КАТЕДРА: 

Електрификация на минното производство 

ТЕМА: Проектиране на електрическата част на малка 

ВЕЦ „Цонево” 

Дипломант: Тодор Атанасов Лулчев Ф№ М062735 

Специалност

: „ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКА И 

ЕЛЕКТРООБЗАВЕЖДАНЕ” 
 

Образователно – квалификационна степен „МАГИСТЪР” 
 

Ръководител на дипломната работа:

.......................... 

(доц. д-р Ив. Стоилов) 

Ръководител на катедра:

............................................. 

(доц. д-р Е. Кърцелин) 

 
Декан на МЕМФ:

......................................................... 

 (доц. д-р К. Иванов) 

София, 2008 г. 

МВЕЦ „Цонево” – Съдържание 

СЪДЪРЖАНИЕ 

1.

Въведение

 ............................................................................................. 7 

1.1.

Кратко описание на системата за промишлено 

водоснабдяване

 ...................................................................................... 7 

1.2.

Обосновка на исканото водно количество

 ........................... 15 

1.3.

Кратко описание проектните решения

 ................................. 16 

2.

Избор на турбина

 .............................................................................. 18 

3.

Избор на генератор

........................................................................... 19 

3.1.

Електрическо оразмеряване на генератора

 ........................ 20 

4.

Избор на силов трансформатор

 .................................................... 22 

5.

Избор на силови захранващи кабели и шини

 ........................... 23 

5.1.

Избор на силови генераторни кабели по допустимо токово 

натоварване

 .......................................................................................... 23 

5.2.

Избор на силови кабели по допустимо токово натоварване 

от генераторно табло до БКТП

 ........................................................ 23 

5.3.

Избор на захранващ кабел по допустимо токово 

натоварване за табло дренажна помпа

 .......................................... 24 

5.4.

Избор на захранващ кабел по допустимотоково 

натоварване за табло управление районно осветление

 ............ 24 

5.5.

Избор на захранващ кабел по допустимотоково 

натоварване за табло управление от RG1

 .................................... 24 

6.

Избор на комутационна апаратура и  

токови трансформатори

 ....................................................................... 24 

6.1.

Избор на генераторен прекъсвач в генераторното табло

 24 

6.2.

Избор на товаров разединител в Табло НН на ниската 

страна 0,4 кV на силовия трансформатор

 .................................... 25 

МВЕЦ „Цонево” – Съдържание 

6.3.

Избор  на токови трансформатори в  

генераторното табло

 ........................................................................... 26 

6.4.

Избор на автоматичен прекъсвач за  

табло дренажна помпа

 ....................................................................... 26 

6.5.

Избор на автоматичен прекъсвач за табло управление 

районно осветление

 ............................................................................ 27 

6.6.

Избор на товаров разединител

 ................................................ 27 

6.7.

Избор на автоматичен прекъсвач на входа на силовият 

захранващ генераторен кабел в Табло НН в БКТП

 .................. 28 

6.8.

Избор на шини 0,4 кV в Табло НН в БКТП

 ......................... 28 

7.

Определяне токовете на късо съединение по метода на 

пределно пропускателните мощности

 .............................................. 29 

7.1.

Определяне тока на късо съединение в точка К1

 .............. 30 

7.1.1.

Определяне пределно пропускателната мощност на 

Генератор 1:

 ....................................................................................... 30 

7.2.

Определяне тока на късо съединение в точка К2

 .............. 30 

7.2.1.

Определяне пределно пропускателната мощност на 

шини НН в БКТП:

 ............................................................................ 30 

7.2.2.

Определяне тока на к.с. в т.К2:

 ......................................... 31 

7.2.3.

Определяне на ударния ток на късо съединение:

 ........ 31 

7.3.

Определяне тока на късо съединение в точка К3

 .............. 31 

7.3.1.

Определяне пределно пропускателната мощност на 

шини 20 кV в КРУ-20 кV:

 ............................................................... 31 

7.3.2.

Определяне тока на к.с. в т.К3:

 ......................................... 31 

7.3.3.

Определяне ударния ток на късо съединение:

 .............. 32 

8.

Проверка на автоматичните прекъсвачи по термична и 

динамична устоичивост

........................................................................ 32 

МВЕЦ „Цонево” – Съдържание 

9.

Проверка на шини 0,4 кV в Табло НН в БКТП

 ....................... 35 

10.

Избор на КРУ 20 кV

 ...................................................................... 37 

10.1.

Максимален работен ток

 ....................................................... 37 

10.2.

Избор на токови трансформатори на страна 20 кV

 ........ 40 

10.3.

Избор на напреженов трансформатор на страна 20 кV

 . 41 

11.

Измервания

 ..................................................................................... 42 

12.

Електрически защити

 .................................................................. 43 

13.

Управление и автоматизация

 .................................................... 43 

13.1.

Структурна схема

 .................................................................... 43 

13.1.1. Система за управление и автоматизация

 ...................... 43 

13.1.2. Технологична автоматизация

 .......................................... 46 

13.2.

Технически средства

 ............................................................... 48 

13.2.1. Нисковолтова част

 .............................................................. 49 

14.

Изчисляване на Ел.осветителната и силова инсталация

 ... 50 

14.1.

Еднолинейна ел. схема на  

Табло осветление и контакти – ТО

 ................................................ 50 

14.2.

Вътрешна ел. осветителна и силова инсталация

 ............ 51 

15.

Оразмеряване заземителната инсталация:

 ............................ 53 

15.1.

Определяне преходното съпротивление на един 

вертикален заземител

 ........................................................................ 54 

15.2.

Определяне необходимия брой заземители

 ...................... 54 

15.3.

Определяне преходното съпротивление на лентата

 ....... 54 

15.4.

Определяне общото съпротивление на заземителите

 .... 54 

15.5.

Определяне проводимостта на изкуствената 

заземителна мрежа

 .............................................................................. 55 

МВЕЦ „Цонево” – Съдържание 

15.6.

Определяне на съпротивлението на изкуствената 

заземителна мрежа

 .............................................................................. 55 

16.

Мълниезащитна инсталация

 ...................................................... 56 

17.

Изчисляване районното осветление

 ......................................... 57 

18.

Перспективи за използване на  

водната енергия в България

 ............................................................... 59 

I.

ПРИЛОЖЕНИЕ № 1 

СВЕТЛОТЕХНИЧЕСКИ ИЗЧИСЛЕНИЯ НА ВЪТРЕШНАТА 
ОСВЕТИТЕЛНА ИНСТАЛАЦИЯ НА СГРАДАТА НА ХА1. 

II.

ПРИЛОЖЕНИЕ № 2 

СВЕТЛОТЕХНИЧЕСКИ ИЗЧИСЛЕНИЯ НА РАЙОННОТО 
ОСВЕТЛЕНИЕ НА СГРАДАТА НА ХА1. 

III.

ПРИЛОЖЕНИЕ № 3 

СХЕМИ НА КАСКАДА „ДОСПАТ – ВЪЧА”  
И КАСКАДА „АРДА”. 

МВЕЦ „Цонево” – Съдържание 

IV.

ГРАФИЧНА ЧАСТ 

1.

Еднолинейна електрическа схема. 

№ 01 

2.

Информационно – управляваща система.  
Структурна схема.   

№ 02 

3.

Разположение на ел. съоръженията. План.  

№ 03 

4.

БКТП. Разположение на ел. съоръжения. Поглед. 

№ 04 

5.

БКТП. Разположение на ел. съоръжения. Разрези. 

№ 05 

6.

Генераторно мерене. Принципна схема.   

№ 06 

7.

Търговско мерене. Принципна схема. 

№ 07 

8.

Табло осветление и контакти. Еднолинейна ел. схема. 

№ 08 

9.

Вътрешна ел. осветителна и силова инсталация. 

№ 09 

10.

Заземителна инсталация. 

№ 10 

11.

Мълниезащитна инсталация. 

№ 11 

12.

Площадка сградоцентрала. Районно осветление. 

№ 12 

МВЕЦ „Цонево” – Въведение 

7 

1.

Въведение  

Предмет  на  настоящата  Дипломна  работа  е  МВЕЦ  „Цонево”  – 
ел. част.  МВЕЦ  „Цонево”  се  състои  от  два  хидроагрегата  ХА1  и 
ХА2,  разположени  в  две  отделни  сгради.  В  дипломната  работа  се 
разглежда само ХА1. ХА2 не се разглежда, тъй като изчисленията и 
избора на апаратура е идентичен както при ХА1. 

Язовир „Цонево” е изграден като многогодишен изравнител на река 
Луда Камчия. 

Основното  предназначение  на  язовира  е  подаването  на  вода  за 
промишлено  водоснабдяване  на  дружествата  от  Консорциум 
“Девня”,  аварийно  питейно  –  битово  водоснабдяване  в  района  на 
община Варна и за напояване на изградените и годни за напояване 
земеделски земи, водообезпечавани от язовира. 

Общият  обем  на  язовира  е  329 млн m

3

,  в  това  число  полезен  обем 

308 млн m

3

 и мъртъв обем 21 млн m

3

. Язовирната стена е с височина 

42,0 m, котата на короната е 66,00, а котата на твърдия преливник – 
63,00. 

В 

Таблица 1

 са дадени топографските и хидроложки параметри при 

язовира  при  сегашното  ниво  на  зарегулираност  на  поречието  за 
година с обезпеченост 50%:  

1.1.

Кратко описание на системата за промишлено 
водоснабдяване 

Системата  е  разположена  на  десния  бряг  и  включва  следните 
съоръжения: 



водовземна кула; 



панцерован тръбопровод на основния изпускател; 



шибърна камера и енергогасител към основния изпускател; 

МВЕЦ „Цонево” – Въведение 

8 



изходно съоръжение за промишлено водоснабдяване; 



подязовирна ПС “Цонево”; 



деривация “Цонево – Девня”; 

Водата за промишлеността се подава по два начина: 



При кота ВН от 63,00 до 44,80. В този случай водата се 
подава гравитачно до заводите в гр. Девня; 



При кота ВН от 44,80 до 36,00. Подаването на вода се 
извършва помпажно чрез подязовирната помпена станция 
“Цонево”; 



Максималното водно количество, което е разрешено да се 
подава, е 2 m

3

/s; 



Основен изпускател; 

В  ситуационно  отношение  трасето  на  изпускателя  в  тази  схема  е 
разположено  на  десния  бряг  на  язовира,  като  тръбопроводът  е 
поместен  в  тунел  с  дължина  235 m.  Кривата  започва  на  60 m  след 
кулата и е с дължина 40 m. Тръбопроводът е панцерован с вътрешен 
диаметър 3 m и дебелина на ламарината 10 mm. 

Други по-характерни данни за изпускателя са: 



кота дъно изпускател в началото  29,00; 



кота дъно изпускател в края  22,56; 



кота енергогасител 20,16; 



кота водобоен праг на енергогасителя  26,96; 

В  шибърната  камера  е  поместен  затворният  орган,  представляващ 
плосък  стоманен  затвор  тип  “табла  в  кожух”  с  размери 
3200/3200 mm, 

задвижван 

от 

хидравлически 

повдигателен 

механизъм. Опорният блок на шибърната камера е фундиран върху 
конгломерат с глинесто-песъклива спойка. 

МВЕЦ „Цонево” – Въведение 

9 

Носещата  част  на  сградата  е  монолитна  стоманобетонова  рамкова 
конструкция.  Подпорното  разстояние  на  рамките  е  6,40 m,  а 
височината  е  8,35 m.  Размерите  на  шибърната  камера  са  5/10,20 m 
външно, като дебелината на стените е 25 сm. 



Изходно съоръжение за промишлено водоснабдяване 

Съоръжението е изградeно на десния бряг с кота ВН 44,85. 

Връзката  на  изходното  съоръжение  с  основния  изпускател  става  с 
отклонение от стоманена тръба с диаметър DN1800 на кота 35,00. 

Цилиндричният  затвор  тип  “Хойбанджар”  с  DN1800  е  дълбоко 
потопен регулиращ затворен орган. Конструиран е при воден напор 
45 m  с  оглед  неговото  приложение  да  бъде  по  –  сигурно.  Освен 
това,  може  да  пропуска  водни  количества  до  7 m

3

/s  при  ход  на 

буталото  500 mm.  Този  затвор  е  съставен  от  подвижна  и 
неподвижна части. Неподвижната част се състои от коляно - корпус, 
камбана  и  рама,  а  подвижната  част  е  цилиндър.  Цилиндърът  се 
плъзга  по  външната  страна  на  неподвижната  част,  която  е 
уплътнена  с  гума,  а  в  долно  положение  се  притиска  към  долно 
гумено  уплътнение.  Задвижването  на  цилиндъра  се  осъществява  с 
механизъм  с  N = 7,5 кW  с  товароподемност  10 т,  който  предава 
движението  на  цилиндъра  чрез  3 броя  щанги.  Тук  в  кабината  на 
хойбанджара  има  и  показателно  -  изключвателно  устройство 
(контролно  табло),  което  позволява  дистанционно  командване  и 
отчитане на процентната отвореност на затворния орган. 

Над  шахтата  е  машинната  зала,  в  която  са  разположени 
повдигателните  механизми  на  затвора.  От  изходната  шахта  с 
помощта на преход водата преминава в правоъгълен покрит канал с 
размери В/Н = 2,00/2,00 m. На разстояние 15,50 m е изградена шахта 
с  плосък  затвор  (савак).  Савакът  работи  при  две  положения: 
отворено  и  затворено.  При  отворено  положение  водата  се  подава 

МВЕЦ „Цонево” – Въведение 

10 

гравитачно.  При  работа на помпената станция савакът се затваря и 
не позволява водата да се връща към хойбанджара. По такъв начин 
се създават условия за ремонт на цилиндричния затвор. 

В  близост  до  савачната  шахта  е  изградена  успокоителна  шахта,  в 
която  е  разположена  нивомерната уредба,  свързана с  автоматиката 
на затвора. 

Покритият  канал  запазва  профила  си  до  изходното  съоръжение  на 
ПС “Цонево”. 



Деривация “Цонево – Девня”. Подязовирна ПС 
“Цонево” 

Помпена  станция  “Цонево”  е  разположена  на  десния  бряг  на  река 
Луда  Камчия,  непосредствено  до  изходното  съоръжение  за 
промишлено водоснабдяване. 

ПС “Цонево” е предназначена да подава вода за промишлеността в 
гр.  Девня  за  технологични  нужди,  когато  водното  ниво  в  язовира 
спадне под кота 44,85 до кота мъртъв обем 36,50. 

Помпената  станция  се  състои  от  следните  помещения:  машинна 
зала  с  монтажна  площадка  и  пасарелка  на  по-висока  кота  за 
обслужване  на  шибърите,  ел.  уредба,  акумулаторно  помещение, 
стая  за  дежурния  персонал  и  работилница  с  малък  склад. 
Вентилацията  и  осветлението  на  машинната  зала  са  директни. 
Трафопостът е открит и ограден с телена ограда. 

Водата  от  язовира  постъпва  в  ПС  чрез  основния  изпускател  за 
промишлено водоснабдяване. От последния се отклонява подводящ 
тръбопровод от стоманени тръби DN1800 и дължина 85 m. 

МВЕЦ „Цонево” – Въведение 

11 

Помпената  станция  е  за  водно  количество  5 m

3

/s  с  6 бр.  помпи,  от 

които 4 бр. 24НДН с мощност по 200 кW и 2 бр. 550Д22а с мощност 
по 55 кW. 

Смукателните  тръбопроводи  са  самостоятелни  за  всеки  помпен 
агрегат и са с диаметър DN820 и дължина 8 m. 

Преди  и  след  помпите  са  поставени  затворни  органи  DN300.  За 
монтаж  и  ремонт  на  помпените  агрегати  е  предвиден  кран  с 
товароподемност 5 т. 

За  изпразването  на  тръбопровода  от  язовира  е  предвидена 
изпразнителна  инсталация  като  водата  се  отвежда  гравитачно  в  
р. Луда Камчия. 

Напорните тръбопроводи са също самостоятелни и обслужват всеки 
помпен  агрегат  поотделно  с  дължина  20 m  и  диаметър  DN630. 
Тръбопроводите  чрез  сифонно  устройство  са  заустени  в  обща 
изходна шахта, разположена надлъжно и успоредно на деривацията. 
Не  са  предвидени  възвратни  клапи,  тъй  като  не  се  очаква 
хидравличен удар. 

Електрическите  уредби  на  помпената  станция  са  предвидени  за 
трансформация,  разпределение  и  потребление  на  електрическата 
енергия.  Те  обхващат  трансформаторна  уредба  20 кV,  командни 
табла,  силови  и  контролни  кабели,  апаратура  за  автоматика, 
осветителна, заземителна и гръмозащитна инсталация. 

През последните 15 – 20 години заводите въведоха оборотни цикли 
при производството и водопотреблението спадна от 100 млн m

3

 през 

първите години на около 50 млн m

3

 с тенденция към стабилизация. 

Средното водно количество варира от 1,3 до 2,0 m

3

/s. 

От  досегашната  близо  30  –  годишна  експлоатация  помпената 
станция е  използвана за  около  27%  от  времето,  като  за  периода  от  

МВЕЦ „Цонево” – Въведение 

12 

м.  юли  1986 г.  до  м.  април  1993 г.  е  работила  непрекъснато.  През 
този  кризисен  период  в  язовира  е  вкарвана  вода  от  р.  Голяма 
Камчия  през  основния  изпускател  за  мелиоративни  нужди.  През 
целия  период  на  експлоатация  на  помпената  станция  вода  е 
подавана  с  2  и  много  рядко  с  3 помпени  агрегата  –  в  началния 
период на експлоатация. 

Деривация  “Цонево  –  Девня”  започва  от  изходната  шахта  на 
помпената станция и е с обща дължина 37 кm. 

Деривацията  представлява  засипан  тръбопровод,  чрез  който  се 
подава  вода  за  промишлеността  в  гр.  Девня.  Общата  дължина  на 
деривацията  от  яз. ”Цонево”  до  ПС “Девня”  е  37,297 кm  и  се 
разпределя на следните участъци: 



І участък 

от кm 0+000 до кm 13+186 (тунел “Камчия-

Провадийска”); 



ІІ участък (тунелен) 

от кm 13+186 до кm 14+229 (изход 

тунел); 



ІІІ участък  от кm 14+229 до кm 22+200 (яз.”Тръстиково”); 



ІV участък  от кm 22+200 до кm 37+297 (ПС”Девня”); 

Началният 

участък 

на 

деривацията 

е 

безнапорен 

от 

стоманобетонови тръби DN2300  с гланцирана  циментова замазка  и 
дължина  247 m.  След  него  е  дюкер  № 1  с  дължина  12040 m  от 
стоманобетонови и стоманени тръби DN2250. След него има отново 
безнапорен участък с диаметър DN2300 и т.н. 

Таблица 1 

Пункт 

F (кm

2

)  Нср (m) 

Q50% 

(m

3

/с) 

Cv 

W50% 

(млн.m

3

) 

Язовир “Цонево” 

1609,3 

445 

3,71 

0,877 

117,1 

МВЕЦ „Цонево” – Въведение 

13 



Строителството на яз.”Цонево” е започнало през 1966 г. и 
завършено през 1973 г. 



С оглед комплексното предназначение на язовира са 
изградени и са в експлоатация следните съоръжения: 



Система за промишлено водоснабдяване; 



Система за аварийно питейно – битово 

водоснабдяване и напояване; 

Системата  за  промишлено  водоснабдяване  предлага  по-добри 
възможности  за  изграждане  на  малка  ВЕЦ  от  тази  за  аварийно 
питейно – битово водоснабдяване и напояване предвид следното: 



Ползваните води за промишлено водоснабдяване от 
яз.”Цонево” в размер на 46,1 млн m

3

 годишно са 

разпределени равномерно през цялата година; 



Ползваното водно количество е в рамките на 1,30 до 
2,00 m

3

/s; 



Малките хидравлични загуби в напорния тракт до мястото 
на отклонение за централата; 



Изградените съоръжения и инфраструктура в района на 
помпената станция позволяват хидравличните връзки с 
колектора на помпената станция; деривацията  
“Цонево – Девня” и присъединяването към 
електроенергийната система; 



Непосредствената близост на старото корито на р. Луда 
Камчия позволява изпускането на екологичните води 
практически веднага след язовирната стена; 



Възможност за връзка с напоителната система; 

Вземайки  предвид  гореизложеното,  мястото  на  МВЕЦ „Цонево”  е 
определено на площадката на помпената станция, в непосредствена 
близост до машинна зала. 

МВЕЦ „Цонево” – Въведение 

14 

От друга страна, необходимите водни количества за промишленото 
водоснабдяване и напояване трябва да бъдат осигурени независимо 
едно  от  друго.  Това  може  да  стане  чрез  два  хидроагрегата 
(турбини). Едната турбина с Qт = 2,00 m

3

/s ще преработва водите за 

промишлено  водоснабдяване,  а  другата  турбина  с  Qт = 1,50 m

3

/s 

водите  за  напояване  през  напоителния  сезон  и  свободните  води  в 
ненапоителния сезон. Екологичните  води ще  бъдат  осигурени след 
изтичалата  на  двете  турбини.  Двете  турбини  са  разположени  в  две 
отделни сгради. 

Отчитайки тези съображения, схемата на МВЕЦ “Цонево” включва 
следните съоръжения: 



отклонение от колектора на помпената станция; 



напорен тръбопровод с диаметър DN1400; 



шахта за измервателни уреди на водното количество 



БКТП и връзка с ел.провод 20 кV; 



нова входна шахта на деривация “Цонево – Девня”; 

Към сградата на ХА1 спадат: 



машинна зала; 



ел. блок; 



разпределително съоръжение след изтичалото; 



нов отводящ тръбопровод DN1250 към деривация 

“Цонево-Девня”; 



съоръжение за екологични води; 



съоръжение за връзка с напоителната система; 



напорен тръбопровод; 



обслужваща част на ХА1 и ХА2; 



изтичало; 

МВЕЦ „Цонево” – Въведение 

15 

Към сградата на ХА2 спадат: 



машинна зала; 



ел. блок; 



напорен тръбопровод; 



изтичало; 

1.2.

Обосновка на исканото водно количество 

От анализа на разполагаемата експлоатационна редица на притока в 

яз.”Цонево” 

за 

периода 

1973



2003 г. 

бе 

установено, 

че 

средномногогодишната  водна  маса  с  обезпеченост  50%  е  в  размер 
на 117 млн m

3

. 

Разпределението  на  водните  маси  между  отделните  потребители  е 
както следва: 



загуби – изпарение и филтрации  12 млн m

3

; 



за промишлено водоснабдяване  46 млн m

3

(действителна консумация – 49 млн m

3

); 



възможни за напояване и други нужди  31 млн m

3

; 



за екологични нужди  12 млн m

3

; 



резерв за непредвидени нужди 

16 млн m

3

; 

Както бе отбелязано, централата ще преработва енергийно водните 
маси  за  промишлено  водоснабдяване,  екологичните  води,  за 
напояване, както и свободните водни маси. 

Първата  турбина  с  Qт = 2,00 m

3

/s  ще  преработва  до  63 млн m

3

,  от 

тях за промишлено водоснабдяване 46 млн m

3

, за екологични води – 

до 12 млн m

3

 и изпуснати води – 5 млн m

3

. 

Втората турбина  с Qт = 1,50 m

3

/s  ще преработва до  26 млн m

3

 води 

за напояване през напоителния сезон, а така и свободните води през 
ненапоителния сезон.