Использование гидрогенераторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В последнее время, из-за роста тарифов на электроэнергию, все более актуальными становятся возобновляемые источники практически бесплатной энергии.

Получение дешевой энергии от крупных ГЭС - хорошо изученная и решенная во всех развитых странах задача.

Однако рек, позволяющих возводить гидротехнические сооружения (плотины) в мире и в Казахстане, не слишком много; в основном эти источники энергии уже используются.

Из известной классической триады: солнечные батареи, ветрогенераторы, гидрогенераторы (ГЭС), последние наиболее сложные. Они, во-первых, работают в агрессивных условиях, а во-вторых, имеют максимальную наработку за равный промежуток времени. В мировой практике использования энергии водных потоков значительное место заняли микрогидроэлектростанции мощностью от 300 Вт до нескольких мегаватт. Это связано главным образом с тем, что микрогидроустановки рассматриваются в качестве наиболее дешевого и удобного источника электроснабжения для индивидуальных потребителей, не связанных с централизованной энергосистемой.

Наиболее эффективно используются микро ГЭС в странах Юго-Восточной Азии, Китае, а также в горных районах Европы и Америки, богатых природными водотоками.

По конструкции подавляющая часть выпускаемых различными производителями микроГЭС относится к деривационным напорным сооружениям. гидрогенератор водная энергия турбина

Такие установки имеют относительно длинные напорные трубы или требуют создания небольшой плотины или уклона русла водотока. Эти ограничения делают достаточно сложным использование подобных микроГЭС на равнинных водотоках ввиду значительного увеличения капитальных затрат в строительную часть станции.

В этой связи большой интерес вызывает конструкция микроГЭС, в составе которой отсутствует дорогостоящие плотины и напорные трубы. Работа этих установок основана на использовании кинетической энергии потока, так называемого скоростного напора Н = V² / 2g и они называются свободнопоточными микрогидроэлектростанциями (СПМГЭС).

Однако невысокий энергетический потенциал водотока, основанного на использовании лишь скоростного напора, ограничивает возможности СПМГЭС по развитию мощности. Это утверждение можно наглядно доказывать следующим образом.

Известно, что гидравлической машины есть:

N=9,81*Q*Н*з

где Q - расход воды, протекающий через поперечное сечение турбины, м³ /с

Н - напор, м, з - КПД установки

При скорости потока V = 1 м/с и средней величине КПД машины з = 0,20, что характерно для большинства СПМГЭС [3], вышеприведенная формула с учетом зависимостей Q = рD²/4• V и Н = V² /2D имеет вид,

N = 0,077 * D², кВт

Из этого следует, что для получения мощности 10 кВт установка должна иметь диаметр рабочего колеса 11,4 метра. Такие большие размеры рабочего органа энергоустановки при незначительных величинах генерируемой мощности сильно ограничивает использование подобных конструкций. Однако даже небольшое увеличение величин Н и V приводит к резкому уменьшению диаметра рабочего колеса. Например, увеличение скорости потока до 2 м/с и напора до 20 см позволяет в два раза уменьшить диаметр рабочего колеса.

Исходя из этого можно отметить, что небольшие конструктивные изменения в конструкциях СПМГЭС, позволяющие увеличить параметры Н и V существенно повышает функциональные возможности гидроустановки.

Основными влияющими факторами являются степень изученности гидроэнергоресурсов района, технический прогресс в проектировании и строительстве энергетических объектов, изменение технико-экономических показателей альтернативных электростанций, уровень развития экономики района, а также изменение уровня и режима электропотребления, структура всех мощностей в балансе энергетической системы района, оценка влияния гидроэнергетического строительства на окружающую природную среду, комплексный характер использования водных ресурсов, измерение хозяйственного освоения речных долин.

Использование микро-, мини-, и малых ГЭС, как альтернативных источников традиционным энергогенерирующим станциям, дает как минимум два преимущества:

· Уменьшение стоимости электроэнергии;

· Возможность снабжения электроэнергией автономного потребителя, удаленного от централизованного энергоснабжения.



I. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание работы ГЭС

Источником гидроэнергии является преобразованная энергия Солнца в виде запасенной потанцеальной энергии воды, которая затем преобразуется в механическую работу и электроэнергию. Действительно под воздействием солнечного излучения вода испаряется с поверхности озер, рек, морей и океанов. Пар поднимается в верхние слои атмосферы, образуя облака; затем он, конденсируясь, выпадает в виде дождя, пополняя запасы воды в водоемах. гидрогенератор водная энергия турбина

Преобразование потанцеальной энергии воды в электрическую происходит на гидроэлектростанции.

Поддержание постоянного напора осуществляется с помощью платины, которая образует водохранилище, Служащее акамулятором гидроэнергии. В связи с этим при строительстве ГЭС предъявляются определенные требования к рельефу местности, который должен позволить организовать водохранилище и создать требуемый напор за счет плотины. Все это связано со значительными затратами, и стоимость строительных работ может превышать стоимость оборудования ГЭС. Вместе с тем удельная стоимость электроэнергии, генерируемой ГЭС, является самой низкой по сравнению с себестоимостью энергии, производимой другими источниками. Как правило, срок окупаемости малых ГЭС не превышает 10 лет.

Для преобразования энергии воды в механическую работу используются гидротурбины.

Различают активные и реактивные турбины.

В активной турбине кинетическая энергия потока преобразуется в механическую. Дополнительные устройства, обеспечивающие работу турбины, - водовод и сопло. Из сопла выходит струя, обладающая кинетической энергией, которая направляется на лопасти турбины, находящейся в воздухе. Сила, действующая со стороны струи на лопасти, приводит во вращение колесо турбины, с валом которого непосредственно или через привод сопряжен электрогенератор. КПД реальных турбин колеблется от 50 до 90 %. В гидротурбинах малой мощности КПД ниже. Максимальное значение КПД, равно 100% . Оно может быть достигнуто, если струя после взаимодействия с лопатками будет двигаться вертикально вниз только под действием силы тяжести. КПД активной гидротурбины может быть повышен за счет ограниченного увеличения числа сопел, так как при большом их количестве будет сказываться взаимное влияние струй.

В реактивной гидротурбине рабочее колесо полностью погружено в поток, который постоянно воздействует на лопасти турбины. В наиболее распространенной турбине Френсиса вращение колеса осуществляется за счет разности давления потока на входе и на выходе вода поступает в рабочее колесо радиально. Зазор между рабочим колесом и камерой - переменный. После взаимодействия потока с колесом он разворачивается на 90°. Переменный зазор и поворот потока повышает эффективность турбины. Имеются и другие конструктивные решения реактивных гидротурбин, например пропеллерная турбина Каплана. Однако этот тип турбин распространен в меньшей степени из-за перепада давления.

ГЭС бывают самых различных мощностей - от 3 кВт до 12 ГВт. Малыми ГЭС (именуемыми также микро-ГЭС и сельские ГЭС) называются ГЭС установленной мощностью менее 500 кВт. Сооружение их осуществляется обычно в качестве составной части комплекса, предусматривающего также развитие сельскохозяйственного производства, водоснабжение и регулирование стока.

1.2 Основные схемы использования водной энергии

Имеются три основные схемы создания сосредоточенного напора ГЭС:

1. плотинная схема, когда напор создается платиной;

2. деривационная схема, когда напор создается посредствам деривации, осуществляемой виде канала, туннеля или трубопровода;

3. плотинно-деревационная схема, когда напор создается и плотиной, и деривацией Плотины имеются во всех трех схемах.

Плотинная схема осуществляется преимущественно при больших расходах воды в реке и малых уклонах ее свободной поверхности.

В плотинной схеме в зависимости от напора ГЭС может быть русловой или приплотинной.

Русловой называется такая ГЭС, у которой здание ГЭС наряду с платиной входит в состав сооружений, создающих напор. Русловая ГЭС может быть построена при сравнительно небольшом напоре.

При средних и больших напорах, превышающих диаметр турбины более чем в 4-5 раз, здание ГЭС не может входить в состав напорного фронта. В таких случаях строят приплотинную ГЭС, здание которой располагается за плотиной и не воспринимает полного давления воды.

При деривационной схеме высота плотины может быть не большой. На Плотина создает небольшой подпор. Из подпертого бьефа вода по деривационному каналу поступает в напорный бассейн, откуда она подается по трубопроводам к турбинам ГЭС. От турбин вода по отводящему каналу направляется в реку или в деривацию следующей ГЭС или же в ирригационный оросительный канал.

При пересеченном или горном рельефе местности, деривацию можно выполнить в виде туннеля, прорезывающего горный массив или в виде трубопровода, уложенного по поверхности земли.

В плотинно-деривационной схеме используются выгодные свойства обеих предыдущих схем, т. е. может быть создано водохранилище и использовано падение реки ниже платины.



1.3 Анализ статистики по микро ГЭС

Обзор и анализ микро ГЭС.

Микро ГЭС - надежные, экологически чистые, компактные, быстро окупаемые источники электроэнергии для деревень, дачных поселков, фермерских хозяйств, небольших производств в отдаленных горных и труднодоступных районах

Основные технические характеристики рукавных микроГЭС

Параметры	микроГЭС
	Луч-1	Луч-2
Мощность, кВт	1,0	2,0
Род тока	Однофазный	Однофазный
Напряжение, В	220	220
Частота, Гц	50	50
Масса энергоблока, кг	60	92
Габаритные размеры, мм	700х385х485	850х500х490
Расход воды, л/сек	40	50
Напор, м	5	6,5
Цена, руб. вкл. НДС	46 800=00	67 600=00

Микрогидроэлектростанции с пропеллерными турбинами

Параметры	Тип МикроГЭС
	МикроГЭС 10Пр	МикроГЭС 15Пр	МикроГЭС 50Пр	МикроГЭС 100Пр
Мощность,кВт	0,6-4,0	2,2-10,0	3,5-15,0	10,0-30,0	10,0-50,0	40,0-100,0
Напор,м	2,0-4,5	4,5-10,0	4,5-12,0	2,0-6,0	4,0-10,0	6,0-18,0
Расход,м3/с	0,07-0,14	0,10-0,21	0,10-0,30	0,3-0,8	0,4-0,9	0,5-1,2
Частота вращения, мин-1	1000	1500	1500	600	750	1000
Номинальное напряжение, В	230	400	230, 400	230, 400
Номинальная частота тока, Гц	50	50	50	50

Микрогидроэлектростанции с диагональной и ковшовой турбинами

Параметры	Тип МикроГЭС
	МикроГЭС 20ПрД	МикроГЭС 100К	МикроГЭС 200К
Мощность,кВт	10 - 20	до 100	до 180
Напор,м	8-18	40-250
Расход,м3/с	0,08-0,17	0,015-0,060	0,015-0,100
Частота вращения, мин-1	1500	600; 750; 1000; 1500
Номинальное напряжение, В	230,400	230 , 400
Номинальная частота тока, Гц	50	50

Комплектность поставки и массо-габаритные характеристики микроГЭС с пропеллерными турбинами

п/п	Наименование	Габариты в упаковке ,мм	Масса в упаковке ,кг<
1.	МикроГЭС 10Пр
1.1.	Энергоблок в составе турбины и генератора	2000 х700 х650	250
1.2.	Устройство автоматического регулирования УАР-10	640 х370 х1050	70
1.3.	Балластное устройство	300 х1060 х1120	80
1.4.	Водозаборное устройство(при необходимости)	1000x750x600	50
2.	МикроГЭС 50Пр
2.1.	Энергоблок в составе турбины и генератора	3970х1000х740	1600
2.2.	Устройство автоматического регулирования (УАР-50М)	645х630х1470	200
2.3.	Блок балластной нагрузки (2шт):	300х1060х1260	170

Гидрогенераторы:

Гидрогенераторы синхронные генераторы, приводимые во вращение гидравлическими турбинами, выпускаются в широкой номенклатуре мощностей от 2 до 5 кВт при частоте вращения от 46,9 до 1500 об/мин, напряжением до 18 кВ. По типу гидравлической турбины гидрогенераторы делятся на вертикальные и горизонтальные, а также обратимые для работы в качестве генератора или двигателя. Генераторы с вертикальным валом подразделяются на два основных типа подвесные и зонтичные, отличающиеся друг от друга расположением подпятника относительно ротора. При частотах вращения до 200 об/мин гидрогенераторы выполняются преимущественно в зонтичном исполнении, свыше 200 об/мин в подвесном. При частотах вращения свыше 250 об/мин вертикальные гидрогенераторы выполняются исключительно в подвесном исполнении. Отмеченные границы различных исполнений гидрогенераторов не являются строгими.

В генераторах подвесного типа подпятник расположен выше ротора, на верхней крестовине, через которую вертикальная нагрузка от вращающихся частей агрегата и осевой составляющей реакции воды передается на корпус статора и затем на фундамент.

Комплектность поставки и массовые характеристики гидроагрегатов для малых ГЭС

№	Наименование	Масса, кг
		ГА-1	ГА-14	ГА-8	ГА-2	ГА-4	ГА-9	ГА-11	ГА-5	ГА-10
1	Гидротурбина с пропеллерным рабочим колесом	3980	4720	7000	---	---	---	---	---	---
2	Гидротурбина с радиально-осевым рабочим колесом	---	---	---	1000	1100	3900	4600	--	--
3	Гидротурбина с ковшовым рабочим колесом	--	---	--	--	--	--	--	3200	5000
4	Мультипликатор	1430	150-800	--	--	--	--	--	--	--
5	Противоразгонное устройство	1920		1920	360	360	--	--	--	--
6	Генератор в зависимости от мощности	1320-2600	290-1230	2600-3400	2000-2600	1500-2400	3000-13000	5000-28000	2500-3900	10000-25000
7	Система автоматического управления (САУ)	200	200	200	200	200	200	200	200	200
8	Затвор	--	2800	2800	250	250	600	750	250	350



II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Проектирование микро ГЭС при заданной мощности гидроэлектрогенератора.

I. Исходным данным для определения проектных параметров микро- гидроэлектроэнергитичекской установки (МГЭУ) является номинальная мощность генератора (N_H), обеспечивающего потребность в электроэнергии.

II.Рассчетными параметрами являются:

1.Потребный крутящий момент, обеспечивающий работу генератора в номинальном режиме.

2.Потребный крутящий момент водяного колеса с учетом обеспечения частоты вращения генератора в номинальном режиме.

3.Параметры потока воды (скорость, секундный расход) обеспечивающие необходимую мощность водяного колеса.

4.Параметры водяного колеса: диаметр и геометрические параметры рабочих лопаток, количество рабочих лопаток. (РЛ)

5.Потребные параметры передачи (мультипликатор, цепьная или ременная передача).

Обший выд МГЭУ представлена на рисунке - 1.

Рис-1. Общий вид микро-ГЭС

III.Алгоритм расчета.

1.Потребный крутящий момент, обеспечивающий получение номинальной мощности генератора при заданной частоте вращения может быть определена зависимостью:

; (кг•м) (1)

где: Ї номинальная мощность генератора ; (квт)

Ї частота вращения ротора генератора ; (об/мин)

= (0.85…0.9) Ї к.п.д. генератора.

2) Крутящий момент развиваемый одной лопаткой водяного колеса зависит от передаточного отношения мультипликатора, к.п.д. передачи и количества РЛ

; (2)

где: Ї потребное передаточное отношение

Ї к.п.д. (передачи) привода (мультипликатора) зависит от передоточьного отношения (рис 1)



Рис 2. Зависимость ; (2?)

3) Потребное передаточные отношение (U) зависит от оборотов водяного колеса (BK)- , которая в свою очередь зависит от окружной скорости рабочих лопаток (РЛ) и диаметра ВК.

(3)

Максимальный к.п.д. ВК достигается при окружной скорости РЛ,равной:

;

где: Ї скорость потока воды (течения).

Тогда, частота вращения ВК может быть определена по формуле:

(об/мин) (4)



Количество РЛ определяется в зависимости от D_вк :

(5)

при этом шаг лопаток должен быть в пределах = (1…1.2) м

4). С другой стороны, располагаемый крутящий момент РЛ можно определить по формуле:

(6)

где: Ї сила потока воды, действующего на РЛ

(кг) (7)

т.к = то

При

(8)

где: (С_х=1,1…1,3) Їкоэффициент сопротивления плоской пластины ;

Їпотребная площадь поверхности РЛ, на которую поток оказывает давление.

Приравняв правые стороны уравнений (2) и (6) с учетом (1) и (7) можно определить площадь рабочей лопатки ВК.

(9)

Размеры лопатки ВК можно определить следующим оброзом:

ширина ;

высота .

Необходимый расход потока воды может быть определен с учетом к.п.д. РЛ по формуле.

; (м³/сек) (10)

где: - к.п.д. рабочей лопатки

=(0,4…0,5) для РЛ движущейся в свободном потоке

=(0,75…0,8) для РЛ движущейся в специальном лотке водотоке.

Потребная мощность потока ;

(11)

Коэффициент полезного действия гидроустановки с ВК определяется по формуле



(12)

Расчёт других параметров ВК будет вести следующем образом:

1. Потребный крутящий момент генератора (1)

(кг•м) (1)

2. Количество РЛ (5)

3. Частота вращения ВК (4)

об/мин

4. Потребное передаточное отношение (3)

5. К.п.д. передачи

6. Потребный крутящий момент рабочей лапотки (2)

кг•м;

7. Потребная площадь РЛ водяного колеса. (8)

(м²)

8. Ширина и высота РЛ.

h_л=1,2•0,555=0.666 м

9. Сила потока воды, действующего на РЛ (7)

; (кг)

10. Потребный расход воды:

W_в==1.155

=0,8 вода движущаяся в лотке-водотоке

11. Мощность потока (10)

N_п= (квт)

12. К.П.Д. гидроустановки (ГУ)

Таблица 1. Расчёт ВК для различных диаметров

	N=5квт; =200об/мин; =0,9; =3м/c
	Расчетн. параметры
1		27.055	27.055	27.055
2		6.28	9.42	12.56
3		6	8 1.17	10 1.256
4		9.554	6.369	4.777
5		20.93	31.4	41.867
6		0.8914	0.8548	0.8197
7		105.896	124.237	138.197
8		0.472	0.369	0.3081
9		0.687	0.6077	0.555
10		0.825	0.7293	0.666
11		105.896	82.82	69.098
12		1.7708	1.385	1.155
13		7.968	6.23	5.199
14		0.627	0.802	0.9616



III. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Определение параметров микро ГЭС при известной мощности потока воды

Алгоритм решения задачи по проектированию микро ГЭС при известных параметрах водотока:

І. Известны параметры водотока (речки, канала, лотка) :

ширина и глубина;

средняя скорость течения Ї V_вср

площадь сечения потока Ї S_п

ІІ. Методика проектирования:

1. Определение естественного уклона водотока

Естественный уклон ровен отношению (1) (рис-1)

где h_е Ї естественный перепад на определенном участке водотока -- l

Если известна средняя скорость течения водотока (V_ср) и геометрические параметры сечения русла, то естественный уклон может быть определен по формуле [2]

(2)

где : с ЇКоэффициент Щези, который зависит от коэффициента шераховотости и гидравлического радиуса.

R Ї гидравлический радиус

(3);

где : р_см Ї смоченный периметр русла р_см1,5•b_п

b_п Ї ширина потока

; (4)

где - коэффициент шероховатости

Степень: при R<1м ; при R>1м ;

=0,08 - для водотока в естественном грунтовом русле

0,01 для водотока в специальном бетонном лотке с цементной штукатуркой.

Таким образом, определив естественный уклон по формуле (2) можно определить параметры уклона h_е и l (формула 1)

для ; ;

2. Определяется мощность потока:

либо (5)

где: секундный расход воды.

І. При средний скорости потока возможно получение электроэнергии с помощью водяного колеса (ВК) с рабочими лопатками (РЛ) без строительства специального бетонного лотка водовода .

В этом случае мощность ВК можно определить по формуле :

;

где к.п.д. РЛ в свободном потоке =(0,4…0,5);

Параметры РЛ (площадь, ширина и высота ) определяются в зависимости от параметров сечения русла :

Мощность, которая может быть передано на вал генератора определяется зависимостью:

; (6)

где: к.п.д. генератора.

к.п.д. передачи (мультипликатора):

=0,9694•0,996^U;

потребное передаточное отношение;

частота вращения генератора

частота вращения водяного колеса.

(об/мин) (8)

где диаметр водяного колеса

При определении необходимо учитывать возможность обеспечения необходимого момента вращения для генератора т.е.

где сила потока действующая на РЛ

где: площадь РЛ

тогда ; (10)

ІІІ. При скорости потока V_ср<3м/с целесообразно строительство специального бетонного лотка - водовода с определенным перепадом (h), обеспечивающим увеличение скорости потока м/с;

Так как ;

то: h=0,5м, обеспечит

h=0,75м, обеспечит

h=1м, обеспечит

Возможная величина перепада (h) оценивается с учетом естественного уклона, т.е. чтобы участок углубленной части речки был в переделах от 25м до 50м. (Рис. 1)

ІV. Определение параметров гидросооружения “лотка - водовода” для МГЭС.

Известно:

1. Средняя скорость течения воды

2.Плошадь сечения потока (S_п) или секундный расход воды (W_в=V_вср•S_п)

2. Оценивается возможная величина перепада (h) с учетом того, что участок углубленной части речки составит (25…50)м

Рис 1. Схема определение участка гидросооружения.

1.Определяется максимальная скорость потока соответствующая данному перепаду (h)

2. Определяется потребное сечение потока , соответствующее



3. Определяются геометрические параметры бетонного лотка , (Рис 2)

а) общая длина

где: начальный участок ()

участок перепада

конечный участок ()

итого

б) Ширина, высота, тольшина бетонного лотка

Рис 2.

Ширина лотка

Высота стенки лотка:

: с=(20...30)см

Толщина стенок лотка t=(15…20)см

V. Определение параметров водяного колеса

1. Геометрические параметры рабочей лопатки (РЛ) :

Ширина РЛ:

где: зазор между стенкой лотка и РЛ:

высота РЛ:

VI. Пример расчета:

Известно :

ширина 3м

глубина 1,5м

средняя скорость течения V_ср= 1 м/с

1. Площадь сечения потока

S_п=0,71•4,5=3,2м²

2. Секундный расход потока

3. Мощность потока

3,2 = 1,6 квт

4. Определяется естественный уклон водотока

Рис. 3. Схема сечения русла



;

; ; ;

; ;

;

при h=0,5м; l=41,66м; V_в =3,132 м/c

При V_b =3,132 м/c ; площадь сечения потока (наименьшее сечение )

Мощность поток

4. Определяются геометрические параметры бетонного лотка ,

м



5. Геометрические параметры рабочей лопатки (РЛ) :

Ширина РЛ:

где: зазор между стенкой лотка и РЛ:

высота РЛ:

кг

где площадь лопатки на которую действуют поток

При n_л=8 шт

При

Передаточные отношения

к.п.д передачи

Крутящий момент передаваемый на генератор

Мощность ВК

Мощность передаваемая на генератор

Мощность электроэнергии , которую можно получить от генератора

к.п.д микро-ГЭС

Потребный крутящий момент генератора

Распологаемый



Таблица 1. Расчёт ВК для различных диаметров

	Vв=3,132 м/с ; ; Sл=; bл=м; hл=м; Wв =м3/c ; Fл= 15,7 квт =200об/мин;
	Расчетн. параметры
1		6	8 1.17	10 1.256
2		9,974	6,65	4,987
3		20,051	30,077	40,102
4		0,895	0,859	0.825
5		229,764	344,645	459,527
6		61,5026	78,7736	94,5888
7		52,2772	66,9576	80,4005
8		12	16	20
9		10,7345	13,749	16,509
10		9,66	12,3741	14,858
11		0,61	0,788	0,9467

Таблица 2.

	Vв=3,132 м/с ; ; Sл=; bл=м; hл=м; Wв =м3/c ; Fл= 15,7 квт =300об/мин;
	Расчетн. параметры
1		6	8 1.17	10 1.256
2		9,974	6,65	4,987
3		30,0768	45,1151	60,1535
4		0,85931	0,809	0,762
5		229,764	344,645	459,527
6		39,3868	49,4439	58,1897
7		33,4788	42,0273	49,4613
8		12	16	20
9		10,3117	12,9448	15,2345
10		9,28057	11,6503	13,711
11		0,59131	0,7423	0,8736



IV. ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

4.1 Влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду и охрана природы

Гидроэнергетические объекты оказывают существенное влияние на окружающую природную среду. Это влияние является локальным. Однако сооружение каскадов крупных водохранилищ, намечая переброска части стока рек Сибири в Среднюю Азию и другие крупные водохозяйственные мероприятия могут изменить природные условия в региональном масштабе. При рассмотрении влияния гидроэнергетических объектов на окружающую среду необходимо различать период строительства гидроэнергетических объектов и период их эксплуатации.

Первый период сравнительно кратковременный - несколько лет. В это время в районе строительства нарушается естественный ландшафт. В связи с прокладкой дорог, постройкой промышленной базы и посёлка резко повышается уровень шума. Вода, используемая для разнообразных строительных работ, возвращается в реку с механическими примесями - частицами песка, глины и т. п. Возможно загрязнение воды коммунально-бытовыми стоками строительного посёлка. Подъём уровня воды в верхнем бьефе начинается обычно в период строительства. В результате производного при этом наполнении водохранилища изменяются расходы и уровни воды в нижнем бьефе.

В период эксплуатации происходит разносторонне влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду. Наиболее существенное влияние на природу оказывают водохранилища:

1. Затопление в верхнем бьефе. Создание водохранилищ ведёт за собой затопление территории (см. рис. 9) В зону затопления могут попасть сельскохозяйственные угодья, месторождения полезных ископаемых, промышленные и гражданские сооружения, памятники старины, дороги, лесные массивы, места постоянного обитания животных и растений и т. д. Наиболее заселены и освоены прирусловые участки реки и районы в устьях притоков. На склонах гор мало сельскохозяйственных угодий, обычно там отсутствуют промышленные объекты. Поэтому создание водохранилищ в горных условиях приносит значительно меньший ущерб, чем на равнинах.

2. Подтопление. Подтопление прилежащих к водохранилищу земель происходит вследствие подъёма уровня грунтовых вод. В зоне избыточного увлажнения подтопление влечёт за собой негативны последствия - переувлажнение корней растений и их отмирание. С изменением водно-воздушного режима почвы может произойти заболачивание и оглеение почв, что ухудшает качество почвы и снижает её продуктивность. В засушливых районах подтопление улучшает условия произрастания растений при соответствующих глубинах почвенных вод. В неблагоприятных условиях может происходить засоление почвы.

3. Переработка берегов. Вследствие подъёма и снижения уровня воды в водохранилище при регулировании стока и волновых явлений проходит переработка берегов водохранилища, Она заключается в размыве и обрушении крутых склонов, срезке мысов и кос. Размеры переработки берегов зависят от их геологического строения, режима уровней воды и глубины водохранилища, конфигурации берегов, господствующих ветров и т. п. Относительная стабилизация берегов происходит через 5-20 лет после наполнения водохранилища.

4. Качество воды. Вследствие снижения скорости течения и уменьшения перемещения воды по глубине существенно изменяются физико-химические характеристики воды по отношению к бытовым условиям реки до создания водохранилища. На качество в годы в водохранилище влияет заселённость зоны затопления, видовой и возрастной состав леса, подлеска и лесной подстилки, наличие притоков, режим и глубина сработки водохранилища и т. п. Качество воды ухудшают сточные воды промышленных, горнорудных и животноводческих комплексов, комунально-бытовые сточные воды и вынос удобрений с сельскохозяйственных угодий. Для южных районов неприятным следствием перенасыщения воды в водохранилищах органическими и биогенными веществами(в основном ионами азота и фосфора) является бурное развитие в тёплой воде сине-зелёны водорослей. При создании водохранилищ необходимо тщательно изучить Совместное влияние всех факторов с учётом перспектив строительства каскадов ГЭС и принимать меры для поддержания качества воды. Качество воды - характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность её для конкретных видов водопользования.. Должна производиться тщательная очистка сточных вод, поступающих в водохранилище. Использовать прилегающие земли в сельском хозяйстве надо, применяя передовые методы агротехники, ограничивающие вынос удобрений в водохранилище.

5. Влияние водохранилищ на микроклимат. Водохранилища повышают влажность воздуха, изменяют ветровой режим прибрежной зоны, а также температурный и ледяной режим водотока. Это приводит к изменению природных условий, а также жизни и хозяйственной деятельности населения, обитания животных, рыб. Степень влияния крупных водохранилищ на микроклимат различна для отдельных регионов страны. Интегральное влияние, оказываемое акваторией на развитие растительности, благоприятно в условиях степной и лесостепной зоны и неблагоприятно в лесной.

6. Влияние водохранилищ на фауну. Многие животные из зоны затопления вынуждены мигрировать на территорию с более с высокими отметками. При этом видовой состав и численность животных значительно уменьшается. В ряде случаев водохранилища способствуют обогащению фауны новыми видами водоплавающих птиц и в особенности рыб: карасёвых, сазана, щуки и т. п. При ранней сработке водохранилища после весеннего половодья осушаются мелководья, что отрицательно влияет на нерест рыбы в верхнем бьефе. Глубокая зимняя сработка водохранилища в средней полосе страны может повлечь за собой замор рыбы на мелководных участках водохранилища.

Также на окружающую среду влияют гидротехнические сооружения. Возведение платин гидроузлов приводит к подъёму уровней воды в верхнем бьефе и образованию водохранилищ. Плотины, перегораживающие реки затрудняют проход рыб к местам естественных нерестилищ в верховьях рек. Но платины, здания ГЭС шлюзы каналы и т. п., удачно вписанные в рельеф местности и хорошо архитектурно оформленные, создают вместе с акваторией верхнего бьефа монументальные и живописные ансамбли.

Разрушения ГЭС при военных действиях приведёт к спуску воды водохранилища, возникновению волны высотой десятки метров, которая может уничтожить города, расположенные ниже ГЭС. Строительство ГЭС приводит к наведённой сейсмичности, в частности в США и Индии возникали землетрясения, разрушившие ГЭС.

Мероприятия по охране природы Производство работ по возведению гидроэнергетических объектов следует проектировать с минимальным ущербом природе. При разработке стройгенпланов необходимо рационально выбирать карьеры, месторасположение дорог и т. п. К моменту завершения строительства должны быть проведены необходимые работы по рекультивации нарушения земель и озеленении территории. По водохранилищу наиболее эффективным природоохранным мероприятием является инженерная защита. Например, строительство дамб обвалования уменьшает площадь затопления и сохраняет для хозяйственного использования земли, месторождения полезных ископаемых, уменьшает площадь мелководий и улучшает санитарные условия водохранилища, сохраняет природные естественные комплексы. Если постройка дамб экономически не оправдана, то мелководья могут быть использованы для разведения птиц и для других хозяйственных нужд. При поддержании необходимых уровней воды мелководья могут быть использованы для рыбного хозяйства, как нерестилище и кормовая база.

Для предотвращения или уменьшения переработки берегов производят берегоукрепления. Предприятия, железные дороги, жилые и комунально-бытовые постройки, памятники старины выносятся из зоны затопления.

Для обеспечения высокого качества воды необходима санитарная очистка ложа водохранилища до его затопления водой. С этой целью производят агротехнические мероприятия для уменьшения загрязненного поверхностного стока и строятся очистные сооружения.

В случаях необходимости организуются заповедники, заказники, отлов и перемещение животных, производятся лесопосадки. В целях рыборазведения создают искусственные нерестилища, нерестно-выростные хозяйства, строятся рыбопропускные сооружения для прохода рыбы на нерест из нижнего бьефа в верхний. Большие работы по инженерной защите проводятся в нижнем бьефе.

4.2 Охрана труда и промышленная безопасность при выполнении работ по обслуживанию электрооборудования

Охрана труда - это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Полностью безопасных и безвредных производственных процессов не существует. Задача охраны труда - свести к минимальной вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда.

Большое значение в охране труда имеет техника безопасности, представляющая собой систему организационных мероприятий и технических средств, предотвращающие воздействие на работающих с опасными производственными факторами, а также производственно-санитарные система организационных мероприятий и тех средств, предотвращающие вредные производственные факторы.

Охрана труда также тесно связана с охраной окружающей среды-атмосферы, водоемов и почвы. В целях охраны здоровья трудящихся в нашей стране применяется социальное страхование-система материального обеспечения в старости, в случаях болезни и потери трудоспособности. Она осуществляется за счет страховых взносов предприятий (учреждений, организаций) и дотаций из государственного бюджета. Очень важную роль играет микроклимат производственных помещений, который характеризуется действующим на организм человека сочетание температуры, электромагнитными излучениями, с содержанием в воздухе вредных веществ и наличием определенного уровня шума и вибраций. Санитарных норм и требований к окружающей среде на промышленных предприятиях изложены в санитарных нормах проектирования промышленных предприятий.

К организационным и техническим мероприятиям при провидении ра-бот в действующих установках относят, подготовка безопасного рабочего места для монтажных и ремонтных работ с частичным или полным снятием напряжения. Их выполняют в следующем порядке:

· отключают необходимые токоведущие части и принимают меры, исключающие ошибочную подачу напряжения к месту работы;

· на отключенных коммутационных аппаратах вывешивают запрещающие плакаты: «Не включать- работают люди», «Не включать работа на линии», «Не открывать, работают люди»; при необходимости устанав-ливают ограждения не отключенных токоведущих частей;

· к заземляющему устройству присоединяют зажим переносного заземления;

· проверяют, нет ли напряжения на отключенной для работы части установки; если его нет, то немедленно накладывают на обесточенные то-коведущие части переносное заземление;

· рабочее место ограждают переносными ограждениями и вывешивают предостерегающие и напоминающие плакаты: «Стой, высокое напряже-ние!», «Не влезай- убьет!», «Работать здесь!», «Влезать здесь!».

· Эти мероприятия осуществляет оперативный персонал вдвоем: одно лицо с квалификационной группой не ниже IV, второе- не ниже III. Второе лицо может быть и из числа неоперативного персонала или персонала по-требителей, при этом оно должно быть специально проинструктировано и ознакомлено с электрической схемой.

При единоличном обслуживании технические мероприятия разрешено выполнять одному лицу, в том числе включение заземляющих ножей. Однако наложение переносных заземлений и в этом случае должны производить два лица.

Рассмотрим каждое из перечисленных технических мероприятий.

1. Отключают оборудование, подлежащее ремонту, и те токоведу-щие части, к которым при работе можно случайно прикоснуться или приблизиться на опасное расстояние. Отключенный участок отделяют со всех сторон от токоведущих частей от которых может быть поданное напряжение. Разрыв должен быть видимый с каждой стороны. Видимый разрыв разрешается создавать отключенными разъединителями и выключателями нагрузки, отделителями (если они не имеют автоматического привода на включения) снятыми предохранителями, отсоединенными перемычками или частями ошиновки.

Приводы разъединителей, отделителей, выключателей нагрузки механически запирают навесным или блокировочным замком, специальным бол-том или штифтом для предупреждения их ошибочного или самопроизволь-ного включения. При дистанционном управлении снимают предохранители обоих полюсов силовой цепи привода.

В электроустановках напряжением до 1000 В тоже необходим види-мый разрыв цепи питания. Для этого отключают рубильник. Чтобы отклю-ченное положение контактов было видно, следует открыть щитки, дверцы,

кожухи. Когда же токоведущие части отключают аппаратами автоматиче-ски или дистанционно, принимают меры, устраняющие ошибочное включение контакторов, то есть снимают предохранители в цепи оперативного тока, отсоединяют концы включающей катушки магнитного пускателя. При выполнении операции по отключению напряжения соблюдают соответствующие меры безопасности. Плавкие предохранители снимают с помощью изо-лирующих клещей в диэлектрических перчатках и в предохранительных оч-ках.

2. На ключах управления и приводах, на предохранителях, при помощи которых может быть подано напряжение место работы вывешивают пла-каты «Не включать - работают люди». На приводах с пневматическим управлением запирают подвода воздуха и вывешивают на нем плакат «Не открывать- работают люди». Из емкостей воздух спускают. Если расположенные в местах работ токоведущие части не могут быть отключены их надежно ограждают.

В установках с напряжением до 1000 В доступны к прикосновению, но по необходимости не отключенные токоведущие части изолируют наклад-ками, колпаками из изоляционных материалов. В установках напряжением 15 кВ и ниже специально проверенное ограждения накладывают в особых слу-чаях непосредственно на токоведущие части с максимальной осторожно-стью и обязательно в присутствии второго лица.

3. После того как напряжение снято, необходимо удостоверится в том, что оно действительно отсутствует, и затем немедленно заземлить отключенные токоведущие части.

Отсутствие напряжения проверяют в следующем порядке. Вывесив плакаты и установив временные ограждения, снимают у места работ постоянные ограждения. Переносное заземление присоединяют одним концом к металлической шине, соединенной с заземляющим устройством (свободные концы с другой стороны переносного заземления будут присоединены к от-ключенной токоведущей части после того, как удостоверятся в том, что напряжения на ней нет).

Если в близи места работы нет находящихся под напряжением токоведущих частей или специального прибора, то проверить указатель следует заранее в другом месте.

Временные ограждения и плакаты запрещено переставлять или убирать. Вывешивать и снимать плакаты разрешается только оперативному персоналу.

4.3 Общие требования пожарной безопасности на производстве и в быту

Пожарная безопасность - состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

Требования пожарной безопасности предусматривают:

· правильную организацию пожарной охраны на предприятии, в жилых, административных и общественных зданиях;

· проведение противопожарных инструктажей, создание ДПД, проведение смотров, издание приказов;

· соблюдение строительных норм и правил, ГОСТов при проектировании зданий и сооружений, при устройстве электросетей, электроустановок, оборудования, отопления, вентиляции освещения и др.;

· запрет на курение и применение открытого огня в недозволенных местах, соблюдение мер пожарной безопасности при проведении огневых работ и т.п.;

· своевременные профилактические осмотры, испытания и ремонты технологического и инженерного оборудования (электросетей, электроустановок, отопления, вентиляции и т.п.);

· предотвращение образования горючей среды;

· предотвращение образования в горючей сфере источников зажигания;

· применение электрооборудования и светильников, соответствующих классу взрыво и пожароопасности помещения;

· ликвидация условий для теплового, микробиологического или химического самовозгорания веществ и материалов;

· применение мер борьбы с разрядами статического электричества и другими видами искрообразования;

· регламентация максимально допустимой температуры нагрева поверхностей оборудования, горючих веществ, материалов, конструкций и т.д.;

· применение негорючих и трудногорючих веществ и материалов вместо пожароопасных;

· ограничение количества горючих веществ и их рациональное размещение;

· изоляцию горючей среды (герметизацию оборудования и тары с пожароопасными веществами, механизацию и автоматизацию производственных процессов, размещение пожароопасных процессов и оборудования в изолированных помещениях, отсеках);

· применение устройств защиты оборудования от повреждений и аварий и др.;

· использование контрольно-измерительных приборов и автоматов для контроля, сигнализации, защиты и регулирования технологических процессов и оборудования;

· применение средств пожаротушения;

· предотвращение распространения пожара за пределы его очага (устройство противопожарных преград, аварийное отключение оборудования и коммуникаций и др.);

· применение строительных конструкций зданий и сооружений соответствующих пределов огнестойкости с тем, чтобы они сохраняли несущие и ограждающие функции в течение всей продолжительности эвакуации людей с горящего объекта;

· устройство необходимых путей эвакуации;

· применение средств коллективной зашиты людей (убежища, защищенные помещения и др.) и индивидуальной их зашиты (в случаях, когда эвакуация затруднена или нецелесообразна);

· применение средств пожарной сигнализации и средств извещения о пожаре;

Действия в случае пожара:

1. Каждый работник, гражданин обнаруживший пожар или загорание (задымление, запах гари, повышение температуры и т.п.), обязан:

а) немедленно сообщить об этом в пожарную службу;

б) приступить к тушению очага пожара имеющимися средства-

ми пожаротушения (огнетушитель, пожарный кран и т.п.);

в) принять меры по вызову администрации к месту пожара.

2. Представитель администрации или другое должностное лицо, прибывшие к месту пожара, обязаны:

а) проверить, вызвана ли пожарная служба;

б) поставить в известность о пожаре нанимателя;

в) выделить для встречи пожарных подразделений лицо, хорошо

знающее расположение подъездных путей и водоисточников;

г) удалить из помещения или опасной зоны людей, не занятых в

ликвидации пожара;

д) в случае угрозы для жизни людей организовать их спасение;

е) при необходимости вызвать другие аварийные службы (медицинскую, энергосети, горгаз и др.):

ж) прекратить все работы, не связанные с мероприятиями до

ликвидации пожара;

з) организовать отключение электроэнергии, остановку транспортирующих устройств, агрегатов, аппаратов, перекрытие газовых коммуникаций, остановку систем вентиляции, приведение в действие системы дымоудаления и т.д.;

и) обеспечить мероприятия по защите людей, принимающих участие в тушении пожара, от возможного обрушения конструкций, поражений электрическим током, отравлений, ожогов.

3. Представитель администрации, руководивший тушением пожара, по прибытии на пожар подразделений пожарной службы обязан сообщить старшему пожарной службы все сведения об очаге пожара, мерах, предпринятых по его ликвидации, о наличии в зданиях и помещениях пожаро и взрывоопасных материалов, баллонов с газом, а также о наличии людей, нуждающихся в помощи, занятых в ликвидации очагов горения.

4. Представитель строительной организации при включении его в состав штаба пожаротушения обязан:

a) консультировать руководителя тушения пожара по специфическим особенностям горящего объекта, а также информировать его о наличии и местонахождении взрывоопасных и токсичных веществ, баллонов с газом и электроустановок;

б) обеспечить штаб рабочей сило...