Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра "Управления инновационной деятельностью"

Реферат

по дисциплине “Введение в инноватику ”

на тему”Нижегородская ГЭС”

Выполнил

Проверил

Н. Новгород, 2013 г.

Содержание

Введение 3

1. Гидроэлектростанция 4

2. Общие сведенья 7

3. Основные характеристики 9

4. Надежность и безопасность 11

5. Состояние гидротехнических сооружений 13

6. Безопасность объекта 16

7. Социальная ответственность 17

8. Выработка и полезный отпуск электроэнергии за 2010-2013гг 18

9. Многомерное проектирование 21

10. Заключение 24

11. Литература 25

Введение

Энергетика делится на традиционную и нетрадиционную. Традиционная энергетика базируется на использовании ископаемого горючего или ядерного топлива и энергии воды крупных рек. Она подразделяется на теплоэнергетику, электроэнергетику, ядерную энергетику и гидроэнергетику.

Многие тысячелетия, верно, слу­жит человеку энергия, заключен­ная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром неко­торые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы назы­вать не Земля, а Вода - ведь около трех четвертей поверхности пла­неты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, воз­никают могучие океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. Понятно, что челове­чество в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научи­лись использовать энергию рек.

Изобретение паровой машины, казалось бы, остановило много­вековое триумфальное шествие водяных колес. Маленькие пыхтя­щие двигатели, которые можно было устанавливать где угодно, а не только на берегу реки, приво­дили в движение станки и кузнечные молоты и сукновальни, покусились даже на извечное предназначение водяных колёс – на орошение полей. Одно за другим шли на слом гигантские водяные колёса, казалось, многовековая история водяной энергетики близится к завершению.

Но когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение водяного колеса, правда, уже в другом обличье – в виде водяной турбины. Электрические генераторы, производящие энергию необходимо было вращать, а это вполне успешно могла делать вода.

1. Гидроэлектростанция

В балансе электроэнергии России электроэнергия гидроэлектростанций (ГЭС) составляет 17 %.

Данные электростанции являются мобильными энергетическими сооружениями, выгодно отличающимися от тепловых электростанций в отношении регулирования частоты тока, покрытия пиковых нагрузок и обеспечения аварийного резерва энергосистемы. В ГЭС для получения электрической энергии используется кинетическая энергия падающего потока воды, который вращает ротор (рабочее колесо) гидравлической турбины, а он, в свою очередь, - ротор злектромашинного генератора тока. Для создания мощного турбулентного падающего потока воды ее уровень повышают и направляют на лопасти или направляющий аппарат гидравлической турбины. Повышение уровня воды осуществляется плотиной или деривационной системой станции. Деривационная система включает в

себя:

- плотину; водоподъемник; отстойник; деривационный канал; бассейн суточного регулирования; напорный бассейн; турбинный водовод; распределительное устройство; здание ГЭС; водосброс; подъемные пути.

Гидравлические турбины по принципу действия подразделяют на активные (свободноструйные) и реактивные (напороструйные); по конструкции - на вертикальные и горизонтальные. В активной турбине вращение осуществляется напором струи воды, поступающей на лопасти турбины через сопло ротора. В реактивной турбине вращение ротора происходит за счет реактивной силы, действующей на ротор при вытекании из него струи воды, поступающей из

направляющего аппарата.

Из активных турбин наиболее распространены ковшовые.

Реактивные турбины делятся по направлению потока на осевые и радиально-осевые. К реактивным турбинам одинарного регулирования относятся турбины, имеющие направляющий аппарат (либо рабочее колесо) с поворотными лопастями (лопатками); у гидравлических турбин двойного регулирования направ

ляющий аппарат и рабочее колесо имеют поворотные лопасти. Диаметр ротора турбин достигает 10 м, мощность - 800 МВт.

По налору воды ГЭС делятся на высоконапорные (более 60 м), средненапорные (от 60 до 25 м) и низконапорные (до 25 м). На высоконапорных ГЭС устанавливают ковшовые или радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами; на средненапорных — поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины с железобетонными или металлическими спиральными камерами; в низконапорных - поворотно-лопастные турбины в бетонных или железобетонных спиральных камерах. Используются горизонтальные турбины в капсулах или в открытых камерах.

В России 99 ГЭС общей мощностью свыше 44 млн. кВт. Наиболее крупные гидростанции - волжские (2300 и 2530 МВт), Усть-Илимская (6400 МВт). В 2003 г. в Амурской области начала работать Бурейская ГЭС с проектной мощностью 2.000 МВт.

Плотины ГЭС проверяются на запас прочности. Так, в частности, СаяноШушенская ГЭС позволяет пропускать 13 тыс. м3/с. По уточненным прогнозам и расчетам специалистов (на июнь 2011 г.), по окончании реконструкции напор воды после таяния снега составит около 4 - 5 м3/с.

Перспективно выглядит строительство малых ГЭС с напором от 5 до 20 м3/с для автономных потребителей в гористой местности.

Мощность таких ГЭС оценивается в 10 - 200 кВт.

2. Общие сведенья

Нижегородская ГЭС (до переименования 19 февраля 1991 г. — Горьковская ГЭС) является четвертой ступенью Волжско-Камского каскада ГЭС. Сооружение ГЭС способствовало созданию крупного промышленного комплекса в новом городе Заволжье и прилегающих к нему районах.

 Гидроэлектростанция расположена у г. Городец Нижегородской области, в 434 км ниже Рыбинской ГЭС.

 Основанием земляных гидротехнических сооружений служат аллювиальные пески, бетонных сооружений — сарминские и уржумские глины и мергели.

 В состав сооружений гидроузла входят: здание гидроэлектростанции с ОРУ 110/220 кВ, бетонная водосливная плотина, земляные плотины и магистральный канал, судоходные сооружения.

 Связь гидроэлектростанции с энергосистемой осуществляется линиями электропередачи 220 и 110 кВ.

Уникальность

Строительство Нижегородской гидростанции стало настоящим «полигоном» технических новшеств.

Впервые в строительной практике именно здесь применили вибропогружение металлического шпунта, что снизило стоимость работ на 43 процента. Именно при строительстве Горьковской ГЭС главный инженер строительства Константин Севенард впервые в практике гидротехнического строительства предложил  построить замораживающую льдогрунтовую завесу, чтобы прекратить доступ воды в котлован основных сооружений. И это была первая ГЭС  Волжско-Камского каскада, для которой был разработан проект здания пониженного типа, чьи гидроагрегаты обслуживаются снаружи краном грузоподъемностью 500/50 т.

Кроме того, до сих пор в России это проект с самой большой по протяженности действующей плотиной - длина напорного фронта гидроузла составляет 13 332 м.

Значение

Возведение Горьковского гидроузла решило сразу несколько задач: энергосистема страны получила дешевую энергию и резервную мощность, а между Рыбинском и Городцом пролег глубоководный путь. Именно сооружение Нижегородской ГЭС (а, как следствие, дешевая э/энергия) способствовало возникновению крупного промышленного комплекса в новом городе Заволжье и прилегающем к нему районе. Кроме того, кардинально изменилась схема транспортного сообщения региона, ведь в комплекс гидросооружений вошел автодорожный мост, соединивший два берега Волги.

3. Основные характеристики

Основные характеристики гидроузла

 

Состав сооружений: гидроэлектростанция, водосливная плотина, 7 земляных плотин, 3 дамбы (суммарная длина сооружений — 18 600 м), двухкамерный двухступенчатый шлюз с разъездным бьефом.

Водохранилище

Наименование	значение
Длина, км	434
Ширина, км	16
Глубина, м	До 22
Площадь водосбора, км2	229 000
Среднемноголетний сток, км3	52,2
Площадь водохранилища при НПУ 84 м, км2	1 591
Полная и полезная емкость водохранилища, км3	8,82 и 2,78
Расчетный максимальный сбросный расход через сооружения (0,1%), м3/с	16 400
Длина напорного фронта, км	13,332
Максимальный статический напор, м	17,5

Гидроэлектростанция

Гидроэлектростанция оборудована восемью поворотно-лопастными турбинами с диаметром рабочего колеса 9 м и вертикальными синхронными генераторами мощностью по 65 МВт.

Наименование	значение
Количество гидроагрегатов	8
Установленная мощность при расчетном напоре 14 м, МВт	65х8 = 520
Среднегодовая выработка, млн. кВт·ч	1 513

Электромеханическое оборудование 

Наименование	значение
Турбины
— тип ПЛ 510-ВБ-900	Мощность 65 МВт, расход 500 м3/с
Генераторы
— тип СВ 1340/155-96	Мощность 65 МВт (полная 80 МВт), напряжение 13,8 кВ

Русловая плотина намыта из мелкозернистых песков. Общая протяженность земляных плотин и дамб — 18 600 м.

Водосбросная плотина длиной 291 м имеет двенадцать пролетов шириной по 20 м и рассчитана на пропуск при НПУ 11800 м³/с.

4. Надежность и безопасность

В филиале ОАО «РусГидро» - «Нижегородская ГЭС» утверждена и реализуется масштабная программа технического перевооружения и реконструкции оборудования станции и гидросооружений.  Ежегодные финансовые вложения составляют сотни миллионов рублей. «Программа модернизации коснется всего оборудования ГЭС, - отмечает директор филиала Евгений Диков. - По каждому производственному объекту нами прописаны четкие сроки, и до 2020 года станция будет полностью обновлена».

В 2010 году на реализацию программ ремонтов, технического перевооружения и реконструкции Нижегородской ГЭС было потрачено 408,2 млн руб. Из них на ремонт направлено 81,3  млн руб., на работы по техническому перевооружению и реконструкции основного оборудования - 326,9  млн руб. Проведены текущие и капитальные ремонты основного и вспомогательного оборудования, модернизирована система регулирования агрегатов, введена в эксплуатацию новая аккумуляторная батарея системы обеспечения оперативного постоянного тока ГЭС. На плотине 1-2 (в сторону Чкаловска) были проведены работы по укреплению гребня и реконструкции охранного освещения. Установлена система вентиляции и кондиционирования помещений здания ГЭС и релейного щита.

В 2011 году стартовал масштабный проект полной реконструкции открытого распределительного устройства (ОРУ) 110/220 кВ. Закуплено оборудование для ОРУ 220 кВ, в конце года начнутся строительно-монтажные работы. 

В 1 полугодии 2011 года шла работа по реконструкции щита постоянного тока, полностью завершилась замена аккумуляторных батарей постоянного тока. Проведен плановый капитальный ремонт гидроагрегата №3, в ходе которого была модернизирована система управления гидравлическим регулятором, что повысило технические характеристики агрегата, надежность узла и системы в целом, улучшило качественные показатели вырабатываемой электроэнергии. Ремонт включал в себя типовой перечень работ  на всех узлах и вспомогательных системах генератора, в том числе рабочем колесе, спиральной камере, направляющем

аппарате. Одновременно был проведен текущий ремонт силовых трансформаторов. Завершена реконструкция системы автоматического пожаротушения, продолжаются работы по внедрению комплексной системы безопасности. Всего в 2011 году на финансирование работ по техперевооружению и реконструкции планируется затратить более 600 млн. рублей.

Проводимые работы снижают затраты на дальнейшее техобслуживание, а также обеспечивают безопасность эксплуатации ГЭС, соответствие технологическим и экологическим нормативам, бесперебойную выдачу электроэнергии потребителям. От того, насколько активно гидроэнергетики будут воплощать свои планы, в конечном итоге зависит и экология реки, и безопасность всех жителей региона, и промышленное развитие региона в целом.

В филиале ОАО «РусГидро» - «Нижегородская ГЭС» за первое полугодие 2011 года произведено 974,5 млн. кВтч электроэнергии, что на 13,5 % больше плановых показателей, установленных балансом Федеральной службы по тарифам.

Сейчас в филиале ОАО «РусГидро» - «Нижегородская ГЭС» вводится международный стандарт менеджмента качества ISO 9000.1

5. Состояние гидротехнических сооружений

Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) утвердила Декларацию безопасности гидротехнических сооружений (ГТС) филиала ОАО «РусГидро» - «Нижегородская ГЭС»  в апреле 2011 года. На основании утверждённой и зарегистрированной Декларации выдано разрешение на эксплуатацию ГТС.

Состояние гидротехнических сооружений регулярно проверяется ведомственными комиссиями и государственным надзорным органом «Ростехнадзор». Последняя комплексная инспекционная проверка ГТС проводилась в марте 2009 года. В выводах отмечено: Мониторинг за состоянием гидротехнических сооружений Нижегородской ГЭС осуществляется в соответствии с нормативными документами. Техническое состояние гидросооружений исправное, работоспособное.  Плановые же проверки «Ростехнадзор» и другие контролирующие органы проводят ежегодно.

Контроль за показателями состояния гидротехнических сооружений, природными и техногенными воздействиями осуществляется согласно руководящих и нормативных документов, разработанными на ГЭС инструкциями по эксплуатации гидротехнических сооружений, Декларации безопасности гидротехнических сооружений.

На основании данных натурных наблюдений, предписаний надзорных органов разрабатываются долгосрочные и краткосрочные производственные программы, направленные на повышение уровня надёжности и безопасности гидросооружений.

Уже два года на Нижегородской ГЭС действует новая версия информационно-диагностической системы гидротехнических сооружений БИНГ (БИНГ-3). Система предназначена для сбора, хранения и обработки информации, получаемой с помощью контрольно-измерительных приборов, визуальных осмотров и обследований, проводимых на ГЭС. Она обеспечивает диагностику состояния всех

сооружений ГЭС с целью контроля их безопасной эксплуатации. Обновленный программный продукт предполагает доступ к ресурсу с нескольких рабочих мест.

На сегодняшний день ведутся плановые ремонтные работы: замена на четвертом гидроагрегате системы возбуждения, полная замена затворов водосливной плотины.

В филиале ОАО «РусГидро» - «Нижегородская ГЭС» в рамках программы комплексной модернизации началась реализация масштабного проекта по замене затворов водосливной плотины гидростанции. Завершить работы планируется осенью 2015 года.

Водосливная плотина предназначена для пропуска повышенных расходов воды при сильных паводках, обеспечивая безопасность гидроузла. Всего будет установлено 12 новых затворов – по числу пролетов водосливной плотины. Работы по сборке 120-тонных металлических конструкций, их антикоррозионной обработке и подготовке к дальнейшей установке осуществляются на временной производственной площадке в непосредственной близости от объекта.

Подобные работы на Нижегородской ГЭС проводятся впервые, действующие затворы устанавливались на водосливной плотине в 1955 году при подготовке станции к пуску.

«Замена затворов на новые сопряжена с особой ответственностью, - отметил главный инженер Нижегородской ГЭС Юрий Партола, - проведение этих работ не должно отразиться на непрерывности технологического процесса по выработке электроэнергии, безопасности гидросооружения и готовности станции регулировать сток реки».

Кроме того, в 2013 году продолжится реализация долгосрочных проектов комплексной программы модернизации: реконструкции открытого распределительного устройства (ОРУ) 110/220 кВ, системы собственных нужд гидростанции, компрессорного хозяйства.

Всего на замену гидромеханического оборудования Нижегородской ГЭС до 2015 года будет направлено 482 млн.рублей, на реализацию проекта ОРУ 110/220кВ – 589 млн.руб., на реконструкцию вспомогательного оборудования и систем – 467 млн.руб. до 2016 года.

До 2015 года на модернизацию Нижегородской ГЭС запланировано направить 4,8 млрд. руб., всего же на программу комплексной модернизации станции, рассчитанную до 2025 года, планируется потратить более 20 млрд. рублей.

6. Безопасность объекта

С 2009 года ведется внедрение масштабного проекта комплексной системы безопасности. В рамках его реализации уже введена в эксплуатацию локальная система оповещения. Локальная система Нижегородской ГЭС включена в общегородскую и территориальную, а в последствии войдет и в общегосударственную систему оповещения. В случае чрезвычайной ситуации сотрудники управления по делам ГО и ЧС Городецкого района и Нижегородской области могут воспользоваться системой гидростанции для оповещения граждан, проживающих в зоне ответственности указанной системы.

7. Социальная ответственность

Нижегородская ГЭС в полном объеме выполняет обязательства по социально-экономическому партнерству в рамках договора «Содружество», заключаемого ежегодно между администрацией Городецкого района и предприятием (в отношении роста объемов производства, среднемесячной заработной платы, уплаты налогов и  других показателей). В 2010 году Нижегородская ГЭС перечислила в бюджеты всех уровней налогов на сумму 104  млн.руб. В том числе: в областную казну - 81,5 млн.руб., в городской бюджет -  22,5 млн.руб.

Руководствуясь принципом социальной ответственности, филиал реализует благотворительную программу «Парус надежды», включающую мероприятия как городского, так и областного значения. Многие из них стали традиционными: ежегодно проходит областной турнир по плаванию среди школьников, акция «Детская площадка - родному городу», экологические акции «оБЕРЕГАй» и многое другое.  

8. Выработка и полезный отпуск электроэнергии за 2010-2012 гг.

Выработка и полезный отпуск электроэнергии за 2010-2012гг

	2010	2011	2012
	млн кВт·ч	млн кВт·ч	млн кВт·ч
Выработка
I квартал	426,515	403,989	419,459
II квартал	692,806	570,501	571,746
III квартал	364,945	381,615	383,204
IV квартал	321,417	354,213	508,05
Всего за год	1805,683	1710,318	1882,459
Полезный отпуск
I квартал	420,056	397,442	412,509
II квартал	685,301	563,371	564,449
III квартал	358,694	375,521	376,503
IV квартал	315,594	347,849	500,719
Всего за год	1779,646	1684,183	1854,18