Read Me First

‫‪  ‬رئاسة الجمھورية‬ ‫‪  ‬وحدة تنفيذ الســدود‬ ‫‪  ‬مشروع سد ِمروى‬ ‫‪Republic of the Sudan ‬‬ ‫‪Presidency of the Republic ‬‬ ‫‪DAMS IMPLEMENTATION UNIT (DIU) ‬‬ ‫‪MEROWE DAM PROJECT ‬‬ ‫‪ ‬‬

‫‪ ‬دراســـات الجدوى وتصميم المشـروع‬ ‫‪Egyptian Ministry of Works   1946 ‬‬ ‫‪SWEKO                                       1984 ‬‬ ‫‪MONENCO AGRA                     1993 ‬‬ ‫‪PB POWER                                 1999 ‬‬ ‫‪MOTT MACDONALD                2000 ‬‬ ‫‪NC LAVALIN                               2001 ‬‬ ‫‪HYDROPROJECT                        2001 (main design) ‬‬ ‫‪LAHMEYER INTERNATIONAL  2001 (final design) ‬‬

‫‪1.‬‬ ‫‪2.‬‬ ‫‪3.‬‬ ‫‪4.‬‬ ‫‪5.‬‬ ‫‪6.‬‬ ‫‪7.‬‬ ‫‪8.‬‬ ‫‪ ‬‬

‫‪ ‬واقع التوليد المائى بالسودان‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬

‫سنار ‪) ‬النيل األزرق(‪ 15              ‬ميقا واط ‪ ‬‬ ‫خشم القربة )نھر عطبرة(‪ 17         ‬ميقا واط ‪ ‬‬ ‫جبل أوليا )النيل األبيض(‪ 30          ‬ميقا واط‪   ‬‬ ‫الروصريص )النيل االزرق(‪ 280     ‬ميقا واط‪   ‬‬ ‫‪ 1250‬ميقا واط ‪ ‬‬ ‫سد ِمروى )نھر النيل( ‪    ‬‬

(‫المشاركون فى تنفيذ المشروع ) سد ِمروى‬ 1. 2. 3. 4. 5.

CCMD JOINT VENTURE  (Civil Works – Contracts 2A, 2B, 2C) china  CCMD JOINT VENTURE  (HYDROMECHANICAL Contracts  3D) china  Alstom  (Electro‐Mechanical Works–Contracts 3A,3B,3C,3E )  France   Consortium HPE‐JPPC  (Transmission Line– Contracts 4A, 4B, 4C, 4D)   china  LAHMEYER INTERNATIONAL (CONSULTING ENGINEERS for all contracts)  GERMANY   

‫تفاصيل العقد‬ 1. 2A cover dams right bank  2. 2B concrete dams  3. 2C cover dams left bank  See (2A‐2B‐2C+Infra structure‐ resettlement‐ north district development)  & (Power generation general)  4. 3A Turbine  See (3A Turbine)  5. 3B Generator  See (3B Generator)  6. 3C Transformer  See (3C Transformer)  7. 3E Balance of Plant  See (3E Balance of Plant)  8. 3D Hydro Mechanical  9. See (3D Hydro Mechanical)             

Main and general Points 1. Generator speed   120      p     

  

 

 

  

 

P   

 

 

 

 

min  

 

  

2  

Example:‐  ¾

 

 

 

 

 

¾

 

 

 

 

 

 

   

   

 

    = 136.4  

   

 

100 

min  

  

  ¾ The main function of the equation above is to determine the optimum speed for  specific frequency of the runner as well as generator.                 

2. Watt, Var & VA                                                               

S (Mega VA) Q (Mega Var) 

Ø 

   

P (Mega watt)

In any power generation process there are two main output components   1. (P) Active Power for the consumers and the unit rate Mega  Watt  2. (Q) Reactive Power for controlling the voltage value in the network and the unit rate is Mega Var  For example:  If the voltage value in net work is 500 KV  An amount of (Q) reactive power required to keep the value of it as it’s  And that (Q) reactive power unit measured in Mega Var   So  If the voltage value in the network dropped down for any reason  (Q) Power production should increase up to balance the voltage value to 500 KV again  If the voltage value in the network increased up for any reason  (Q) Power production should decrease down to balance the voltage value to 500 KV again  So (Q) power is working as a governor to the voltage value in the network    • the victor result of the tow power production above (P& Q) is (S) power (appeared power)  • (S) appeared power is the total power generation and its unit rate is (Mega Volt Ampere)  • Cos Ø  = power factor  (0.85 – 0.99) best value  •  Q/P = tan Ø  Example:  Maximum (P) active power production in Merowe dam generator is 127 (Mega Watt)  Maximum (S) appeared power production in Merowe dam generator is 140 (Mega VA)  ¾ General  power production policy  avoid generating  moor reactive power cause it have less pay  back value compare with active power         

3. Transformer  • Volt value in generator output is standard value equal to 13.8 KV  • There is step‐up transformer to 525& 220 KV for Transmission Line  • All the transformers are single phase (3 transformers one for each phase) why?  You can find three phase transformer of 525& 220 KV (one transformer for the  three phases)  But it will be so big for shipping but the three transformer single phase are  possible for shipping 

4. GIS & AIS AIS: air isolation switch gear  This required more space to achieve the maximum distance between the holding  current and volt lines and between circle breakers  Generally its simple easy cheep so it’s used any where 

GIS: gas isolation switch gear   When the space is not available and you need to decrease the distance between  lines and circle breaker you need to use gas for isolation  in a locked building that  is GIS generally its costly complicated so it used in a special cases  The gas used in GIS is (SF6) which is friendly to the environment  

5. River Nile water distribution ¾ Egypt  55 billion 

per year and Egypt using most of it 

¾ Sudan 18.5 billion  per year and Sudan use only 14.5 maximum  ¾ River Nile flow:    1. Minimum In winter 500 to 700   / 2. Medium in summer 1000 to 1200  /      and the peak 11000  / 3. Maximum in rain season 7000  /  

 

6. Calculating water flow for power house P = Q ρ g h  For 127 mega watt the maximum for one generator  127 ×1000000 = Q × 1000 × 9.81 × (53m max h) or (49m design h) or (43m  medium h) or (33m min) 

Q = 244  

/

 or 265  

/

 or 300  

/

 or 392  

/

  

Example:   Consider 43 m head, 300  m /sec  in the summer 1200  m /sec as a river Nile  flow  ¾ It can run only 4 units full load for generating 500 Mega Watt and spillway  close that in case of medium head 43 meter  ¾ For more units and Mega Watt you need to use water from the reservoir   ¾ Generally  you can run up 8 unit for 1000 mega watt by using the water  stored in the reservoir and keep 2 unit as a stand by  /  is not a  ¾ In winter the min flow rate of river Nile 500 – 700  problem for power generation why?  Because winter comes after rain season which insure the max water store  in the reservoir and it will be enough for at least 3 month considering the  low demand for power at winter  ¾ Load at late night is less than the load during the day which lead to reduce  water flow rate at night through turbine runners                  

 

7. Circle breaker & Isolator    

Isolator 

   

Circle Breaker 

   

Isolator 

  ¾ For each circle breaker there is tow isolator before and after  ¾ Circle breaker need inside insulation by oil or gas depend on volt value  ¾ In Merowe dam all the circle breaker insolated by gas (SF6) to avoid the spark  because it’s have high volt value (525 and 225 K Volt)  ¾ No need for insulation in isolator why?  •

When we need to start line charging both isolator closed first (no current passing) 

•

Then close circle breaker  When we need to stop line charging circle breaker open first   Then open isolator (no current passing)  

• •  

8. One & half Circuit breaker system ¾ An expression Mean a system of circle breakers with isolators and cables insuring  more ways to feed a single line from one or different source of power (very clear  in the diagram)              

 

9. Power calculation in Frances turbine Upstream  

Downstream

Power equation at up stream

Where ≡ Power at up stream ≡ Water density 1000 g ≡ gravity acceleration 9.81 h ≡ head between upstream and downstream water level

Where ≡ power at turbine  

T ≡ torque =  

   

    ∆

 

 

 

∆

 

 

 

 Guide vane angle   

 

 

 

 

 Angular speed 

Where      

 

2 60