Проектирование гидроэнергетической станции

Количество добавочных элементов

n_доб. = n - n_о = 125 - 108 =17 элементов.

3. Релейная защита

3.1 Общая часть

В энергетических системах на электрооборудовании электростанций, в электрических сетях и на электроустановках потребителей электроэнергии могут возникать повреждения и ненормальные режимы. Повреждения в большинстве случаев сопровождаются значительным увеличением тока и глубоким понижением напряжения в элементах энергосистемы. Повышенный ток выделяет большое количество тепла, вызывающее разрушения в месте повреждения и опасный нагрев неповрежденных линий и оборудования, по которым этот ток проходит. Понижение напряжения нарушает нормальную работу потребителей электроэнергии и устойчивость параллельной, работу генераторов и энергосистемы в целом. Ненормальные режимы обычно приводят к отклонению величин напряжения, тока и частоты от допустимых значений. При понижении частоты напряжения создается опасность нарушения нормальной работы потребителей и устойчивости энергосистемы, а повышение напряжения и тока угрожает повреждением оборудования и линий электропередачи.

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная и надежная робота современных энергетических систем. Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений защита выявляет и отключает от системы поврежденный участок, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов, повреждения. При возникновении ненормальных режимов защита выявляет их в зависимости от характера нарушения, производит операции, необходимые для восстановления нормального режима, или подает сигнал дежурному персоналу.

В современных электрических системах релейная защита тесно связана с электрической автоматикой, предназначенной для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питания потребителей. К основным, устройствам такой автоматики относятся: автоматы повторного включения (АПВ), автоматы включения резервы источников питания и оборудования (АВР) и автомат и частотной разгрузки (АЧР).

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) на блоках турбогенератор - трансформатор предусмотрен ряд основных и резервных устройств релейных защит от различного вида повреждений и ненормальных режимов работы.

3.2 Релейная защита блока гидрогенератора СВ-1280/145-68

Характеристика генераторов:

Р- 107 МВт;	S- 126 МВ?А;	U- 13,8 кВ;	cos ц- 0,85;
Iст..- 10200 А;	Iвозб.ном.- 1447 А;	Iвозб. х.х.- 777 А

1) От многофазных коротких замыканий (КЗ) в обмотке статора и на выводах турбогенератора - продольная дифференциальная токовая защита, действует без выдержки времени и производит полную остановку блока и действует на УРОВ.

2) От замыканий на землю в обмотке статора - защита напряжения первой и третьей гармоники без зоны нечувствительности, действует без выдержки времени и производит остановку блока, действует на УРОВ.

3) Поперечная дифференциальная токовая защита генератора выполняется с помощью одного реле тока, присоединенного к трансформатору тока, установленного в соединении между нейтралами параллельных ветвей. Защита действует без выдержки времени на отключение, аналогично дифференциальной продольной защите генератора. Это защита от КЗ между витками одной фазы обмотки статора генератора.

1) От внешних симметричных коротких замыканий в обмотке статора - одноступенчатая дистанционная защита с независимой выдержкой времени, имеет две ступени выдержки времени. Первая ступень обеспечивает дальнее резервирование выключателя ВН. Вторая ступень обеспечивает ближнее резервирование и действует на остановку турбины.

2) От внешних несимметричных КЗ и несимметричных перегрузок в обмотках статора - токовая защита обратной последовательности с интегрально-зависимой выдержкой времени. Интегральный орган действует без дополнительной выдержки времени на отключение выключателя ВН, с дополнительной выдержкой времени на остановку турбины. Орган-отсечка I имеет две ступени выдержки времени. Сигнальный орган действует на сигнал через выносное реле времени с выдержкой времени. Орган-отсечка II обеспечивает резервирование основных защит генератора, имеет одну ступень выдержки времени и действует на остановку турбины.

3) От симметричных перегрузок в обмотке статора - максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени, действует на сигнал.

4) От перегрузок током возбуждения в роторе - токовая защита с двумя ступенями интегрально зависимой выдержки времени. Защита предназначена для действия при перегрузках в аварийных режимах, а также при неисправностях в системе возбуждения генератора, вызывающих длительное протекание по обмотке ротора тока недопустимой величины. Защита действует на отключение трансформатора собственных нужд и гашение поля генератора и возбудителя.

5) От асинхронного режима при потере возбуждения - одноступенчатая дистанционная защита с независимой выдержкой времени, действует на отключение.

6) От повышения напряжения на выводах турбогенератора и трансформатора - максимальная защита напряжения с независимой выдержкой времени. Защита предназначена для предотвращения недопустимого повышения напряжения в режиме холостого хода или сброса нагрузки.

Паспортные данные трансформаторов: ТДЦ-125000/220

Sном. - 125000 кВ?А;	Uвн - 242 кВ;	Uнн - 13,8 кВ.	Uкз - 11%;
Iхх - 0,55%;	?Ркз - 380 кВт;	?Рхх - 120 кВт.

1) От всех видов КЗ в обмотке и на выводах трансформатора, включая витковые замыкания в обмотках - продольная дифференциальная токовая защита с циркулирующими токами, действует без выдержки времени на полную остановку блока.

2) От замыканий внутри бака маслонаполненного трансформатора, сопровождающихся выделением газа - газовая защита, с двумя ступенями действия, без выдержки времени, на полный останов блока и пожаротушение.

От внешних коротких замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью - токовая защита нулевой последовательности с независимой выдержкой времени. Имеются две ступени выдержки. Первая ступень - ускорения, действует на полный останов блока; вторая ступень - на отключение секционного выключателя. Второй комплект защиты также состоит из двух ступеней. Первая ступень действует на отключение выключателя высшего напряжения, вторая ступень - на остановку турбины.

3.3 Расчет уставок защит

Защита выполняется трехфазной, трехрелейной с реле типа ДЗТ-11/5, имеющим рабочую обмотку W_раб =144 витка. Для защиты используются трансформаторы тока, установленные на линейных выводах генератора. Максимальное значение первичного тока небаланса в установившемся режиме протекания через трансформаторы тока внешнего максимального тока

где - коэффициент однотипности трансформаторов тока;

- полная погрешность трансформаторов тока.

определяется максимальным током внешнего КЗ:

Рабочая магнитодвижущая сила (МДС) определяется при протекании по рабочей обмотке тока небаланса:

где - коэффициент отстройки;

- коэффициент трансформации трансформатора тока со стороны линейных выводов генератора;

- число используемых витков рабочей обмотки.

Защита осуществляется токовым реле с высоким коэффициентом возврата типа РТВК и реле времени и действует на сигнал. Ток срабатывания защиты:

где - коэффициент отстройки;

- коэффициент возврата реле РТВК.

Выдержка времени согласуется с защитами, действующими на отключение.

Защита осуществляется с помощью блока-реле РЗР-1М. Блок-реле содержит следующие элементы:

1) входное преобразовательное устройство;

2) сигнальный орган, срабатывающий без выдержки времени;

3) пусковой орган, срабатывающий без выдержки времени;

4) интегральный орган, действующий с двумя ступенями выдержки времени в зависимости от накопления тепла в обмотке возбуждения при перегрузке и охлаждения после перегрузки.

Во входном преобразующем устройстве настройка осуществляется так, чтобы:

где - вторичный номинальный ток ротора, равный ;

- первичный номинальный ток ротора;

- коэффициент трансформации;

- номинальный ток устройства РЗР, равный 2,5 А.

Сигнальный орган. Диапазон регулировки уставки 1,0 - 1,2 номинального тока возбуждения. Рекомендуемая уставка 1,05. Выдержка времени 10 сек.

Пусковой орган. Диапазон регулировки уставки 1,05 - 1,25 от номинального тока возбуждения. Рекомендуемая уставка 1,1.

Интегральный орган. Изменение уставок интегрального органа не производится.

В качестве пускового органа используется реле напряжения РН-58/200 с коэффициентом возврата . Для блокировки защиты используется реле тока типа РТ-40/Р. Реле напряжения включается на межфазное напряжение трансформатора напряжения на выводах генератора.

Для защиты от витковых замыканий в обмотке статора с двумя параллельными ветвями применяют односистемную поперечную дифференциальную защиту, реагирующую на разность суммарных токов трех фаз в указанных параллельных ветвях.

Эта защита реагирует на замыкания между ветвями одной фазы, между ветвями разных фаз и между витками одной ветви.

Защита выполняется на токовом реле типа РТ-40 с фильтром высших гармоник.

Ток срабатывания защиты при проектировании, принимается:

где - коэффициент трансформации трансформатора тока принимается равным 1500/5.

Защита, реагирующая на сопротивление на выводах генератора, выполняется с помощью реле сопротивления с круговой характеристикой.

Для предотвращения срабатываний реле при нарушениях синхронизма его круговая характеристика смещается. Это смещение принимается равным:

с тем, чтобы обеспечить срабатывание реле при асинхронном режиме генератора с нагрузкой.

Диаметр окружности характеристики принимается равным:

Угол максимальной чувствительности:

Для отстройки от срабатываний при нарушении динамической устойчивости и асинхронном ходе в системе защита выполняется с выдержкой времени 1 - 2сек.

Для защиты от потери возбуждения используется второе реле сопротивления комплекта КСР-2 (на первом выполняется дистанционная защита от симметричных КЗ). Оно включается на разность токов и напряжение .

Для предотвращения излишних срабатываний при внешних несимметричных КЗ в ее выходной цепи предусматривается блокировка от сигнального органа ступенчатой токовой защиты обратной последовательности.

Защита ДЗТ-21 предусматривается на трансформаторах блоков в качестве основной защиты от всех видов КЗ. Обладает высокой чувствительностью благодаря применению для отстройки от токов включения сочетания время импульсного принципа и торможения током второй гармоники. Комплектно с защитой ДЗТ-21 могут поставляться два типа автотрансформаторов для расширения диапазона выравнивания токов плеч защиты.

Расчет защиты начинается с определения номинальных токов защищаемого трансформатора во вторичных цепях трансформаторов тока по выражению:

где - номинальный ток трансформатора;

- коэффициент схемы;

- коэффициент трансформации трансформаторов тока, равен 2000/1.

Тогда номинальный ток трансформатора:

I_в.в. = (S_ном / v3•U_ном)•(k_сх / k_I) = (125•10⁶/v3•220•10³)•(v3/(2000/1)) = 0,28 А.

Так как значение для плеча защиты выходит за пределы диапазона

номинальных токов трансформатора тока (2,5 - 5 А) более чем на 0,5А, то в этом плече необходима установка повышающего автотрансформатора.

Коэффициент трансформации автотрансформатора:

где - номинальный ток ответвления, присоединяемого к защите .



Ток, подающийся на защиту:

Для плеча защиты выбираем ответвление № 6 с .

Минимальный ток срабатывания защиты определяется по выражению:

.

.

Номинальный ток трансформатора во вторичных цепях со стороны генераторного напряжения равен:

I_вн = (125•10³/v3•20) • (1/(2000/5)) = 9,03 А.

В этом плече необходима установка понижающего автотрансформатора с k_I.ПТР = 2;

I_{отв.раб.рас} = 9,03/2•(2,5/2,94) = 3,84 А.

Номинальный ток трансформатора во вторичных цепях со стороны ТСН:

.

I_в.тсн = (125•10³/v3•20) • (1/(3000/5)) = 6,02 А.

В этом плече необходима установка понижающего автотрансформатора с k_I.ПТР = 2;

I_{отв.раб.рас} = 6,02/2•(2,5/2,94) = 2,56 А.

Для плеча защиты выбираем ответвление № 6 с I_ном = 2,5 А.

Выбираем уставку реле .

В защите трансформаторов блоков используется одна цепь процентного торможения. При этом ответвление трансформатора тока ТТ1 выбирается по условию:

.

Выбираем ответвление № 4 с .

Для трансформатора тока при одной цепи торможения:

,

.

Для выбора уставки коэффициента торможения определяется расчетный ток небаланса:

Составляющая обусловлена погрешностями трансформаторов токов и рассчитывается по выражению:

,

где - коэффициент, учитывающий переходный процесс;

- коэффициент однотипности трансформаторов тока;

- относительное значение полной погрешности трансформаторов тока;

,

.

Ток обусловлен неточностью выравнивания токов в плечах защиты.

где - расчетное значение номинального тока ответвления;

- номинальный ток выбранного ответвления;

- коэффициент токораспределения.

I'''_нб = ((3,84- 3,75)/ 3,84) • 1 • 77,1 = 1,807 А.

I_нб.рас* = 7,71 + 1,807 = 9,517 А.

Используется реле типа РГЧЗ-66. Газовое реле содержит два элемента - сигнальный и отключающий. Сигнальный элемент срабатывает при повреждениях, сопровождающихся слабым газообразованием после накопления определенного объема газа в реле. При значительном повреждении, вызывающем бурное выделение газа, повышается давление внутри бака и создается переток масла в сторону расширителя, воздействующий на отключающий элемент. Последний срабатывает при превышении заданной скорости потока масла. При этом газ из бака трансформатора попадает в газовое реле и вызывает срабатывание сигнального элемента позже действия отключающего элемента.

Защита выполняется двухступенчатой с двумя комплексами токовых защит с разными значениями тока срабатывания. Каждый комплект выполняется с одним реле тока, присоединенными к трансформатору тока в цепи заземления трансформатора, и реле времени с двумя выдержками времени.

Первичный ток срабатывания комплекта I выбирается по меньшему из двух условий:

, ,

,

,

где - минимальный первичный ток срабатывания защиты линий;

- коэффициент токораспределения.

Выдержка времени для действия по цепи ускорения .

Выдержка времени на деление принимается большей из рассчитанных по двум условиям:

,

.

Выдержка времени первой ступени комплекта I:

.

Выдержка времени второй ступени комплекта II:

.

Синхронизация - процесс подгонки условий и включение генераторов на параллельную работу с сетью. Применяется ручная и автоматическая точная синхронизация.

Условия параллельной работы :

1. Равенство U_г и U_с по величине и фазе (точность 1,5-2%);

2. Равенство f_г и f_с (точность в пределах 0,15 Гц)_.

Синхронизация генераторов осуществляется автосинхронизатором SA:

- по напряжению U_АВС 1ТН-Г и U_АВ ТН-Т посредством подгонки напряжения АРВ генератора.

- по частоте воздействием на МИЧ-МИМ регулятора скорости.

После выполнения вышеуказанных условий подается импульс на включение генераторного выключателя.

В схемах релейных защит и автоматики предусмотрено также применение противоаварийной автоматики с воздействием на выключатели, таких как:

АПВ - Автоматическое повторное включение.

АЧР - Автоматическая частотная разгрузка.

УРОВ - Управление резервированием отключения выключателей.

АОПЧ - Автоматическое ограничение повышения частоты.

АВР - Автоматическое включение резерва

4. Экономическая часть

4.1 Экономическая оценка эффективности инвестиций

В экономической части проекта рассматривается экономическая и финансовая состоятельность предприятия. Расчет проводится для расчетного периода, включающего период строительства, освоения и нормальной эксплуатации предприятия. В качестве исходных данных для расчета необходимо иметь данные по капиталовложениям, издержкам производства, источникам финансирования.

В условиях рыночной экономики решающим условием финансовой устойчивости предприятия является эффективность вложения капитала в тот или иной инвестиционный проект.

Поскольку капиталовложения всегда ограничены финансовыми возможностями предприятия, а достижение результата отдалено во времени, возникает необходимость планирования инвестиционных решений и оценки экономической эффективности путем разработки инвестиционного проекта.

Инвестиционный проект - это комплексный план создания производства с целью получения экономической выгоды.

Экономическая оценка эффективности инвестиций проектируемых объектов заключается в сопоставлении капитальных затрат по всем источникам финансирования, эксплуатационных издержек и прочих затрат с поступлениями, которые будут иметь место при эксплуатации рассматриваемых объектов.

В качестве основных показателей и критериев финансово-экономической эффективности инвестиций в условиях рыночных отношений используются простые критерии:

· движение потоков наличности;

· чистая прибыль;

· рентабельность инвестиций;

· срок окупаемости капиталовложений;

· срок предельно возможного полного возврата банковских кредитов и процентов по ним.

Интегральные критерии:

· чистая современная стоимость;

· внутренняя норма рентабельности;

· срок возврата капитала;

· суммарные или интегральные затраты.

Расчет по каждому из критериев проводится для расчетного периода, который охватывает инвестиционную и производственную стадии инвестиционного цикла.

Расчетный период (срок жизни проекта) - это период времени, в течение которого инвестор планирует отдачу от первоначального вложения капитала. Его можно представить в виде временной оси, включающей периоды, отличающиеся характером затрат и доходов.

Расчетный период принимается обычно равным сроку службы наиболее важной части основного капитала. При этом стоимость тех частей основного капитала, которые имеют большой срок службы, определяется по их ликвидной стоимости. Необходимо также учитывать замену тех частей основного капитала, срок службы которых меньше принятого расчетного периода.

Непосредственным объектом экономического и финансово анализа являются потоки платежей, характеризующие процессы инвестирования и получения доходов в виде одной совмещенной последовательности. Результирующий поток платежей формируется, как разность между чистыми доходами от реализации проекта и расходами в единицу времени.

Под чистым доходом понимается доход, полученный в каждом временном интервале от производственной деятельности, за вычетом всех платежей, связанных с его получением (издержками на оплату труда, сырье, налогами и другими). При этом начисление амортизации не относится к текущим затратам(издержкам).

Определение срока окупаемости капиталовложений производится последовательным суммированием величины чистого дохода в стабильных ценах (без учета инфляции) по годам расчетного периода до того момента, пока полученная сумма не сравняется со значением суммарных капиталовложений.

4.2 Бизнес-план проектируемой ГЭС

Задачей проекта является разработка и сооружение гидроэлектростанции на реке Вилюй мощностью 360мВт. ГЭС включает в себя 4 агрегата по 90мВт. В состав ГЭС входит следующее оборудование:

· 4 генератора СВ-1280/145-68

· 4 турбины типа ПЛ-30-В-750

· 3РУ-220 кВ.

Электростанция предназначена для электроснабжения крупного промышленного района. Общая электрическая нагрузка потребителей в системе размещения составляет примерно 6000 МВт. Станция связана с системой по линии электропередачи напряжением 220 кВ.

Анализ рынка сбыта электроэнергии:

· осваиваемые и существующие месторождения полезных ископаемых;

· города, поселки Мирнинского районов;

· нагрузка промышленных предприятий.

Все финансово-экономические расчеты, связанные с реализацией энергетической продукции потребителям, выполнены в российских рублях, как в базовых ценах уровня 2001 года, так и с учетом некоторой условно принятой монотонной величиной темпа роста инфляции в расчетном периоде.

План производства:

Мощность предприятия, ее изменяется по годам, затраты приведены в таблице

Установленная мощность ГЭС - 360 МВт. Срок строительства в соответствии со строительными нормами равен восьми годам. Пуск первого энергоблока планируется на сорок девятом месяце с начала строительства. Шаг ввода последующих блоков - двенадцать месяцев. Расход электроэнергии на собственные нужды составляет 3,5 % от номинальной мощности блоков.

В соответствии с нормами освоения введенных энергомощностей была определена годовая программа отпуска электроэнергии с шин ГЭС.

Проектируемая ГЭС в дальнейшей перспективе может быть расширена для покрытия возрастающих электрических нагрузок потребителей. Для этого часть свободных средств (нераспределенной прибыли, амортизационных отчислений, резервов) от эксплуатации энергетического объекта может быть направлена на строительство либо последующих очередей ГЭС, либо самостоятельных энергетических объектов.

К установке на ГЭС принято современное, высокоавтоматизированное оборудование, что обеспечивает высокий уровень надежности энергоснабжения.

Ремонт части оборудования, арматуры и трубопроводов выполняется силами персонала ГЭС, включаемого в штатное расписание. Особо сложные работы выполняются с привлечением персонала специализированных ремонтных организаций.

Для осуществления строительства и эксплуатации новой ГЭС привлекается акционерная компания «Алроса».

Проектируемая ГЭС будет входить в ЗАО «Алроса» - Алмазы России, она будет напрямую подчиняться президенту компании, и созданной энергетической системе Западной Якутии.

Экологическая информация:

Проектируемая ГЭС, располагается ниже действующей Вилюйской ГЭС-1;2, поэтому затопления и подтопления жилых зон и плодородных земель не предвидится. Общая площадь созданного моря будет 20км²; с глубиной водохранилища 12м.

Финансовый план:

Величина системного тарифа на шинах акционерного предприятия, производящего электроэнергию, в основном расчетном варианте принята в размере 0,30 руб./(кВт ч).

4.3 Технико-экономические показатели ГЭС

Для оценки экономической эффективности ГЭС проектируемой, необходимо рассчитать ряд некоторых технико-экономических показателей, наиболее важными из которых являются удельные капитальные затраты и себестоимость производства электроэнергии. Капитальные затраты определяются из сметной стоимости строительства объекта. Гидротехнические объекты, к которым относятся гидроэлектростанции, отличаются большей индивидуальностью как в конструктивном отношении, так и пол условиям и методам строительства. Поэтому для каждого гидротехнического объекта наряду с использованием типовых строительных норм и правил (СНИП) всегда оказывается необходимо привязывать к местным условиям единые районы единичные расценки (ЕРЕР). Допустимо также использовать укрупненные показатели стоимости (УПС).

Сметно-финансовый расчет по ГЭС (СФР) состоит из двух частей:

· раздел А - капиталовложения в промышленное строительство

· раздел В - капиталовложения в жилищно-гражданское строительство.

При использовании водотока только в энергетических целях, капиталовложения, относимые на гидроузел, равны капиталовложениям, относимым на энергетику. Учитывая дальнейшее использование жилищно-бытовых объектов не только для энергетики, допустимо стоимость их сооружений не включать в искомые капиталовложения.

Для оценки стоимости оборудования воспользуемся укрупненными показателями сметной стоимости основного гидроэнергетического оборудования, в зависимости от мощности агрегатов и напора. При мощности агрегатов 90МВт и напоре 30м. Удельная стоимость с учетом монтажных работ (турбины, генераторы, и электрическое оборудование) составляет 2000тыс. руб/кВт.

1. Капиталовложения в ГЭС:

К_вл=К_уд·Р_уст=2000·360·10³=720млн.руб.

2. Годовая выработка электроэнергии

W_{э/э год}=Р_у·h_у=360·5000=1800·103 МВтч/год

3. Годовой отпуск электроэнергии

W_{э/э год}=(1-К_сн) W_{э/э год}=(1-0,089)·1800·10³

W_{э/э год}=1639,8·10³МВтч/год

4. Ежегодные издержки производства на ГЭС определяют себестоимость выработанной и отпущенной электроэнергии. Они состоят из затрат на амортизацию, заработную плату и прочих расходов. Величина амортизационных отчислений зависит от состава основных фондов и действующей нормы амортизационных отчислений.

Ежегодные издержки

И_год=И_а+И_з/пл+И_проч

Издержки на амортизацию

И_а=0,035·кВл=0,035·720=25,2млн.руб.

Издержки на заработную плату

И_з/пл=И_{з/пл.осн.}+И_{з/пл.доп.}+И_{соц.отч}

И_{з/пл.осн.}=W_чел·Р_уст·Ф_{чел/мес}=114·15000·12=20,52млн.руб.

где 114 - численность персонала ГЭС

Ф_{чел/мес} - среднемесячная з/пл=15000руб.

Дополнительные з/пл.

И_{з/пл.доп}=0,12·И_{з/пл.осн}=0,12·20,52=2.46млн.руб.

Издержки на социальные нужды

И_{соц.отч}=И_отч(И_{з/пл.осн}+И_{з/пл.доп})=0,356(20,52+2,46)=И_{соц.отч}=8,85млн.руб.

Итого:

И_з/пл=20,52+2,46+8,85=31,85млн.руб.

Прочие затраты

И_пр=0,3(И_ам+И_рем+И_з/пл)= 0,3(25,2+10,08+И_з/пл)=20,13млн.руб.

И_рем=К_рем·И_ам=0,4·25,2=10,08млн.руб.

Всего годовые эксплуатационные затраты

И_год=И_ам+И_з/пл+И_рем+И_пр;

И_год=25,2+51,83+10,08+20,13=87,24млн.руб.

Для наглядных структур годовых эксплуатационных затрат сводим в таблицу 4.1.

Статьи затрат	млн.руб.	%
Иам. Ирем. Из/пл. Ипроч. Итого общие затраты	25,2 10,08 31,83 20,13 87,24	28,9 11,6 36,6 23 100

Годовые затраты на электроэнергию

Себестоимость отпущенной электроэнергии

Э_э/э=И_год.э/э/W_{отп.год}=87,24·10⁶/1639,8·10⁶=0,05руб/кВт·ч

Распределение капиталовложений по годам строительства, ввод мощности в период освоения и эксплуатации.

Расчет величины основных фондов средств по годам.

Год	Капитал вложения по годам строительства	Ввод мощности	Освоение основных средств
	%	млн.руб.	МВт	млн.руб.
За период 1 2 3 4 5 6	100 20 25 35 20 - -	720 144 180 252 144 - -	360 - - - 90 270 360	720 - - - 180 540 720

Некоторые показатели производственно-хозяйственной деятельности эл. станции

год	Число ввод. агрегат	Годовой отпуск продукции	Объем реализованной продукции	Годовые издержки производства
Т	m	Wотп.год·106кВт.ч	РПэ·106руб.	И?·106 руб.	Иам·106 руб.	И?·106 руб.
1 2 3 4 5 6	0 0 0 1 3 4	- - - 409,95 1229,85 1639,8	- - - 122,985 366,94 491,94	- - - 21,81 65,43 87,24	- - - 6,3 18,9 25,2	- - - 15,51 46,53 62,04
7 8	4 4	1639,8 1639,8	491,94 491,94	87,24 87,24	25,2 25,2	62,04 62,04

В общем случае проект эффективен, если сумма результатов ?Р (доходов) больше суммы затрат ?З (расходов), т.е. условием абсолютной эффективности проекта является положительная разница (эффект)

Э=?Р-?З

В работе под результатами понимается объем реализованной продукции РП за вычетом ежегодных затрат (издержек) И, т.е. балансовая прибыль.

П_р^б=РП-И

После изъятия из балансовой прибыли налогов и обязательных платежей Н у предприятия остается чистая прибыль.

П_р^ч =П_р^б-Н

Амортизационные отчисления И_ам, являются составной частью ежегодных издержек И, однако они после реализации продукции поступают на счет предприятия и постоянно накапливаются, что позволяет считать их доходом предприятия (или прибылью). Поэтому к чистой прибыли следует добавить величину амортизационных отчислений.

П_р^'ч =П_р^ч +И_ам

Под затратами в работе понимаются ежегодные капитальные вложения К_вл, которые могут осуществляться в течение нескольких лет.

Итак, для определения эффективности проекта (или эффекта от его реализации) Э, следует сравнить его ежегодную чистую прибыль, включающую амортизации, с ежегодными капитальными затратами , иными словами, определить чистый доход предприятия.

Э=П_р^'ч - К_вл = ЧД

Рассчитывая эти показатели для каждого года, можно выяснить, на который год капиталовложения окупятся за счет чистой прибыли, т.е. когда

П_р^'ч ? К_вл, ЧД ? 0.

Этот прием называется определением простого срока окупаемости.

При этом принимаются следующие допущения: цены по годам расчетного периода не меняются, а вся чистая прибыль расходуется только на капиталовложения. Кроме того не учитывается влияние фактора времени, т.е. равные суммы дохода, полученные в разные годы, считаются равноценными. Финансовые показатели деятельности предприятия называются денежными потоками (З, И, П_Р, К_вл, ЧД)

Экономическая эффективность проекта по критерию чистого дисконтированного дохода.

год	Коэф-т дискон-тиро-вания	Чистая прибыль с амортизацией	Капиталовложения	Чистый дисконтированный доход
t		Пр'ч			Квл			?Пр'ч /(1+Е) - ?Квл/(1+Е)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	0,909 0,826 0,751 0,683 0,621 0,564 0,513 0,467 0,424 0,386 0,351 0,319 0,290	- - - 72,06 216,18 288,25 288,25 288,25 288,25 288,25 288,25 288,25 288,25	- - - 49,22 134,25 162,157 147,87 134,61 122,22 111,26 101,18 91,95 83,59	- - - 49,22 183,47 346,04 493,91 628,52 750,74 862 963,18 1055,13 1138,72	144 180 252 144 - - - - - - - - -	130,9 148,7 189,3 98,4 - - - - - - - - -	130,9 279,6 468,9 567,3 - - - - - - - - -	-130,9 -279,6 -468,9 -518,08 -383,83 -221,26 -73,39 61,22 183,44 294,7 395,88 487,83 571,42
14 15	0,263 0,239	288,25 288,25	75,81 68,89	1214,53 1283,42	- -	- -	- -	647,23 716,12

Показатели, связанные с реализацией продукции, имеют место с начала периода освоения и до конца расчетного периода.

Срок окупаемости проекта

Соответствующая ей деятельность

Учет фактора времени позволяет определить эффективность проекта за длительную перспективу, т.е. показать, когда инвестору будут возвращены вложенные средства.

При этом необходимо учесть влияние следующих факторов:

· разновременность капиталовложений (т.е. вкладываемых в разные годы на протяжении всего периода строительства);

· разной ценности денежных потоков по мере отдаления реализации проекта от момента начало вложения в него инвестиций (будущие инвестиции сегодня оцениваются иначе, чем в года их вложения);

· инфляции, т.е. уменьшение цен в зависимости от общей экономической ситуации.

В данной работе учитываются первые два фактора. Инфляция не рассматривается из-за трудностей учета разных темпов ее для тарифов и капитальных затрат. Для учета фактора времени, т.е. для более достоверной оценки эффективности проекта, применяются дисконтированные показатели. Они учитывают разную ценность денежных потоков в течение расчетного периода. Для того чтобы сегодня принять решение об эффективности проекта, который должен осуществляться в будущем за достаточно длительный срок, необходимо откорректировать «простые» годовые и интегрированные по годам показатели.

Процедура приведения разновременных платежей и дата начала процесса инвестирования - называется дисконтированием. При этом имеется в виду, чем позже вкладываются средства, тем они менее ценны для настоящего момента (термин «дисконтирование» означает уценку средств).

Дисконтирование осуществляется умножением текущих годовых потоков на коэффициент произведения , где Е- показатель дисконтирования (ставка дисконта) - предполагаемая ставка за пользованием инвестициями. Она обычно применяется равной ссудному проценту. Чаще всего для расчетов Е=0,1(10% годовых), t - текущий год расчетного периода.

Полученные величины денежных потоков (например К_вл·) называются дисконтированными, в отличие от приведенных к концу расчетного периода, когда потоки называются компаундированными, т.е. накопленными, капитализированными (например К_вл ·(1+Е)^t).

Один из методов использования дисконтированных потоков для определении эффективности проекта называется методом чистого дисконтированного дохода (ЧДД) или чистой дисконтированной стоимости (ЧДС). Как известно, чистый доход равен разнице между чистой прибылью и капиталовложениями.

ЧДД (ЧДС) определяют по годам как разницу между дисконтированной стоимостью капиталовложений.

ЧДД_t - можно назвать простым чистым дисконтированным доходом, т.е. только для данного года t.

Положительное значение ?ЧДД_t за какой-либо период позволяет считать проект эффективным отрицательно-убыточным, т.е. условием эффективности проекта считается ?ЧДД_t ? 0.

Определим индекс доходности проекта за весь период как отношение чистой дисконтированной прибыли за период к сумме дисконтированных капиталовложений за тот же период:

Произведем проверку эффективности проекта строительства ГЭС:

1. Срок окупаемости проекта 7 лет

2. Показатель рентабельности капиталовложения

3. Чистый дисконтированный доход

ЧДД=716,12млн.руб

4. Индекс доходности

5. Срок возврата инвестиций 8 лет

Основные технико-экономические показатели сведем в таблицу 5.6.

Показатели	Значения
Турбины Генераторы Уст. мощность, Мвт Выработка Эл энергии ,% Отпуск Эл энергии с шин, кВт.ч. Себестоимость эл. энергии, коп/кВт.ч. Срок окупаемости Квл., год Рентабельность Квл ,%	4 х ПЛ30-В-750 4 х СВ-1280/145-68 360 1800·106 1639,8·106 5 8 29

Для оценки эффективности проекта строительства электростанции были рассчитаны следующие показатели:

Простой срок окупаемости проекта Т_ок - срок окупаемости вложенных инвестиций, за счет полученной прибыли от хозяйственной деятельности (без учета фактора времени) Т_ок=8 лет, что говорит о эффективности проекта.

Показатели рентабельности капиталовложения R - как отношение средней чистой прибыли к суммарным капиталовложениям R=29%, что также говорит о эффективности проекта.

Чистый дисконтированный доход ЧДД - превышение чистой прибыли над суммарными капиталовложениями в проект, с учетом улучшения себестоимости денежных потоков во времени - за весь срок жизни проекта ЧДД = 716,22 млн.руб., что можно считать неплохим показателем.

Индекс доходности б_д - отношение чистой прибыли к суммарным инвестициям также с учетом времени б =2,2 >1 согласно этому показателю проект считается эффективным. Срок возврата инвестиций, год, когда ЧДД ? 0

В результате анализа основных показателей проекта, можно считать проект эффективным. Улучшить эффективность проекта можно: повышением тарифных ставок, снижением налоговых отчислений (при расчете 35%).

4.4 Организационная структура управления ГЭС

Функции персонала.

1. Общее руководство и юристконсультация.

2. Общее делопроизводство.

3. Хозяйственное обслуживание.

4. Комплектование кадров.

5. Анализ и формирование технико-экономических показателей, наука и новейшие технологии охраны окружающей среды, стандартизация предприятия.

6. Технико-экономическое планирование, организация труда и заработной платы.

7. Бухгалтерский учет, отчет финансовой деятельности.

8. Материально-техническое снабжение.

9. Комплектация оборудования.

10. Надзор за эксплуатацией и соблюдением Т.Б.

11. Проектно-конструкторские разработки.

12. Эксплуатация и ремонт гидротурбин и вспомогательного оборудования.

13. Эксплуатация и ремонт гидротехнического оборудования и зданий.

14. Эксплуатация и ремонт электротехнического оборудования.

15. Оперативное, техническое обслуживание и ремонт средств диспетчерского и технологического управления (СДТУ),

16. Эксплуатация и ремонт средств релейной затраты и автоматики.

17. Изоляция, испытания, защита от перенапряжений.

18. Оперативная работа.

19. Оперативное, техническое обслуживание и ремонт подстанций.

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Основные положения

Все правовые вопросы охраны труда решаются на основе Конституции России, «Охрана здоровья трудящихся, обеспечение безопасности условий труда, ликвидация профессиональных заболеваний и производственного травматизма составляет одну из главных задач государства».

Безопасность жизнедеятельности в машинном зале ГЭС регламентируются несколькими документами: ПТБ в электроустановках, ПУЭ, СНиП, санитарными нормами проектирования промышленных зданий, и пр.

Анализ аварийности и производственного травматизма показывает, что опасность для жизни и здоровья производственного персонала возникает только при нарушении ПТБ и ПУЭ. Данные нарушения возникают в основном при ведении ремонтно-монтажных работ. Первым и основным приёмом уменьшения травматизма и аварийности является постоянное совершенствование, обновление технических знаний персонала, связанных не только с правильной и экономичной эксплуатацией оборудования, но прежде всего с безопасной эксплуатацией.

5.2 Общая характеристика опасных и вредных производственных факторов

Опасные и вредные факторы	Источники, места, причины возникновения факторов	Нормируемые параметры, ссылка на литературу	Основные средства защиты
1. Вибрация	Машзал, от работающих генераторов	Lн = 75-90 дба	Обувь на вибрационной подошве
2. Шум	компрессорная	Lн = 85 дба	Компрессорные установки монтируются в специальном помещении
3. Пары Н2SO4	Помещения АБ	2мг/м3	Приточно-вытяж-ная вентиляция
4. Электрический ток	Работающее оборудование, токоведущие части	RN = 0,5м Uном. = 400 В	Защитное заземление, ограждение, индивидуальные средства защиты
5.Электромагнитное излучение	Работающее оборудование	Н - 5 кВ/м	Защитные экраны

Анализ потенциально вредных и опасных производственных факторов производится в соответствии с ГОСТ-120.003-74 по каждой позиции производственного процесса ГЭС. Основные средства защиты от этих факторов выбираются в соответствии с требованиями ГОСТ-12.4.011-89. Результаты анализа и принятые средства защиты, значения нормативных уровней вредных факторов сведены в таблицу 6.1.

5.3 Расчет внутреннего освещения машзала

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение помещений, оказывает положительное воздействие на работающих, способствует повышенной эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.

При проектировании к производственному освещению предъявляются следующие требования:

1. Поддержание на работах местах освещенности соответствующей характеру зрительной работы;

2. Обеспечение равномерного распределения яркости на рабочей поверхности и окружающих предметах;

3. Обеспечения отсутствие в поле зрения рабочих резких теней;

4. Обеспечение постоянства освещенности во времени;

5. Подбор необходимого спектрального состава светового потока;

6. Осветительные установки должны быть удобные и простые в эксплуатации, долговечны, эстетичны и электробезопасны.

Освещение делится на две основных группы: естественное и искусственное.

Естественное освещение помещений происходит через световые проемы (окна) в стенах здания. Оно характерно тем, что создаваемая в помещении освещенность изменяется в зависимости от времени дня, времени года и метеорологических факторов в чрезвычайно широких пределах.

В здании машзала предусмотрены оконные проемы для естественного освещения, но оно будет дополняться искусственным освещением. При выборе схем питания освещения зданий должны учитываться:

1. требуемая степень надежности питания;

2. регламентированные уровни и колебания напряжения у источников питания;

3. простота и удобства эксплуатации;

4. требования к управлению освещением;

5. экономичность к установке.

В практике проектирования осветительных установок используют два основных метода расчета: точечный и метод коэффициента использования.

Воспользуемся методом коэффициента использования.

В соответствии со СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» минимальная освещенность должна быть не менее 250 лк.

Отношение полезного потока, падающего на освещаемую поверхность, ко всему потоку ламп называют коэффициента использования:

Коэффициент использования определяется размерами помещения, высотой подвеса светильников, коэффициентами отражения потолка и стен, кривой светораспределения и к.п.д. светильника. По справочной литературе принимаем коэффициента использования равным 0,95.

Полезный световой поток распределяясь по площади S создает на ней среднюю освещенность :

Так как нормируется не средняя, а минимальная освещенность то для перехода к вводят коэффициент минимальной освещенности, значение которого принимают равным 1,1-1,15.

С учетом коэффициента запаса к_з учитывающий старения лампы и загрязнения осветительной арматуры, и минимальной освещенности z, окончательная формула принимает вид:

Расчет освещенности сводится к определению светового потока лампы или числа светильников. В данном случае необходимо определить световой поток одной лампы из формулы:

Определяем площадь освещаемой горизонтальной поверхности :

Для эффективного расположения ламп по площади принимаем в количестве штук

Коэффициент минимальной освещенности принимаем .

Коэффициентом запаса принимаем равный (для светильников с газоразрядными лампами в помещениях).

По формуле определяем световой поток одной лампы:

.

По справочнику ([20]стр. 599) выбираем лампы высокого давления ДРЛ-400 с потоком 400клм. Итоговая освещенность естественно будет превышать минимальную освещенность. Строительными нормами и правилами это допускается.

Для проверки полученного результата произведем расчет освещения точечным методом, с теми же условиями.

Исходя из схемы расположения светильников в пределах конкретной освещаемой поверхности намечаем расчетную точку, где ожидается минимальная освещенность. Схема расположения светильников и точки минимального освещения

По схеме определяем расстояние от точки минимальной освещенности до ближайших светильников, исходя из схемы расположения оно для всех светильников равное и составления .

По графику относительной освещенности для данного расстояния определяем относительную освещенность .

Определяем сумму относительных освещенностей от светильников:

.

Необходимый световой поток ламп:

.

При сравнении результатов расчетов мы видим что значения светового потока по двум расчетам сопоставимы.

5.4 Борьба с шумом в машинном зале

Основными источниками шума в машзале являются работающие генераторы. Шум обусловлен наличием механических вибраций деталей, возникающая за счёт недостаточной жёсткости крепления узлов. Для уменьшения вибрации машины изолируют от фундаментов амортизаторами. На проектируемой ГЭС для уменьшения шума, гидрогенераторы располагают с таким расчётом, чтобы их крестовины находились ниже уровня пола машзала. Стакан генератора покрывается облегчённым бетоном толщиной 150 мм. Между воздухоохладителями и каркасом стакана генератора укладываются резиновые прокладки толщиной (5-10 мм). Комната дежурного машиниста гидроагрегатов облицована звукоизолирующими пласт-плитами, и устанавливаются двойные стёкла. Все двери машзала и сопредельных с ним помещений выполняются звуконепроницаемыми.

5.5 Безопасность и экологичность проекта. Меры защиты персонала от вредного воздействия электрического поля.

Электромагнитные поля являются одним из производственных антропогенных факторов, который, так же как и многие другие, оказывает свое влияние на биологические объекты, и в частности на человека.

В процессе эксплуатации электроэнергетических установок - распределительных устройств и воздушных линий электропередачи сверхвысокого напряжения (330 кВ и выше) было отмечено ухудшение состояния здоровья персонала, обслуживающего указанные установки. Субъективно это выражалось в ухудшении самочувствия работающих, которые жаловались на повышенную утомляемость, вялость, головные боли, плохой сон, боли в сердце и.т.п.

Специальные наблюдения и исследования подтвердили обоснованность этих жалоб и установили, что фактором, влияющим на здоровье обслуживающего персонала, является электромагнитное поле, возникающее в пространстве вокруг токоведущих частей действующих электроустановок.

Интенсивное электромагнитное поле промышленной частоты вызывает нарушение функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой системы. При этом наблюдается повышенная утомляемость, снижение точности движений, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце, сопровождающихся сердцебиением и аритмией, и.т.п.

С учетом этих обстоятельств следует признать проблему воздействия электромагнитных полей весьма серьезной.

Механизм биологического действия электрического поля на организм человека изучен недостаточно. Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функций организма обусловлено воздействием поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной системы происходит вследствие рефлекторного действия поля, а тормозной эффект - результат прямого воздействия поля на структуры головного и спинного мозга. Считается, что кора головного мозга, а также промежуточный мозг особенно чувствительны к воздействию электрического поля.

Предполагается также, что основным материальным фактором, вызывающим указанные изменения в организме, является индуцируемый в теле ток, а влияние самого электрического поля значительно меньше.

Наряду с биологическим действием электрическое поле обуславливает возникновение разрядов между человеком и металлическим предметом, имеющим иной, чем человек потенциал.

Если человек стоит непосредственно на земле или на токопроводящем заземленном основании, то потенциал его тела практически равен нулю, а если он изолирован от земли, то тело оказывается под некоторым потенциалом, достигающим иногда несколько киловольт.

Очевидно, что прикосновение человека, изолированного от земли, к заземленному металлическому предмету, равно как и человека, имеющего контакт с землей, к металлическому предмету, изолированному от земли, сопровождается прохождением через человека в землю разрядного тока, который может вызывать болезненные ощущения, особенно в первый момент. Часто прикосновение сопровождается искровым разрядом.

В случае прикосновения к изолированному от земли металлическому предмету большой протяженности (трубопровод, проволочная ограда на деревянных стойках и.т.п.) или большого размера (крыша деревянного здания и пр.) ток, проходящий через человека может достигать значений, опасных для жизни.

Различают следующие виды вредного воздействия электрического поля вблизи ВЛ на человека:

· непосредственное воздействие, проявляющееся при пребывании в электрическом поле. Эффект этого воздействия усиливается с увеличением напряженности поля и времени пребывания в нем;

· воздействие электрических разрядов (импульсного тока). Возникающего при прикосновении человека к изолированным от земли конструкциям, корпусам машин и механизмов на пневматическом ходу и протяженным проводникам или при прикосновении человека, изолированного от земли, к растениям, заземленным конструкциям и другим заземленным объектам;

· воздействие тока проходящего через человека, находящегося в контакте с изолированными от земли объектами - крупногабаритными предметами, машинами и механизмами, протяженными проводниками - тока стекания.

В качестве предельно допустимых уровней приняты следующие значения напряженности электрического поля:

· внутри жилых зданий - 0,5 кВ/м;

· на территории зоны жилой застройки - 1кВ/м;

· на участках пересечениях ВЛ с автомобильными дорогами I-IV категорий - 10 кВ/м;

· в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы и часто посещаемые людьми, доступные для транспорта, и сельскохозяйственные угодья) - 15 кВ/м;

· в труднодоступной местности (недоступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения - 20 кВ/м.

Предельные допустимые значения напряженности нормируются для электрического поля, не искаженного присутствием человека. Напряженность электрического поля определяется на высоте 1,8 м от уровня земли, а для помещений - от уровня пола.

Допустимая напряженность (Н) или индукция (В) магнитного поля для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия в зависимости от продолжительности пребывания в магнитном поле определяется в соответствии с таблицей.

Время пребывания (час)	Допустимые уровни магнитного поля Н(А/м)/В(мкТл) при воздействии
	общем	локальном
1	1600/2000	6400/800
2	800/1000	3200/4000
4	400/500	1600/2000
8	80/100	800/1000

Допустимые уровни магнитного поля внутри временных интервалов определяются интерполяцией.

В местах пребывания человека напряженность электрического поля может быть уменьшена путем:

Применением экранирующих устройств и других средств снижения напряженности электрического поля.

Машины и механизмы должны быть заземлены. В качестве заземлителя допускается использовать металлическую цепь, соединенную с рамой или кузовом и касающуюся земли.

Металлические кровли зданий, должны быть заземлены не менее чем в двух местах. Сопротивление заземления не нормируется.

Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно соединяться с землей. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения. Заземление обязательно для всех установок напряжение 500В и выше, а в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках - при напряжении выше 36В переменного тока.

В электрических установках заземляются: корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, приводы электрических аппаратов, каркасы распределительных щитов, пультов, шкафов, металлические конструкции распределительных устройств, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня кабелей, проводов и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования.