- •Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Національний технічний університет України
- •Проектування електричної частини електричних станцій та підстанцій
- •Передмова
- •Список скорочень
- •1. Стадії та зміст робіт при проектуванні електричних станцій та підстанцій
- •1.1. Основні стадії проектування
- •1.2. Зміст робіт пов'язаних з проектуванням електротехнічної частини електричної станції
- •1) Підготовка вихідної інформації.
- •2) Проектування головної схеми з'єднань електротехнічної підсистеми (частини).
- •3) Проектування електроустановки власних потреб
- •4) Розробка конструкцій розподільчих пристроїв рп
- •5) Проектування установки постійного струму.
- •1.3. Зміст робіт при проектуванні підстанцій
- •2. Споруди та інженерні комунікації електричної станції і їх розміщення
- •2.1. Вибір майданчика будівництва
- •2.2. Вибір місця розташування електричної станції
- •2.3. Дослідницькі роботи з вибору майданчика для будівництва електричної станції
- •2.4. Будівлі, споруди і комунікації
- •2.5. Загальні принципи компонування
- •3. Техніко-економічне обґрунтування прийнятих при проектуванні рішень
- •3.1. Загальні положення
- •3.2. Показники та критерії економічної ефективності капіталовкладень
- •3.2.1. Загальний підхід по визначенню показників економічної ефективності
- •3.2.2. Інтегральні показники
- •3.2.3. Елементарні показники
- •3.2.4. Вибір критерію і прийняття рішення для вибору варіантів схем електротехнічної частини електричної станції
- •3.3. Вихідні дані та нормативи
- •3.4. Грошові потоки
- •3.5. Невизначеність початкової інформації та ризик
- •3.6. Використання методу однокритеріальної оптимізації затрат
- •Прогнозовані ціни на паливо та тарифи на електричну і теплову енергію.
- •3.7. Визначення витрат на втрати енергії
- •3.8. Річні втрати електричної енергії в двохобмотковому трансформаторі
- •3.9. Річні втрати електричної енергії в трьохобмотковому трансформаторі
- •4. Проектування головної електричної схеми
- •4.1. Вибір схеми приєднання електричної станції до енергосистеми
- •4.2. Проектування структурної схеми
- •4.2.1. Загальні положення
- •4.2.2. Структурні схеми електростанцій районного типу
- •4.2.3. Структурна схема тец
- •4.2.4. Вибір трансформаторів структурної схеми (загальні положення)
- •4.2.5. Вибір трансформаторів для блочної схеми з’єднань
- •4.2.6. Вибір автотрансформаторів зв’язку
- •4.2.7. Вибір трансформаторів зв’язку генераторної та підвищеної напруги
- •4.2.8. Вибір трансформаторів на підстанціях
- •4.2.9. Визначення техніко-економічних показників структурної схеми електричної станції
- •4.3. Вибір доцільних способів обмеження струмів короткого замикання
- •4.3.1. Вибір струмообмежувальних засобів на електростанціях районного типу
- •4.3.2. Вибір струмообмежувальних пристроїв на генераторній напрузі тец
- •4.3.3. Вибір секційних реакторів
- •4.3.4. Вибір лінійних реакторів
- •4.3.5. Вибір струмообмежуючих засобів на підстанціях
- •4.4. Вибір електричної схеми розподільчих пристроїв
- •4.4.1. Класифікація схем
- •4.4.2. Вибір схем рп 6-10 кВ тец і підстанцій
- •4.4.3. Вибір електричних схеми розподільчих пристроїв підвищених напруг
- •4.4.4. Порядок розрахунку при виборі електричної схеми розподільчих пристроїв
- •Література
2.3. Дослідницькі роботи з вибору майданчика для будівництва електричної станції
Для визначення можливостей будівництва теплових і атомних електростанцій у намічених районах і для порівняння варіантів розміщення площадок будівництва попередньо проводять такі дослідження як:
інженерно-геологічні - визначення рельєфу місцевості, складу корінних і четвертинних відкладень на глибині до 50-100 м, характеристик водоносних шарів, дослідження фізико-геологічних процесів і явищ;
топографо-геодезичні - складання карт передбачуваної ділянки будівництва станції;
гідрологічні - оцінка водних ресурсів, визначення характеристик можливого джерела технічного водопостачання;
метеорологічні - визначення кліматичних даних і сейсмічної активності.
На базі проведених дослідницьких робіт складають вихідні дані, необхідні для проектування будівельної частини електростанцій, а саме: інженерно-геологічні розрізи по площадці, глибину залягання ґрунтових вод, нормативні значення тисків на ґрунт і глибини його промерзання, рельєф місцевості, сейсмічність району, стан навколишньої атмосфери, кліматичні характеристики - середньорічна кількість опадів, середньорічна тривалість періоду без морозу, найбільша висота сніжного шару і його маса на 1 м2 горизонтальної поверхні землі, розрахункові температури зовнішнього повітря - літня для розрахунку вентиляції і зимова для розрахунку опалення й таке ін.
Вибір самої площадки будівництва відповідно до норм роблять на основі техніко-економічного зіставлення найбільш доцільних (у природних умовах наміченого району) варіантів.
2.4. Будівлі, споруди і комунікації
На майданчику електростанції розміщають численні будівлі, споруди і прокладають інженерні комунікації (мережі).
До складу інженерних комунікацій входять: технологічні зв'язки (трубопроводи, водоводи, канали, лотки, транспортери палива і т.п.), електричні зв'язки (струмопроводи, кабелі і т.д.), транспортні шляхи (автомобільні і залізничні), комунікації загального призначення (водопровід і каналізація), опалювальна мережа, мережі електроосвітлення, зв'язку і сигналізації. Інженерні мережі (крім водопроводу і каналізації) виконують, як правило, наземними чи надземними. Підземні інженерні мережі як більш дорогі вимагають техніко-економічного обґрунтування. Наземні комунікації прокладають по поверхні землі, а надземні кріплять на естакадах або на низьких бетонних фундаментах - опорах шпального типу.
Розрізняють будівлі і споруди основного виробничого призначення і допоміжні. Будівлі і споруди основного виробничого призначення це: головний корпус, у якому розміщають основне і допоміжне устаткування; розподільчі пристрої генераторної і підвищеної (35 кВ і вище) напруг; РП власних потреб; будівлі циркуляційної води - насосна, градирні, бризкальний басейн; споруди паливного господарства - приймальне і розморожувальне устаткування, вугледробилка, завод вугільного пилу; спеціальні споруди для видалення і дезактивації радіоактивних відходів на АЕС.
Виробничий процес на електростанції вимагає, крім того, підсобних служб і господарства, що займають відповідні допоміжні будівлі і споруди, таких як: компресорну, електролізну, устаткування підготовки води, масляне господарство, азотно-кисневу станцію, лабораторії, майстерні, склади, адміністративно-побутовий будинок. З метою зниження капітальних витрат, зменшення площадки та внутрішніх комунікацій ряд будинків і споруджень поєднують у загальні корпуси і групи. Так, наприклад, для ТЕС і АЕС передбачають зведення об'єднаного допоміжного корпуса, що вміщає в себе устаткування підготовки води, електролізну, лабораторії, майстерні, частину складів і, нарешті, адміністративні і побутові приміщення.
Методи будівництва електростанцій і в першу чергу ТЕС. вимагають:
а) уніфікації будівельних виробів для всього набору будівель і споруд;
б) застосування будівельних виробів повної заводської готовності, не потребуючих додаткових опоряджувальних робіт;
в) застосування великоблочних конструкцій, що забезпечують повну збірність будівель і споруд.
Необхідність економії металу викликала заміни його іншими матеріалами. В даний час сталеві каркаси будівель і споруд електростанцій, де це можливо, замінені уніфікованими залізобетонними конструкціями. Для зовнішніх стін будинків застосовують великогабаритні панелі повної заводської готовності, що виключають виробництво опоряджувальних робіт на місці. Розроблено набір залізобетонних і архітектурно-будівельних деталей і створено їхній каталог. Усі процеси виготовлення будівельних елементів цілком перенесені на спеціалізовані заводи.
Використання уніфікованих будівельних елементів обумовило введення модульної системи прольотів і кроків конструкцій. Це означає, що розміри будинку у всіх трьох просторових вимірах повинні бути кратними визначеним числам, названим модулями. Так, наприклад, розміри прольотів головного корпуса і багатоповерхових будівель прийняті кратними 3 м (модуль дорівнює 3 м), а для одноповерхових будинків і споруджень модуль дорівнює 6 м. Крок колон для головного корпуса складає 12 м, а для інших будинків - 6 чи 12 м. Висотний модуль багатоповерхових виробничих будівель прийнятий рівним 0,6 м.
Оскільки спорудження електростанції ведуть чергами, то торцеві стіни головного будинку проектують пересувними. У конструкції тимчасової торцевої стіни котельного відділення ТЕС передбачають монтажний проріз, що закривається, а торцеву стіну бункеро - деаераторного відділення виконують збірно - розбірною. По всій довжині головного корпусу (котельного відділення на ТЕС) прокладають залізничну колію і двосторонній наскрізний проїзд для автотранспорту, електрокарів і тягачів. З обох торців головної будівлі - постійного і тимчасового - виконують залізничні в'їзди. Ворота постачають повітряними чи повітряно-тепловими завісами.
З обох кінців головного корпусу ТЕС і АЕС, а також у проміжках між блоками (через кожні два блоки) залишають місце для монтажних площадок. Їхні розміри визначаються експлуатаційними умовами проведення ремонту основного устаткування. На ГЕС монтажну площадку розташовують з боку тимчасового торця машинного залу і її розміри розраховують на ремонт одного гідроагрегата й одного головного підвищувального трансформатора з урахуванням черговості виконання робіт.
Опалення і вентиляцію виробничих приміщень проектують, керуючись установленими нормами на температуру і відносну вологість у робочій зоні. Для більшості виробничих приміщень, що обслуговуються, нормований діапазон температур повітря коливається від 10 до 33° С, а відносна вологість повітря повинна знаходитися в межах 60-20%. У приміщеннях, що не мають постійних робочих місць, температура повітря повинна бути не нижче 5-10 і не вище 33-40° С.
Тип опалення і вентиляції залежить від теплового режиму встановленого устаткування і наявності шкідливих виділень у навколишнє повітря. На електростанціях застосовуються наступні системи опалення: водяне, парове, електричне і повітряне. У складських приміщеннях, де зберігаються матеріали чи речовини нечуттєві до зміни температури, опалення не передбачають. Для цілей опалення і вентиляції будівлі ГЕС рекомендується використовувати тепловиділення від гідрогенераторів і електроустаткування, а там, де цього недостатньо, застосовувати електричне чи водяне опалення. При цьому враховують наявність у районі розташування ГЕС джерел централізованого теплопостачання.
Для вентиляції приміщень електростанцій використовують наступні її види: природну, аварійну витяжну, приточно - витяжну з природним рухом повітря, приточно - втяжну з примусовим рухом повітря. Найбільш ефективну приточно - витяжну вентиляцію з примусовим рухом повітря встановлюють у приміщеннях, що містять особливо шкідливі виділення, наприклад, у приміщеннях акумуляторної батареї, ртутній кімнаті, мазутній насосній, а також в приміщеннях, розташованих глибоко під землею і т.п.
При проектуванні будинків і споруд електростанцій повинні бути передбачені виробничо-протипожежні і господарсько-питні водопроводи і каналізація.
Освітлення приміщень з постійним перебуванням персоналу здійснюють газорозрядними лампами, а зовнішнє освітлення - газорозрядними і ксеноновими лампами. Освітлювальну мережу в будівлях і спорудах виконують чотирипровідною з напругою 380/220 В із заземленою нейтраллю. Для освітлення кабельних і теплофікаційних тунелів передбачають мережу напругою не вище 42В, а світильники встановлюють на висоті не менш 2,5 м.
Для підвищення індустріалізації монтажних робіт при спорудженні електростанцій доставку на площадку будівельних, технологічних і електротехнічних конструкцій здійснюють укрупненими монтажними блоками - контейнерами повної заводської готовності. На місці залишається тільки провести роботи з монтажу і стикуванню цих блоків. Так, наприклад, блок-контейнер електротехнічного пристрою являє собою легкий сталевий каркас з несучою нижньою рамою, на якій кріпиться електричне устаткування (шафи КРП, релейні панелі і т.п.). На період транспортування з заводу, спеціальної чи виробничо-комплектувальної бази блоки-контейнери закривають знімними щитами. Таким чином, каркас зі щитами служить одночасно опорною конструкцією і тарою для транспортування встановленого в ньому устаткування.
