Гідрогенератори, система регулювання й автоматизація роботи

4.3 Гідрогенератори, система регулювання й автоматизація роботи

Для малих ГЕС, призначених для роботи в енергосистемах, можуть бути використані як синхронні, так і асинхронні генератори (без порушення й регулятора напруги). При цьому необхідно прагнути до використання стандартних генераторів. Однак для гідроагрегатів малих ГЕС через більші осьові зусилля й високі оберти застосування стандартних генераторів, звичайно використовуваних для дизельних установок, обмежено. Ряд закордонних фірм розробили типові конструкції генераторів для малих ГЕС, на рисунку 4.8 представлена розробка японської фірми "Фуджі" типова конструкція горизонтального синхронного генератора з опорою цокольного типу, на рисунку 4.9 конструкція асинхронного генератора з консольною опорою.

Рисунок 4.8 - Типова конструкція горизонтального синхронного генератора з опорою цокольного типу

Рисунок 4.9 - Типова конструкція горизонтального асинхронного генератора з консольною опорою

Напруга генераторів 220У, 400В; 3,3 кВ, 4,15 кВ, 6,6 кВ, ізоляція класу F. Для машин потужністю менше 1000 рекомендується розімкнута система вентиляції, а для машин потужністю більше 1000 - замкнена система вентиляції з відбором повітря у вентиляційні канали.

Регулятори частоти обертання необхідні тільки при роботі на ізольоване навантаження. У цей час використовуються, як правило, електронні регулятори з модульними елементами. Для гідрогенераторів, що працюють на енергосистему, а так само для гідротурбін з нерухомими лопатками робочого колеса й лопатками напрямного апарата необхідна установка пускозупиняючих пристроїв.

Ступінь автоматизації роботи гідроагрегата визначається відмовою від ручного керування. Автоматизація повинна забезпечувати підтримку стандартної частоти обертання при регулюванні навантаженням, задані режими роботи ГЕС, розхід, задану частоту обертання, пуск і зупинку необхідного числа гідроагрегатів для одержання максимального ККД, запобігання від кавітації.

Автоматизація повинна так само забезпечувати регулювання рівнів при пропуску паводків, дистанційне керування й передачу показань, пуску-зупинки, синхронізацію гідроагрегата.

Для забезпечення надійної роботи устаткування контролюються наступні параметри гідроагрегата з передачею сигналу на диспетчерський пункт:

1  для гідротурбін - висока температура підшипників, механічні поломки, зниження тиску масла;

2  для генераторів - підвищення частоти обертання, перевантаження, перегріви, коротке замикання;

3  для допоміжного устаткування - втрата напруги й захисти.

5. Вибір параметрів турбіни

За заданими напором  та витратами  за допомогою номограми зображеної на рисунку 5.1 обираємо необхідні параметри для прямоточної горизонтальної турбіни з S-образною відсмоктуючою трубою.

На вісі абсцис, де розташований напір шукаємо значення робочого напору . На вісі ординат, де розташований розхід, шукаємо позначку витрат . Перетинаючи ці дві лінії з лінією потужності отримуємо значення . Таким же чином, на перетині ліній напору і витрат з лінією, яка відображає діаметр турбіни, ми отримуємо значення .

Маючи значення витрат та діаметру гідротурбіни можемо визначити частоту обертів турбіни. Для цього від позначки  на вісі абсцис підіймаємося вертикально вгору до прямої, яка відображає значення діаметру гідротурбіни , а потім рухаємося по горизонталі вліво до перетину з віссю ординат і отримаємо значення .

Рисунок 5.1 - Номограма для вибору характеристик турбіни

6. Економічна частина

Доцільність зведення малої ГЕС визначають у результаті економічного аналізу розрахунками економічної ефективності їх будівництва. Основним методом оцінки економічної ефективності будівництва міні ГЕС, як і для звичайних гідроенергетичних об’єктів, є метод порівняльної ефективності. По цьому методу зіставляють витрати, які пов’язані зі спорудою та подальшою експлуатацією енергетичного об’єкту що розглядається, з аналогічними витратами по альтернативному проектному рішенню, який забезпечує такий самий енергетичний ефект при дотриманні надійності і якості енергопостачання відповідно з необхідними нормами. Економічно виправданим є варіант, який має найменші витрати.

Визначимо яку кількість електроенергії можна виробити за рік:

==

де  - установлена потужність;

 - кількість годин використання установленої потужності.

Питома витрата умовного палива на 1  на ТЕС:

Питома витрата вугілля на 1 :

Річні витрати умовного палива:

Річні витрати вугілля:

Витрати на придбання палива (вугілля):

де  - вартість за тону вугілля.

Кількість викидів СО₂ в атмосферу при спалюванні палива:

де К – викид  на 1 кг вугілля.

Вартість викиду СО₂ за 1т:

10 євро (105грн.)

Економія за рахунок продажу квот на викид СО₂:

Економія поточних витрат за рахунок продажу квот:

Витрати на придбання турбін для міні ГЕС (за даними АО "Турбоатом"):

Для обслуговування двох турбін необхідно п’ять чоловік із середньою заробітною платнею по 2000 грн. на місяць:

Річний економічний ефект від спорудження міні ГЕС з урахуванням амортизаційних відрахувань:

Період окупності проекту:

  =