, гідроагрегат, що підвищує трансформатор, вимикачі, роз'єднувачі, вимірювальні трансформатори й струмоведучі частини).

Ціль роботи: " Проектування схеми головних електричних з'єднань і вибір електроустаткування приплотинной ГЕС потужністю 2х27 Мвт на ріці "Т"".

У спеціальній частині проекту проаналізовані особливості головних схем електричних з'єднань ГЕС.

В економічному розділі розраховані основні техніко-економічні показники ГЕС.

Перелік умовних позначок

АПВ - автоматичне повторне включення;

АУП - автоматична установка пожежогасіння;

АЕС - атомна електростанція;

ГАЭС - електростанція, що гідроакумулює;

ГЕС - гідроелектростанція;

КПД - коефіцієнт корисної дії;

КЗ - коротке замикання;

К - ковшова турбіна;

РО - радіально-осьова турбіна;

ПЛ - поворотно-лопатева турбіна;

ЛЕП - лінія електропередач;

МНУ - маслонапорная установка;

РЕПЕТУЮ - відкритий розподільний пристрій;

КРУ - комплектний розподільний пристрій;

ЗРУ - закритий розподільний пристрій;

ПБВ - перемикання без порушення;

ПТБ - правила техніки безпеки;

ПТЭЭ - правила технічної експлуатації електроустановок;

ПУЭ - правила пристрою електроустановок;

РПН - регулювання під навантаженням;

СЭС - система електропостачання;

САРТ - система автоматичного регулювання турбіни;

СПО - система виробничого навчання;

ТВЧ - струмоведучі частини;

ТЕС - теплова електростанція;

ЭДС - електрорушійна сила.

Введення

Гідроелектричні станції (ГЕС) використають енергію водотоків й є високоефективним джерелом електроенергії. Вони являють собою комплекси складних інженерних споруджень, гідросилового, електричного й механічного встаткування. Хоча основна функція ГЕС складається у виробництві електроенергії, при їхньому проектуванні враховуються інтереси й інші галузі господарства, пов'язаних з використанням водотоку: іригації, водного транспорту, водопостачання, зрошення, рибного господарства та інші.

При проектуванні, зведенні й експлуатації ГЕС виникають певні труднощі, пов'язані з тим, що параметри, компонування й конструкція споруджень ГЕС найтіснішим образом залежать від природних умов, топографічних, геологічних, гідрологічних й інших характеристик району будівництва.

Але, незважаючи ні на що, у сучасних умовах економіки України розвиток ГЕС є дуже важливим завданням, а проектування й будівництво нових станцій - раціональним й актуальним рішенням питання про генерації електричної енергії, достатньої для покриття потреб виробництва, сільськогосподарського й житло-побутового комплексу країни.

Вірний вибір головної схеми електричних з'єднань ГЕС й основного високовольтного встаткування необхідний для надійності виробництва й передачі електроенергії споживачам, а також для економії коштів.

1. Проектування головних схем електричних з'єднань і вибір електроустаткування

1.1 Особливості технологічного процесу виробництва електроенергії на ГЕС

Гідростанції як джерело електричної енергії мають істотні переваги перед тепловими й атомними. Вони використають щорічно поновлювану енергію падіння води у водотоках і не вимагають для своєї роботи витрати дорогого палива, на видобуток і транспорт якого доводиться затрачати багато, праці. У результаті цього собівартість виробництва електроенергії на ГЕС практично завжди нижче себестоимостей, одержуваних на ТЕС.

ГЕС характеризується дуже високою маневреністю, тобто здатністю швидко змінювати свою потужність відповідно до змін вимог споживачів. В аварійних умовах енергосистеми це забезпечує швидке уведення додаткових потужностей ГЕС замість електростанцій, на яких відбулася аварія або у зв'язку з аварією при електропередачі. Крім того ГЕС звичайно використають для покриття в піковій і напівпіковій частині добового графіка навантажень, де робота ТЕС й АЕС найменш ефективна.

ГЕС вимагає щодо невеликої кількості експлуатаційного персоналу, що відбивається на витратах по створенню необхідних житлових умов, що вимагають відповідних асигнувань. Більшість ГЕС являють собою спорудження комплексного призначення. Вони дозволяють розширити водний транспорт, зробити зрошення на базі водоймищ.

Важливою функцією ГЕС є регулювання повідців, що захищає більше території (у першу чергу населені пункти, промислові й сільськогосподарські об'єкти) від повеней.

У використанні гідроенергії є й свої труднощі, пов'язані з їхньою обмеженістю, розміщенням у далеких, малоосвоєних районах, відсутністю сприятливих топографічних і геологічних умов. Спорудження ГЕС часто пов'язане з необхідністю затоплення більших площ, у тому числі сільськогосподарських угідь, з дорогими роботами по перетинанню із зони затоплення населення, перенесенню підприємств і дорого, зведенню лісу.

1.2 Електричні параметри ГЕС

Рис.1.1.1 - Схема природного водотоку

Розглянемо ділянку природного водотоку між перетином 1-1 й 2-2 (рис.1.1). Припустимо, що протягом t, с., через поперечний переріз 1-1 при середній витраті води Q, м^/с., проходить обсяг води рівний

, м³ (1.1)

Припускаючи, що між перетином витрата води залишається низинним, енергію водотоку на розглянутій ділянці Э_уч, Дж, можна визначити як різниця між Э₁ й Э₂, що представляє собою повну енергію потоку в перетинах 1-1 й 2-2, підраховану по рівнянню Бернуллі:

, (1.2)

де кожен член рівняння, ув'язнений у дужки являє собою питому енергію маси рідини, що протікає, Дж/кг;

,  - геометрична висота над рівнем моря або над довільно обраною площиною порівняння, м;

, P_ - тиск, Па;

,  - середня швидкість, м/с;

 - коефіцієнт кінетичної енергії;

 - прискорення вільного падіння, м/с^;

 - щільність рідини, кг/м^;

З огляду на, що в природних умовах різниця кінетичних енергій

настільки незначно, що нею можна зневажити, одержуємо:

, Дж (1.3)

де падіння рівня вільної поверхні водотоку в межах розглянутої ділянки, м.

Отнеся кількість енергії (Э_уч); до одиниці часу, одержимо середню за час t потужність водотоку на розглянутій ділянці:

, (1.4)

Для ГЕС виділяють наступні енергетичні параметри:

Напір гідроелектростанції.

Різниця оцінок верхнього й нижнього б'єфів у ГЕС називається статичним напором, Н_ст, м. Для практичних розрахунків напір турбіни ГЕС (Н) виражається:

, м (1.5)

де

h_пот - гідравлічні втрати (по довжині й місцеві) у що підводить водоводе.

Енергія й потужність ГЕС.

Енергія, вироблювана ГЕС (Э_гэс) відповідно до формули (1.3), застосованої до схеми руху води через водоводы ГЕС, визначається:

, Дж (1.6)

Аналогічно одержуємо вираження для потужності ГЕС (відповідно до формули (1.4):

, (1.7)

де _эн.про - КПД енергетичне встаткування ГЕС.

Беручи до уваги, що 1квт_*ч = 3600 кдж формули (1.6) і (1.7) можуть бути перетворені:

, квт*ч (1.8)

, кв (1.9)

Установлена потужність ГЕС.

Визначається як сума номінальних (паспортних) потужностей установлених на ГЕС гідроагрегатів. Звичайно це відповідає максимальній потужності, що може розвивати ГЕС. Позначається N_уст

Максимальний виробіток електроенергії.

, квт*ч (1.10)

де  - число годин використання встановленої потужності, ч

Коефіцієнт використання встановленої потужності ГЕС.

, (1.11)

1.3 Компонування встаткування ГЕС

Состав й загальні вимоги (1)

Комплекс технологічного встаткування, установлюваного на електростанції, повинен забезпечувати надійний виробіток електроенергії заданих параметрів з найкращими техніко-економічними показниками й забезпечувати виконання необхідних водогосподарчих функцій.

Комплекс технологічного встаткування містить у собі наступні функціональні групи:

а) гідросилове встаткування;

б) механічне встаткування;

в) допоміжне устаткування;

г) електротехнічне встаткування;

д) апаратури автоматизації, засобу керування й зв'язку;

г) засобу експлуатації, допоміжні приміщення, майстерні і їхнє встаткування, необхідні для обслуговування встаткування й споруджень.

Технологічне встаткування його компонування на об'єктах гідровузла й у будинку електростанції повинні забезпечувати:

а) надійну роботу технологічного встаткування;

б) зручність й економічність експлуатаційного обслуговування встаткування й споруджень, будинків і території;

в) механізацію ремонтних робіт, зручний доступ до встаткування для забезпечення його монтажу, демонтажу й транспортування;

г) виконання санітарно-технічних вимог;

д) запобігання неприпустимого впливу га людини вібрації, шуму, електричних і магнітних полів;

е) охорону навколишнього середовища;

ж) виконання транспортних і технологічних комунікацій;

з) виконання вимог по промисловій естетиці й архітектурі.

Для здійснення головної функції ГЕС - виробітку електроенергії, необхідні комплекси різного складного встаткування, від якого залежать ефективність і надійність експлуатації ГЕС. Компонування й взаємозв'язки різного виду встаткування будинків ГЕС представлені на (рис.1.2).

Вхідне в схему встаткування й системи зручно розділити на кілька груп. Гідросилове встаткування включає турбіни й гідрогенератори. У турбіні механічна енергія води перетвориться в механічну енергію, передану обертовому валу. Основними елементами турбіни є: частина, що підводить (турбінна камера), гідромеханічна частина (статор, що направляє апарат, робоче колесо, кришка) і частина, що відводить (отсасывающая турбіна). Залежно від напору на ГЕС установлюються радіально-осьові, поворотно-лопатеві або ковшевые турбіни.

Система автоматичного регулювання турбіни (САРТ) призначена для керування турбіною шляхом зміни відкриття напрямного апарата в радіально-осьових турбінах, що направляє апарата й лопат робочого колеса в поворотно-лопатевих турбінах, голки й дефлектора в ковшових турбінах.

САРТ включає маслонапорную установку (МНУ) для живлення маслом під тиском, колонкові керування (КУ), сервомотори (З) і сполучні мастилопроводи. За допомогою САРТ здійснюється пуск, зупинка, зміна потужності турбіни, а також автоматична підтримка заданої частоти обертання агрегату.

У гідрогенераторі механічна енергія, одержувана від турбіни, перетвориться в електричну енергію, що передається в енергосистему.

Основними частинами встановлюваних на ГЕС синхронних генераторів є: ротор, з'єднаний з валом турбіни й создающий обертове магнітне поле, і статор, в обмотках якого индуцируется змінний струм.

Система порушення (СВ) гідрогенератора повинна забезпечувати живлення обмоток ротора постійним струмом. Тому що припинення живлення приводить до миттєвого падіння до нуля видаваної електричної потужності гідрогенератора, то СВ являє собою надзвичайний відповідальний пристрій.

Для підтримки температури частин гідрогенератора на припустимому рівні необхідно постійний відвід тепла, що здійснюється системою охолодження (З). Всі застосовувані конструкції З, використають охолодження води, що забирається або з турбінного водовода, або подається насосами з нижнього б'єфа. Застосовується теплообмін повітря-вода. Комплекс, що складається з турбіни й гідрогенератора, називається гідроагрегатом або просто агрегатом ГЕС.

Електричні пристрої ГЕС. До них ставляться струмопроводи від генератора, головні силові трансформатори, виводи високої напруги, відкритий розподільний пристрій (ВРП), система власних потреб (ССН), систему контролю й керування (СКУ) і центральний пункт керування (ЦПУ).

Напруга синхронних генераторів відносно невелике й становить 10,5 - 24 кв. У цих умовах передача значної електричної потужності від генератора до трансформатора відбувається при великому значення струму, що вимагає відповідно великого перетину токопроводов, які виконуються звичайно відкритими при потужності до 100 МВА й екранованими або у вигляді спеціального кабелю при більше високій потужності.

Силові трансформатори підвищують напруги до значень, необхідного для передачі енергії на більші відстані (110-750 кв). перевага віддається трифазним трансформаторам, але при дуже великій потужності іноді застосують групу із трьох однофазних трансформаторів. Трансформатори, як правило, установлюються на відкритому повітрі (виключення становлять підземні будинки ГЕС).

Виводи високої напруги служать для передачі енергії від силових трансформаторів до РЕПЕТУЮ. У більшості випадків вони здійснюються відкритими, вільно підвішеними провідниками, однак в особливих випадках можуть застосуються маслонаполненные кабелі низького (до 200 кв) і високого (500 кв) тиску або більше сучасні кабелі типу XLPE.

ВРП призначено для розподілу вироблюваної ГЕС електроенергії між що відходять ЛЕП. Для цієї мети служать розподільні шини, роз'єднувачі й вимикачі, що захищають устаткування від коротких замикань.

1.4 Принципові схеми ГЕС. Состав споруджень

Найбільш ефективне використання енергії водотока можливо при концентрації перепадів рівнів води на порівняно короткій ділянці. Для використання падіння рік, розподілених по значній довжині водотоку, прибігають до штучного зосередження перепаду, що може бути здійснено різними способами.

До принципових схем ГЕС ставляться:

1) Гребельна схема (рис.1.3, схема I).

Створення напорупередбачає підпір рівня ріки шляхом створення

греблі. Образующееся при цьому водоймищі використається як регулююча ємність, що дозволяє періодично створювати запаси води й більш повно використати енергію водотоку.

2) Дериваційна схема (рис.1.3, схеми II, III).

Вона дозволяє одержати зосереджений перепад шляхом відводу води із природного русла по штучному водоводу. Дериваційні ГЕС використають для створення напору штучні водоводы, залежно від типу які розрізняють ГЕС із безнапірної й з напірною деривацією.

У ГЕС із безнапірною деривацією (рис.1.5) відвід води здійснюється безнапірними водоводами, наприклад відкритим каналом.

ГЕС із напірною деривацією (рис.1.6) відвід води йде по напірних трубопроводах або по водоводу у вигляді напірного тунелю.

Комбінована схема (рис.1.3, схема III).

Передбачає створення напору, посредствам використання, як гребель, так і дериваційних споруджень. По розташуванню будинку ГЕС у складі гідровузла, здійсненого за гребельною схемою, розрізняє руслові й приплотинные будинку ГЕС.

Руслові будинки ГЕС характеризуються тим, що вони входять до складу водонапірних споруджень, і сприймає тиск води з боку верхнього б'єфа (рис.1.4).

Тому що в даному дипломному проекті розглядається приплотинная ГЕС, то на її особливостях зупинимося детальніше.

Приплотинное будинок ГЕС (мал.1.7) характеризуються тим, що воно розташовується за греблею, поблизу від її. Будинок ГЕС не сприймає тиск води, тому його конструкція не ограничива5ет напір, що визначається висотою греблі. Великий вплив на компонування робить тип греблі, тому що від висоти й ширини її по підошві залежить довжина напірних водоводов і компонування будинку ГЕС.

Проектована ГЕС відповідає схема I, це найпоширеніший варіант, коли будинок ГЕС перебуває за греблею. Водоприймач розташовується у верхньому б'єфі, а інші трубопроводи проходять під греблею, у залізобетонній галереї. (вставити схеми стор.18, 19).

Состав споруджень гідровузлів:

ГЕС входить до складу гідровузла-комплексу гідротехнічних споруджень, призначених для використання водних ресурсів. До складу гідровузла входять постійні, тимчасові й допоміжні спорудження.

Постійні спорудження гідровузлів:

Водопровідні й водоскидні спорудження призначені для створення підпору й утворення водоймищ, забезпечення пропуску води, а також скидання з верхнього б'єфа льоду, сміття й промыва насосів.

Енергетичні спорудження необхідні для виробітку електроенергії й розподілу її відповідно до вимог споживачів. До них відносять водоприймальні пристрої, водоводы, будинку ГЕС із основним енергетичним устаткуванням (гідротурбіни, генератори, трансформатори), а також допоміжним механічним і підйомно-транспортним устаткуванням; РЕПЕТУЮ, що складається з комплекту електричних апаратів і з'єднань між ними.

Тимчасові спорудження необхідні тільки на період будівельних робіт і підрозділяються на:

спорудження, що забезпечують пропуск витрат води ріки під час будівництва в обхід будівельних майданчиків й їхній захист від затоплення;

виробничі підприємства для забезпечення будівництва гідровузла.

Допоміжні спорудження:

Вони призначені для забезпечення нормальної експлуатації гідровузла й створення необхідних зручностей для обслуговуючого персоналу й членів їхніх родин.

Це житлові, культурно побутові, адміністративні й господарські будинки, дороги, водопостачання, каналізації й т.п.

2. Схема видачі потужності в систему

Гідроелектростанція на ріці "Т", установленою потужністю 54 МВт (2 гідрогенератори по 2х27 МВт), видає потужність у систему на напругу 110 кв по двох ланцюговий ЛЕП-110 кв. приєднаним урізанням в існуючу ЛЕП-110 кв.

Довжина приєднання до існуючої лінії 15 км і виконується проведенням АС-185/29 на металевих оцинкованих опорах (з умов вологості).

Параметри проведення АС-185/29 (10):

Таблиця 2.1 - Вихідні дані проведення