水电站水轮机选型设计1

院校：河北工程大学水电学院专业班级：水利水电建筑工程01班姓名：苏华

学号： 093520101

指导老师：简新平

水电站水轮机的选型设计

摘要

本说明书共七个章节，主要介绍了大江水电站水轮机选型，水轮机运转综合特性曲线的绘制，蜗壳、尾水管的设计方案和工作原理以及调速设备和油压装置的选择。主要内容包括水电站水轮机、排水装置、油压装置所满足的设计方案及控制要求和设计所需求的相关辅助图和设计图。系统的阐明了水电站相关应用设备和辅助设备的设计方案的步骤和图形绘制的方法。

关键词：

水轮机、综合运转特性曲线图、蜗壳、尾水管、调速器、油压装置。

【abstract】

Curriculum project of hydrostation is a important course and practical process in curriculum provision of water-power engineering major . There are more contents and specialized knowledge in the curriculum project , which make students not to adapt themselves quickly to complete the design . In this paper , characteristic of the curriculum project is analyzed , causes of inadaptation to the curriculum project in students are found , rational guarding method are proposed , and a example of applying the guarding method is given . The results show that using provided method to guard student design is a good method , when teaching mode and time chart are given , students are guarded from mode of thinking and methodology , and design step are discussed and given . After the curriculum project of hydrostation , the capability of students to solve practical engineering problems is improved , and the confidence to engage in design is strengthened .

【Keyword】

Curriculum project of hydrostation ; guarding method ; mode of thinking ; methodology; design step.

水电站水轮机选型设计

第一节基本资料 (4)

1.1基本资料

1.2设计内容

第二节机组台数与单机容量的选择 (4)

2.1 机组台数与机电设备制造的关系

2.2 机组台数与水电站投资的关系

2.3 机组台数与水电站运行效率的关系

2.4 机组台数与水电站运行维护工作的关系

2.5 单位容量的选择

第三节水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、及吸出高度与安装高程的确定 (5)

3.1 HL240型水轮机

3.2 ZZ440型水轮机

3.3 两种方案的比较分析

第四节水轮机运转特性曲线的绘制 (13)

4.1 基本资料

4.2 等效率曲线的计算与绘制

4.3 出力限制线的绘制

4.4 等吸出高度线的绘制

第五节蜗壳设计 (15)

5.1 蜗壳型式选择

5.2 主要参数确定

5.3 蜗壳的水力计算及单线图，断面图的绘制

第六节尾水管设计 (18)

6.1 尾水管型式的选择

6.2 尺寸确定及绘制平面剖面单线图

第七节调速设备的选择 (19)

8.1 调速器的计算

8.2 接力器的选择

8.3 调速器的选择

8.4 油压装置的选择

参考资料 (21)

大江水电站水轮机选型设计

第一节基本资料

1.1基本资料

大江水电站，最大净水头H max=35.87m，最小净水头H min=24.72m，设计水头H p=28.5m，电站总装机容量N装=68000KW，尾水处海拔高程▽=24.0m，要求吸出高Hs> -4m。

1.2设计内容

水轮机是水电站中最主要的动力设备之一，它关系到水电站助工程投资、安全运行、动能指标及经济效益等重大问题，正确地进行水轮机选择是水电站设计中的主要任务之一。本次设计的内容有：

(1) 确定机组台数与单机容量。

(2) 确定水轮机的型号与装置方式。

(3) 确定水轮机的转轮直径与转速。

(4) 确定水轮机的吸出高度与安装高程。

(5) 绘制水轮机运转特性曲线。

(6) 确定蜗壳、尾水管的型式与尺寸。

(7) 选择调速器与油压装置。

第二节机组台数与单机容量的选择

水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。根据已确定的装机容量，就可以拟订可能的机组台数方案，当机组台数不同时，则单机容量不同，水轮机的转轮直径、转速也就不同，有时甚至水轮机型号也会改变，从而影响水电站的工程投资、运行效率、运行条件以及产品供应。选择机组台数与单机容量时应遵守如下原则：

2.1 机组台数与机电设备制造的关系

机组台数增多，单机容量减少，尺寸减小，制造及运输较易，这对制造能力和运输条件较差的地区有利的，但实际上说，用小机组时单位千瓦消耗的材料多，制造工作量大，所以最好选用较大容量的机组。

2.2 机组台数与水电站投资的关系

当选用机组台数较多时，不仅机组本身单位千瓦的造价多，而且相应的阀门、管道、调速设备、辅助设备、电气设备的套数增加，电气结构较复杂，厂房平面尺寸增加，机组安装，维护的工作量增加，因而水电站单位千瓦的投资将随台数的增加而增加，但采用小机组时，厂房的起重能力、安装场地、机坑开挖量

都可以缩减，因而有减小一些水电站的投资，在大多数情况下，机组台数增多将增大投资。

2.3 机组台数与水电站运行效率的关系

当水电站在电力系统中担任基荷工作时，引用流量较固定，选择机组台数较少，可使水轮机在较长时间内以最大工况运行，使水电站保持较高的平均效率，当水电站担任系统尖峰负荷时，由于负荷经常变化，而且幅度较大，为使每台机组都可以高效率工作，需要更多的机组台数。

2.4 机组台数与水电站运行维护工作的关系

机组台数多，单机容量小。水电站运行方式就较灵活，易于调度，机组发生事故产生的影响小，检修较易安排，但运行、检修、维护的总工作量及年运行费用和事故率将随机组台数的增多而增大，故机组台数不宜太多。

上述各种因素互相联系而又相互对立的，不能同时一一满足，所以在选择机组台数时应针对具体情况，经技术经济比较确定。遵循上述原则，该水电站的装机容量为6.8万kw ，由于1.5万kw<8.6万kw<25万kw ，该水电站为中型水电站，并担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。且宜选用偶数机组台数（两个合用一个变压器，方便变电和配电）：4台。

2.5 单位容量的选择:

单机容量N=6.8÷4=1.7万KW,

水轮机额定出力:F

F

r N N =η (F η：发电机效率：96%-98%,取96%)

即 r N =N÷96﹪=17000÷96﹪=17708KW 。

第三节 水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、 及吸出高度与安装高程的确定

根据该水电站的水头变化范围24.72m ～35.87m ，参照《水电站》表3-3和表3-4的水轮机系列型普表查出合适的机型有HL240型水轮机（适用范围25~45）和ZZ440型水轮机（适用范围20-40）两种。现将这两种水轮机作为初步方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。

3.1 HL240型水轮机 3.1.1 转轮直径D 计算

查《水电站》表3-6可得HL240型水轮机在限制工况下的单位流量

s m S L Q M 3'124.11240==，效率%4.90=M η，由此可初步假定原型水轮机在

该工况下的单位流量m Q Q M 3'1'124.1==，效率 %92=η。

上述的'1Q =1.24m 3/s 、r N =17708KW 、%92=η和Hr=28.5带入 1D =

5

.285.2824.192.081.917708

???=3.22m

选用与之接近而偏大的标称直径1D =3.3m.

3.1.2 转速计算 1

'10D H n n av

=

式中： '

1'10'10n n n M ?+=

由《水电站》表3-6查得在最优工况下的'10M n =72.0，初步假定

1010''m n n =

n=

3

.35

.2872=116.5r/min 上式中： '

1n ——单位转速采用最优单位转速 '1072n = r/min

H ——采用设计水头，Hr =28.5m

1D ——采用选用的标准直径1D =3.3m

采用与其接近的偏大的同步转速n= 125r/min

3.1.3 效率修正值的计算

由水利机械附表1查得HL240 在最优工况下最高效率为max M η＝92.0%模型转轮直径1M D =0.46m 所以原型水轮机的最高效率可采用下式计算，即

5

1

1max max )1(1D D M

M ηη--= =1-（1-0.92）5

3

.346

.0=0.946=94.6％ 则效率修正值为max ηη=?-min η=94.6%-92%=2.6%

，考虑到制造水平的情况，常

1D =

在以求得的?η中再减一个修正值，取ε=1％，ε'=0；

则效率修正值为 εηηη--=?min max -ε'=0.946-0.92-0.01=0.016=1.6% 由此可得原型水轮机在限制工况下的效率为

η=m η+η?=90.4%+1.6%=92%（与上述假定相同）

单位转速的修正值按下式计算:

192

.0946

.01''max max 101-=-=?M M ηηn n =0.014<0.03 由于'

1'10

n n ?＜0.03， 按规定单位转速可不加修正，同时，单位流量Q 也可不

加修正。

由上可见，原假定的%92=η，''11M Q Q = ,''

1010M n n =是正确的，那么上述

计算及选用结果1D =3.3m 和n=125r/min 也是正确的。

3.1.4 工作范围校核

在选定1D =3.3m ，n ＝125r/min 后，水轮机的最大的'1max Q 及各特征水头相对

应的'1n 即可计算出来

水轮机在Hr=28.5、Nr=17708下工作时，其相应的最大单位流量'1Q 即为

'

1max

Q ，故: max 1'Q =r r 11H H D 81.9η?N D r

=5

.285.2892.03.33.381.917708????

=1.19<1.24s

m

3

则水轮机的最大引用流量为

r H D D Q Q 11max max 1'?==1.19?3.325.28?=69.18(m 3/s) 对'1n 值：在设计水头r H =28.5m 时 m in)/(3.775

.283

.3125'11r H nD n r r =?==

在最大水头H max =35.87m 时 max 1'n =

max 1H nD =87

.353

.3125?=68.86(r/min)

在最小水头H min =24.72m 时 min 1'n =

min 1H nD =72

.243

.3125?=83(r/min) 在HL240型水轮机模型综合特性曲线图（图3-1)上分别绘出

max 1'Q =1.19m 3/s ，'

1max n =68.86r/min 和min 1'n =83(r/min) 为常数的直线，

由图可见，由这三根直线所围成的水轮机工作范围（图中阴影部分）基本上包含了该特性曲线的高效率区。所以对于HL240型水轮机方案，所选定的参数1D =3.3m 和转速n=125r/min 是比较满意的，但是还需要和其他方案作前面的比较。

3.1.5 吸出高度Hs 的计算

由水轮机的设计工况参数'1r n ＝77.3r/min ，'

1max Q ＝1190L s ，在图3-1上查得

相应的气蚀系数σ＝0.195，在《水电站》图2－26查得气蚀系数修正值为 σ?＝0.04 由此可得水轮机的吸出高度

10()900s H H σσ?

=-

-+?

＝10-900

24-（0.195+0.04）×28.5＝3.28m>-4m 3.1.6 装置方式：采用立轴安装方式 3.1.7 安装高程的确定 由立轴混流式HL240

2

b H Z s W A +

+?==24+3.28+3.3×0.365/2=27.88m 所以，HL240型水轮机方案的吸出高度满足电站要求H.

3.2 ZZ440型水轮机 3.2.1 转轮直径D 计算 η

r r r

r

H H Q N D '181.9=

式中N r

,H r

均同前.对于'1Q 值,可由附表2查得该型水轮机在限制工况下的

'1Q =1650L/S,同时还查得气蚀系数σ=0.38~0.65但在允许的吸出高为-4m 时,则相

应的装置水轮机的空蚀系数为

[]H H s -?-

=

90010σ-?σ=04.05

.2849002410-+-=0.45 在满足-4m 吸出高度的前提下，'

1Q 值可在ZZ440型水轮机主要综合特性曲

线中可查得选用工况点（'

10115min n r =，

σ=0.45）处的单位流量'1Q 为1205L S 。同时可查得该工况点的模型效率M η=86.2％，并据此可以初步假定水轮机的效率为89.5％。

将以上的'r 1r N Q η 、H 、 、各参数值代入，

=

5

.285.28895.0205.181.917708

???=3.32m

基本符合标准直径,故选用直径1D =3.3m

3.2.2 转速n 计算

水轮机的转速为:

n=1'10D H n av =3

.330

115?=190.87r/min

选用与之接近而偏大的同步转速n=214.3r/min.

3.2.3 效率及单位参数修正

对于轴流转浆式水轮机，必须对其模型综合特性曲线图上的每个转角?的效率进行修正。

1D =

当叶片转角为?时的原型水轮机最大效率可用下式计算,根据表3-7知

10.46M D =、 3.5M H m =，并已知1D =3.3m ，r H =28.5m ，带入上式则得:

max ?η=1-(1-max M ?η)(0.3+0.75

3

.346.010

5

.285

.3)=1-0.683(1-max M ?η) 叶片在不同转角?时的max M ?η可由模型综合特性曲线查得，从而可求出相应的?值的原型水轮机的最高效率max ?η。

当选用效率的制造工艺影响修正值1%ζ=时，即可计算出不同转角?时的效率修正值?η?

%1max max --=?M ???ηηη 其中计算结果如下表(3-1):

）

max M η=89％。由于最优工况接近于0o ?=等转角线，故可采用?η?=2.6%作为其

修正值，-从而可得原型最高效率为：

max ?η=89%+2.6%=91.6％

已知在吸出高度-4m 限制的工况点（'

10

115n =，'

1Q =1205m 3/s ）处的模型效

率为M η=86.2％,而该工况点处于?+=10?和?+=15?两等角线之间，用内插法求得该点的效率修正值为?η?=3.22%，由此可得该工况点的原型水轮机效率为：

η=86.2%+3.22%=89.42％(与上述假定的效率η=89.5％相近。)

max max 1(1)(0.3M ??ηη=--+

由于：'

1'10n n ?=89.0916.0-1=0.0145<0.03

故单位转速可不作修正，同时，单位流量也可不作修正。

由此可见，以上选用m D 3.31=，n=214.3（r/min)是正确的。

3.2.4 工作范围的检验计算

在选定1D =3.3m ，n ＝214.3/min 后，水轮机的'

1max Q 及各特征水头相对应的'

1n 即可计算出来水轮机在Hr 、N 下工作时'1max Q ，其'1Q 即为'

1max Q ，故

'

1max Q =

ηr r H H D D N

1181.9?=5

.285.28894.03.33.381.917708????=1.223m

则水轮机的最大引用流量为

r H D Q Q 21'1max ==1.205?3.325.28?=70.07s m /3

与特征水头max min ,H H ，Hr 相对应的单位转速

在设计水头r H =28.5m r r H nD n 11'=

=5

.283

.33.214?=132.47(r/min) 在最大水头H max =35.87m 时 max 1'n =

max 1H nD 87

.353

.33.214?=118.08(r/min)

在最小水头H min =24.72m 时 min 1'n =

min 1H nD =72

.243

.33.241?=142.24 (r/min) 在ZZ440型水轮机模型综合特性曲线图(图3-2)上分别绘出，'max 1Q =1220 L/s 和'min 1n =118.08r/min, 'max 1n =142.24r/min 的直线，由图可见，由这三根直线所围成的水轮机工作范围（图中阴影部分）基本上包含了该特性曲线的高效率区。所以

对于ZZ440型水轮机方案，所选定的参数m D 3.31=和n=241.3r/min 是合理的。

3.2.5 吸出高度Hs 的计算

由水轮机的设计工况参数'1r n ＝132.47r/min ，'

1max Q ＝1220L s ，由图3-2可

查得其气蚀系数约为σ=0.42，则可求出水轮机的吸出高度为

?

＝10-

900

24

-（0.42+0.04）×28.5＝-3.14m>-4m 所以，ZZ440型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。

3.2.6 装置方式：采用立轴安装方式 3.2.7 安装高程的确定：

立轴轴流式水轮机

1xD H Z s W A ++?==24-3.14+0.41?3.3=22.21m

3.3 两种方案的比较分析

为了便于分析比较,现将上述两种方案的有关参数列表如下:

表3-2 水轮机方案参数对照表

额定出力的情况下,两者比较来看,HL240包含了较多的高效率区,气蚀系数小，安装高程较高等优点,这可以提高水电站的年发电量和减少厂房的开挖量;而ZZ440

型方案的优点仅表现在水轮机的转速高,有利于减小发电机尺寸，降低发电造价，但这种机型的水轮机极其调节系统的造价较高。由此看,若在制造供货方面没有问题时,初步选用HL240型方案较为有利.在技术设计阶段,尚需要计算出个方案的动能指标和经济指标,进一步进行分析比较,以选出合理的方案. 本设计就采用HL240型号的水轮机.

第四节 水轮机运转特性曲线的绘制

4.1 基本资料

转轮的型式 HL240型,主要综合特性曲线图3-6（《水电站》）; 转轮的直径和转速 1D =3.3m,额定转速n=125r/min; 特征水头 max H =35.87m, min H =24.72m, r H =28.5m, 水轮机的额定出力 r N =17708kw

设计尾水位 ▽=24m

安装高程 A Z =27.88m

效率修正值为 εηηη--=?min max =0.946-0.92-0.01=0.016=1.6% 表4-1 HL240型水轮机等效率曲线计算表

4.2 等效率线的计算与绘制

由于水电站的水头变化范围较小,现取水轮机工作范围内3个水头,列表4-1分别进行计算.依据表4-1中的数据绘制对应每个H 值的效率特性曲线

)(N f =η，如图4-1(a)所示。在该图上作出某效率值的水平线，它与图中各等H 线相交，绘制H ～N 坐标图，连成光滑曲线，既得出等效率线，如图4-1（b ）。

4.3 出力限制线的绘制

出力限制线表示水轮机在不同水头下实际允许发出的最大出力。由于水轮机与发电机配套运行，所以水轮机最大出力受发电机额定出力和水轮机5%出力储备线的双重限制。

依据表4-2绘制出力限制线。

表4-2 5%出力限制线上的点

4.4 等吸出高度线的计算

取3个水头,计算数据列表4-3分别进行计算. 1、绘制()'1Q f N =辅助曲线，如图4-2(a)所示。

2、求出各水头下的'1M n 值，并在相应的模型综合特性曲线上查出'1M n 水平线与各等气蚀系数σ线的所有交点坐标，'1Q ,σ值，填入下表。

3、在()'1Q f N =辅助曲线上查出相应于上述各'1Q 的N 值，填入下表。

4、利用公式()10900

S H H σσ?

=-

-+?计算出相应于上述各σ的s H 值，填入下

表。

5、根据表中对应的s H ，N 值，做出()S H f N =曲线，如图4-2（b ）所示。

6、在()S H f N =图上任取s H 值，做水平线与曲线相交，记下各交点的s H 、N 值，绘于H ～N 坐标图上，将各点连成光滑曲线即为等吸出高度线。

表4-3 HL240水轮机等吸出高度线计算表

第五节 蜗壳设计

5.1 蜗壳型式选择

由于本水电站水头高度小于40m ，所以采用混凝土蜗壳。

5.2 主要参数确定 5.2.1 断面形状的确定

由于水轮机为中型水轮机，由相关资料确定，考虑在蜗壳顶部布置调速接力器的方便选择平顶梯形断面，即

当0n =时，0015~10=γ选取015=γ；7.1~5.1=a b 选择6.1=a b ；由《水利机械》附录二水轮机标准座环尺寸系列查取：混流式水轮机外径a D =5.0m ，内径b D =4.3m ，转轮直径1D =3.3m ，设计水头r H =28.5m ，设计流量T Q =68.62 m3/s 。

5.2.2 蜗壳包角的选择

混凝土蜗壳000270~180=?，选取0270o ?=

5.2.3 蜗壳进口断面面积及尺寸?Q

进口断面流速：

H a V c ==0.8245.28=4.40(m/s)

进口断面流量:

00360?T Q Q ==270360

62.68?=51.47m 3/s 进口断面面积: ==

c V Q F 004

.447.51=11.70m 2 5.3 蜗壳的水力计算及单线图，断面图的绘制 5.3.1 根据以选择的蜗壳断面形状，确定具体尺寸

???

?????

???=+==-+-=365.06.1)(2

tan 1

01011

101111

D b m b b a

b b r r m b a F b a δ ?

????

??

?====2

.131.351.482

.20b m b a 5.3.2 中间断面尺寸

顶角的变化规律采用抛物线轨迹，则： 01==

n

a

K ==

m

a

K 2 1.55 进口断面的最大半径1R ：

1R =a r a +=2.5+2.82=5.32m

在1R 至a r 之间设不同的i R ，求出i a 、i b 、i m 、i F 、i ?，计算见表5-1。 根据表5-1绘制辅助曲线5-1(a)，根据需要，选定若干个i ?（每隔045）由图5-1查出相应的i R 及其断面尺寸，如表5-2所示。便可绘制蜗壳平面单线图,如图

5-1(b)。进口宽度取10D R B +==5.32+3.3=8.62m 。

表5-1 中间断面尺寸相关计算

中间断面尺寸计算

Ri 备注 ai 2.82 2.32 1.82 1.32 0.82 0.32

ai=Ri-ra mi 3.31 2.24 1.47 0.73 0.28 0.04

mi=ai2/k22 bi

4.51 3.44 2.67 1.93 1.48 1.24 1.2 1.2

bi=bo+mi

Si 计算表

1

r Si

b 3.07

b/r

2

r Si b 2.19 b/r 0.56

3

r Si b 1.52

b/r

4

r Si b 0.97

b/r

5

r Si b 0.59

b/r

6

r Si b 0.33

b/r

7

r Si b 0.18

b/r

0.48 0.56

Qψ、ψ计算表

编号 Ri Si Qψ ψ Fi Vi 1

5.32

3.07

51.47

270.00

11.70

4.40

2 4.82 2.19 36.7

3 192.68 7.73 4.75 3 4.32 1.52 25.49 133.73 4.99 5.11

4 3.82 0.97 16.27 85.34 2.90 5.61

5 3.32 0.59 9.89 51.91 1.62 6.11

6 2.82 0.33 5.53 29.03 0.82 6.75 7

2.5

0.18

3.02

15.84

0.42

7.19

表5-2 R ～?关系

编号 1 2 3 4 5 6 7 角度ψ（°） 270 225 180 135 90 45 0 半径R （m ）

5.32

5.05

4.63

4.34

3.88

3.19

2.15

第六节 尾水管设计

6.1 尾水管型式的选择

尾水管的形式很多，最常用的有直锥形、弯锥形和弯肘型三种型式，本设计中尾水管型式采用弯肘形。

弯肘形尾水管由进口直锥段、中间肘管段和出口扩散管三部分组成。

6.2 尺寸确定及绘制平面剖面单线图

查看《水电站机电设计手册》第一卷水力机械26页查HL240的转轮流道尺寸图。

1、进口直锥段，采用12304.1D D D ===3.43m ，HL240取单边扩散角8o θ=

2、肘管段：4.4=c V <6m 3/s ，可不设金属里衬，采用推荐的尾水管尺寸，列表6-2。

3、出口扩散段：底板水平，仰角οοα13~10=，设支墩，支墩宽度

55)15.0~10.0(B b =采用551.0B b ==0.90m

4、尾水管高度：由()12D D <12.6o h D ≥,最低不得小于12.3D 。

5、尾水管的水平长度：1)5.4~5.3(D L =

6、查表计算：121)15.0~12.0()(D h h =+，

取12115.0D h h =+＝0.50m

3342/)(8h D D Tan -=? 可得?

-=

823

43Tan D D h =4.02m

7、由表6-1和表6-2中尺寸绘制尾水管平面剖面和单线图，如图6-1所示。

表6-1 混凝土推荐的尾水管尺寸表

表6-2 混凝土标准肘管尺寸表

第七节 调速设备的选择

7.1 调速器的计算

水轮机的调速功A 为：

1max )250~200(D H Q A =

其中水轮机在工况点（max H =35.87m, r N =17708KW, Q=56.54m 3/s ） 3.387.3554.56)250~200(??=A =12.3~15.34万KW>30000KW 属大型调速器，则接力器调速柜和油压装置应分别进行计算和选择。

7.2 接力器的选择 7.2.1 接力器直径的计算

由已知条件判断,采用两个接力器来操作水轮机的导水机构，查《水利机械》得选用额定油压为2.5Mpa ，则每个接力器的1

max 1

D b H D d s λ=m 已知导叶数目240=Z ；为标准正曲率导叶，查《水力机械》表5-3得03.0=λ；又导叶的相对高度

365.01

=D b ，带入上式得： 87.35365.03.303.0??=s d =0.358m=358mm

选择与之接近而偏大的s d =375mm 的标准接力器。

7.2.2 接力器最大行程的计算

max 0max )8.1~4.1(a S =(mm)

max 0a 导叶最大开度（mm ）。可由模型的max 0a 求出，以下公式换算求得：

000max

0max 0Z D Z D a a M M

M =

式中:max o a 可由设计工况点（'1r n ＝77.3r/min ，'

1max Q ＝1190L s ）在模型综合特性

曲线上查得25mm ，同时可得0M D =534mm ，240=M Z ，选用水轮机的

1017.1D D ==1.17×

3.3=3.86m=3860mm ，240=Z 则 mm a 18124

53424

386025max 0=???

=

当选用计算系数为1.8时，则

max S =1.8×

181=326mm=0.326m 7.2.3 接力器容量的计算

两个接力器的总容积

072.0326.0375.0375.02

2

max =???=

=

π

π

S d V s s 3m

7.3 调速器的选择

大型调速器的型号是以主配压阀的直径来表征的，主配压阀的直径

d = 选4, 4.5s m T s V m s ==则：

水轮机的选型计算

一、水轮机选型计算的依据及其基本要求.....................................................................1 1 水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据.................................1 2 水轮机选型计算应满足下述基本要求......................................................1 二、反击式水轮机基本参数的选择计算..................................................................1 1 根据最大水头及水头变化范围初步选定水轮机的型号.................................1 2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮参数.................................1 3 效率修正..........................................................................................4 4 检查所选水轮机工作范围的合理性.........................................................4 5 飞逸转速计算....................................................................................5 6 轴向推力计算....................................................................................5 三、水斗式水轮机基本参数的选择计算......................................................10 1 水轮机流量.......................................................................................10 2 射流直径d 0.......................................................................................10 3 确定D1/d 0.......................................................................................10 4 水轮机转速n ....................................................................................10 5 功率与效率................................................................................................11 6 飞逸转速..........................................................................................12 7 水轮机的水平中心线至尾水位距离A ......................................................12 8 喷嘴数Z 0的确定....................................................................................12 9 水斗数目Z1的确定.................................................................................12 10 水斗和喷嘴的尺寸与射流直径的关系...................................................13 11 引水管、导水肘管及其曲率半径.........................................................13 12 转轮室的尺寸..............................................................................14 A 水机流量..........................................................................................17 B 射流直径.............................................................................................17 C 水斗宽度的选择..........................................................................................17 D D/B 的选择.............................................................................................17 E 水轮机转速的选择.......................................................................................17 F 单位流量的计算..........................................................................................17 G 水轮机效率................................................................................................18 H 飞逸转速................................................................................................18 I 转轮重量的计算..........................................................................................18 四、调速器的选择.............................................................................................20 1 反击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 2 冲击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 五、阀门型号、大小的选择.................................................................................21 1 球阀的选择................................................................................................21 2 蝴蝶阀的选择 (22) 目 录

试论中小型水电站的电气二次设计

试论中小型水电站的电气二次设计 发表时间：2019-04-03T11:13:36.270Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：杨海东 [导读] 而中小型水电站中的电气二次设计对于整个水电站的运行的安全与稳定发挥着极为重要的作用。本文主要就中小型水电站的电气二次设计进行探讨。 摘要：随着社会经济的不断发展，人们生活水平的不断提高以及企业规模的不断扩大，人们在生产经营以及日常生活中的用电量逐渐增大。随着用电需求的不断扩大，就使得各种发电系统得到了较为快速的发展。在近些年间，水电站以其可再生、清洁无污染、运行成本低等诸多优点成为发电行业的新宠。而随着经济的发展以及能源的日益紧张，中小型水电站在近些年得到了广泛的重视和应用，而中小型水电站中的电气二次设计对于整个水电站的运行的安全与稳定发挥着极为重要的作用。本文主要就中小型水电站的电气二次设计进行探讨。 关键词：中小型水电站电气二次设计探讨? 中小型水电站是将流动的水能转化为电能的大型工程，它的主要运行原理是通过水库将从高处泄落的水引入水电站的引水系统中，用水的落差形成重力作用，从而形成动力，推动水电站系统中的机组正常运行，将水能转化为电能，并将电能输送至发电厂，为居民日常生活和企业生产经营提供电力资源使用。在水电站的电气设备中一般包括电气一次设备与电气二次设备，常见的电气二次设备主要包括计算机监控系统设备、机组继电保护系统设备、机组励磁系统设备、机组状态监测系统设备、高压系统保护及自动装置所组成的设备等等。电气二次设备在水电站的电气设计中作用极大，是保障水电站正常运行的基础，也是水电站电气设计中必不可少的重要组成部分[1]。? 1 计算机监控系统设计? 中小型水电站电气二次设备中的计算机监控系统主要是对其它运行的设备进行监控，并对监控结果作出相应的调节，能够有效维护设备的正常运行。一般中小型水电站中的计算机监控系统均采用符合国际开放系统标准的分层分布结构，采用计算机监控系统的主要目的就是为了减少工作人员的工作量，尽可能地减少值班人员。计算机监控系统分为电站终端控制级与现场控制级两层，采用100Mb/s光纤通过太网进行连接。电站终端控制级主要负责对其它运行设备进行终端监控，实时反馈信息，并对监控结果进行相应调节；现场控制机则负责对水轮发电机组、电气一次设备以及公用设备等进行现场实时监控和调节，当电站终端控制级出现故障时，现场控制级可以不受其影响，单独运行和调节。电气二次设备中对计算机监控系统的要求为，必须实行与调度、水情测试状况、泄洪闸门控制等系统的实时联系与通讯[2]。? 2 机组继电保护系统设计? 电气二次设备中的机组继电保护系统设备的功能主要是为了给水电站运行过程中一些其它的重要设备提供继电保护。受机组继电保护系统保护的设备主要有水轮发电机组、变压器、110kV线路、厂用变保护等设备，电气二次设计中的保护装置内部含有自检功能，能够有效检查出水电站运行过程中一些重要的设施设备是否受到了电磁的影响，并对受到电磁影响的设施设备进行相应地保护和调节。另外，在电气二次设计中在机组继电保护系统中设计了一个与计算机监控系统相连接的接口，可以实现机组继电保护系统与计算机监控系统的实时通讯。? 3 机组励磁系统设计? 在中小型水电站电气二次设计中，应该为每台发电机、每台主变压器、110 kV线路以及厂用变保护设备等配备一块交流采样电量综合测试仪，检测每个设备中的所有的电气量，从而确定是否应该为发电机的励磁电压、励磁电流等配备电量变送器。而每台发电机的有功功率、无功功率、单相定子电压、单相主变低压侧6.3kV母线电压、0.4kV厂用电母线电压、220V直流母线电压、UPS电源交流电压以及频率等是否需要分别配置电量变送器，是由发电机的实际需要来决定的。除此之外，为了给宏观监控提供方面以及为计算机监控系统准备备用设备，在中央控制系统中还应该配备少量的常规电测电子仪表，可以采用数字式仪表或者指针式的仪表，但为了更为精准地进行检测，数字电子仪表更为合适[3]。? 4 直流电源设计? 在中小型水电站电气二次设计中直流电源系统一般设计为220V的直流电源，对水电站中全部设备的电气保护、控制、操作、自动装置、事故照明等提供直流电源。为了加强水电站系统设备的防爆功能，在进行直流电源设计时，应同时设计出一组104只铅酸蓄电池的电池组，容量为200AH，电池组需要具备阀控、免维护、防爆等功能，还要设计一套充电装置。直流母线上为单母线，母线上挂一组铅酸蓄电池与一套充电装置，并配备微机绝缘检测装置以及蓄电池巡察装置。充电装置中一般采用微机控制高频开关整流模块，采用N+1冗余模式。? 5 交流电源设计? 中小型水电站中一般采用独立的一组10kVA的UPS交流电源装置，在此交流电源装置中不需要配备蓄电池。在水电站正常运行时，由交流220V的厂用电进行供电，在装置中要配置无触点旁路开关[4]。在UPS中某单元发生故障时，开关可以自动切换交流电源，而当交流电源中断时，可以无障碍地切换至直流电源，这样就能保证交流输出的不间断，从而保障水电站运行的安全与稳定。? 6 结语? 综上所述，中小型水电站中的电气二次设备对于整个水电站的安全、平稳运行发挥着极为重要的作用。在电气二次设计中的接线设计通常是对一次系统进行实时地检测、控制和保护，同时也对一次系统中的一次设备进行监测和保护，以保证一次设备的正常平稳运行。因此，在中小型水电站中应该加强对电气二次设计的重视程度，同时注重设计的科学性与合理性，提升电气二次设计水平，使其能够充分发挥保证水电站正常运行的作用，进一步提升水电站运行效益。? 参考文献：? [1] 王成明，邓鹏，朱冠廷.缅甸道耶坎水电站电气二次设计[J].人民长江，2013（S2）：71-73+113.? [2] 朱冠廷，黄天东，陈吉祥，邹来勇.湖北三里坪水电站电气二次设计[J].人民长江，2013（20）：68-71.? [3] 周业荣，严映峰，宋柯，刘立春，王蓓蓓.瀑布沟水电站电气二次系统总体设计介绍[J].水电站机电技术，2014（06）：28-32+35.?

水电站课程设计报告

1．课程设计目的 水电站厂房课程设计是《水电站》课程的重要教学环节之一，通过水电站厂房设计可以进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图和使用技术资料的能力。为今后从事水电站厂房设计打下基础。 2．课程设计题目描述和要求 2.1工程基本概况 本电站是一座引水式径流开发的水电站。 拦河坝的坝型为5.5米高的砌石滚水坝，在河流右岸开挖一条356米长的引水渠道，获得平均静水头57.0米，最小水头50m，最大水头65m。电站设计引用流量7.2立方米每秒，渠道采用梯形断面，边坡为1：1，底宽3.5米，水深1.8米，纵坡1：2500，糙率0.275，渠内流速按0.755米每秒设计，渠道超高0.5米。在渠末建一压力前池，按地形和地质条件，将前池布置成略呈曲线形。池底纵坡为1：10。通过计算得压力前池有效容积约320立方米。大约可以满足一台机组启动运行三分钟以上，压力前池内设有工作闸门、拦污栅、沉砂池和溢水堰等。 本电站采用两根直径1.2米的主压力钢管，钢管由压力前池引出直至下镇墩各长约110米，在厂房前的下镇墩内经分叉引入四台机组，支管直径经计算采用直径0.9米。钢管露天敷设，支墩采用混凝土支墩。支承包角120度，电站厂房采用地面式厂房。 2.2设计条件及数据 1.厂区地形和地质条件： 水电站厂址及附近经地质工作后，认为山坡坡度约30度左右，下部较缓。沿山坡为坡积粘土和崩积滚石覆盖，厚度约1.5米。并夹有风化未透的碎块石，山脚可能较厚，估计深度约2～2.5米。以下为强风化和半风化石英班岩，厂房基础开挖至设计高程可能有弱风化岩石，作为小型水电站的厂址地质条件还是可以的。 2.水电站尾水位： 厂址一般水位12.0米。 厂址调查洪水痕迹水位18.42米。 3.对外交通： 厂房主要对外交通道为河流右岸的简易公路，然后进入国家主要交通道。4.地震烈度： 本地区地震烈度为六度，故设计时不考虑地震影响。

kV变电站一次部分初步设计开题报告

毕业设计 开题报告 课题名称 220KV变电站电气一次部分 初步设计及防雷保护院系机电与自动化学院 专业班电气工程及其自动化1306班姓名潘建雄 评分 指导教师张雅晶 武昌首义学院

毕业设计开题报告撰写要求 1.开题报告的主要内容 1）课题设计的目的和意义； 2）主要参考文献综述； 3）课题设计的主要内容； 4）设计方案； 5）实施计划。 6）主要参考文献：不少于5篇，其中外文文献不少于1篇。 2．撰写开题报告时，所选课题的课题名称不得多于25个汉字，课题研究份量要适当，研究内容中必须有自己的见解和观点。 3.开题报告的字数不少于3000字（艺术类专业不少于2000字），其中，主要参考文献综述字数不得少于1000字，开题报告的格式按学校《本科毕业设计/论文撰写规范》的要求撰写。 4. 指导教师和责任单位必须审查签字。 5．开题报告单独装订，本附件为封面，后续表格请从网上下载并用A4纸打印后填写。 6. 此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在院（系）在此基础上提出调整方案，报学校审批后执行。

武昌首义学院本科生毕业设计开题报告

220kV电压等级接线方案 由于220kV侧出线数为4回，系统A、B的容量较大，要求供电可靠性高，双母线接线与单母线接线相比，投资有所增加，但可靠性和灵活性大为提高，宜采用双母线接线， 如图4-1。 图4-1 双母线接线 规程规定，采用母线分段或双母线的110-220kV的配电装置，在满足下列条件时可以不设旁路母线：当系统允许停电检修时，如为双回路供电或负荷点可又线路其他电源供电；当线路允许断路器停电检修；配电装置为屋内型为节约配电面积可不设旁路母线而用简易隔离开关代替。 110kV电压等级接线方案 由于110KV侧送出6回线路，I、II级负荷所占比重大，电压等级高，输送功率较大，停电影响较大，要求供电可靠性高，宜采用带有专用旁路断路器的旁路母线双母线接线，如图4-2。

水轮机的选型设计说明

水轮机的选型设计 水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。 水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。 一：水轮机选型的内容，要求和所需资料 1：水轮机选择的内容 （1）确定单机容量及机组台数。 （2）确定机型和装置型式。 （3）确定水轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。 （5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。 wertyp9 ed\结合水轮机在结构、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。 2.水轮机选择的基本要求 水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。在几个可能的方案中详细地进行以下几方面比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。 （1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。 （2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。 （3）水轮机性能及结构要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。 （4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。 （5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造厂的设计、试验与制造水平。 （6）机组的最大部件及最重要部件要考虑运输方式及运输可行性。 3.水轮机选型所需要的原始技术材料 水轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与水电站建成后的实际情况相吻合，在很大程度上取决于对原始资料的调查、汇集和校核。根据初步设计的深度和广度的要求，通常应具备下述的基本技术资料： （1）枢纽资料：包括河流的水能总体规划，流域的水文地质，水能开发方式，水库的调节性能，水利枢纽布置，电站类型及厂房条件，上下游综合利用的要求，工程的施工方式和规划等情况。还应包括严格分析与核准的水能基本参数，诸如电站的最大水头Hmax、最小水头Hmin,加权平均水头Ha，设计水头Hr，各种特征流量Qmin、Qmax、Qa,典型年（设计水平年，丰水年，枯水年）的水头、流量过程。此外还应有电站的总装机容量，保证出力以及水电站下游水位流量关系曲线。 （2）电力系统资料：包括电力系统负荷组成，设计水平年负荷图，典型日负荷

水电站厂房参数设计计算书

水电站厂房 第一节几种水头的计算(1) H max=Z蓄—Z单机满出力时下游水位 H r= Z蓄—Z全机满出力时下游水位 H min=Z底—Z全机满出力时下游水位 一、H max的计算。 1 假设H max=84m 由公式Nr=K Q H 公式中 Nr为单机出力50000KW K 为出力系数8.5 H 为净水头=H0—ΔH=0.97H0 (ΔH=0.03H0) Q 为该出力下的流量。 故解出Q=70.028m3/s 查下游流量高程表得下游水位为198.8m 上游水位为284m ΔH=0.03 (284—198.8)=2.6m 又因为284—84—2.6= 197.4 2 重新假设Hmax=83m 由公式Nr=K Q H 解出Q=70.87m3/s 查下游流量高程表得下游水位为199.3m 上游水位为284m ΔH=0.03 (284—199.3)=2.5m

又因为284—83—2.5=198.5 故H max=83m 二、H min的计算。 1 假设H min=60m 由公式Nr=K Q H 公式中 Nr为全机出力200000KW K 为出力系数8.5 H 为净水头=H0—ΔH=0.97H0 (ΔH=0.03Ho) Q 为该出力下的流量。 故解出Q=392.16m3/s 查下游流量高程表得下游水位为203.50m 上游水位为264m ΔH=0.03 (264—203.50)=1.80m 又因为264—60—1.80=202.20< 203.50 2 重新假设Hmin=59m 由公式Nr=K Q H 解出Q=398.80m3/s 查下游流量高程表得下游水位为203.58m 上游水位为264m ΔH=0.03 (264—203.58)=1.77m 又因为264—59—1.77=203.23 = 203.58 故H min=59m 三、H r的计算。

小型水电站设计2×15MW的水力发电机组

; 小型水电站设计2×15MW的水力发电机组

目录 一选题背景 (3) 原始资料 (3) 设计任务 (3) 二电气主接线设计 (3) 对原始资料的分析计算 (3) 电气主接线设计依据 (4) 主接线设计的一般步骤 (4) 技术经济比较 (4) 发电机电侧电压（主）接线方案 (4) 主接线方案拟定 (4) 三变压器的选择 (7) 3. 1主变压器的选择 (7) 相数的选择 (7) 绕组数量和连接方式的选择 (7) 厂用变压器的选择 (8) 四．短路电流的计算 (9) 电路简化图8： (9) 计算各元件的标么值 (10) 短路电流计算 (11) d1点短路电流计算 (11) d2点短路 (13) 五电气设备选择及校验 (15) 电气设备选择的一般规定 (15) 按正常工作条件选择 (15) 按短路条件校验 (16) 导体、电缆的选择和校验 (16) 断路器和隔离开关的选择和校验 (17) 限流电抗器的选择和校验 (17)

电流、电压互感器的选择和校验 (18) 避雷器的选择和校验 (18) 避雷器的选择 (18) 本水电站接地网的布置 (19) 六.设计体会 (19) 附录 (20) 参考文献 (22)

一选题背景 原始资料 （1）、待设计发电厂为水力发电厂；发电厂一次设计并建成，计划安装2×15MW的水力发电机组，利用小时数4000小时／年； （2）、待设计发电厂接入系统电压等级为110kV，距系统110kV发电厂45km；出线回路数为4回； （3）、电力系统的总装机容量为600MVA、归算后的电抗标幺值为，基准容量Sj＝100MVA; （4）、低压负荷：厂用负荷（厂用电率）%； （5）、高压负荷：110kV电压级，出线4回, Ⅲ级负荷，最大输送容量60MW，cosφ＝； （6）、环境条件：海拔＜1000m；本地区污秽等级2级；地震裂度＜7级；最高气温36℃；最低温度－℃；年平均温度18℃；最热月平均地下温度20℃；年平均雷电日T＝56日／年；其他条件不限。 设计任务 （1）、根据对原始资料的分析和本变电所的性质及其在电力系统中的地位，拟定本水电站的电气主接线方案。经过技术经济比较，确定推荐方案。 （2）、选择变压器台数、容量及型式。 （3）、进行短路电流计算。 （4）、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器、电抗器（如有必要则选）、避雷器）的选择和校验。 （5）、厂用电接线设计。 （6）、绘制电气主接线图。 二电气主接线设计 对原始资料的分析计算 为使发电厂的变压器主接线的选择准确，我们原始资料对分析计算如下； 根据原始资料中的最大有功及功率因数，算出最大无功，可得出以下数据

水电站课程设计

水电站课程设计——水轮机选型设计说明书 学校： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师：

第一节基本资料 (3) 第二节机组台数与单机容量的选择 (4) 第三节水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、及吸出高度与安装高程的确定 (5) 第四节水轮机运转特性曲线的绘制 (11) 第五节蜗壳设计 (13) 第六节尾水管设计 (16) 第七节发电机选择 (18) 第八节调速设备的选择 (19) 参考资料 (20)

第一节基本资料 一、水轮机选型设计的基本内容 水轮机选型设计包括以下基本内容： （1）根据水能规划推荐的电站总容量确定机组的台数和单机容量； （2）选择水轮机的型号及装置方式； （3）确定水轮机的轮转直径、额定出力、同步转速、安装高程等基本参数； （4）绘制水轮机的运转特性曲线； （5）确定蜗壳、尾水管的型式及它们的主要尺寸，以及估算水轮机的重量和价格；（6）选择调速设备； （7）结合水电站运行方式和水轮机的技术标准，拟定设备订购技术条件。 二、基本设计资料 某梯级开发电站，电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。该电站水库库容小不担任下游防洪任务。经比较分析，该电站坝型采用混凝土重力坝，厂房型式为河床式。经水工模型试验，采用消力戽消能型式。 经水能分析，该电站有关动能指标为： 水库调节性能日调节 保证出力 4万kw 装机容量 16万kw 多年平均发电量 44350 kwh 最大工作水头 39.0 m 加权平均水头 37.0 m 设计水头 37.0 m 最小工作水头 35.0 m 平均尾水位 202.0 m 设计尾水位 200.5 m 发电机效率 98.0%

水力发电厂电气一次部分设计罗开元

发电厂电气部分电气设计报告 题目：水力发电厂电气一次部分设计 班级：K0312417 姓名：罗开元 学号：K031241723 老师：高仕红 2015年 07 月 06 日

信息工程学院课程设计任务书 学号K031241711 学生姓名崔明专业（班级）电气工程及其 自动化 学号K031241723 学生姓名罗开元专业（班级）电气工程及其自动化 设计技术参数 1、电气主接线方案的拟定与方案确定； 2、主要设备的选择：主变压器的选择，变压器的选型，变压器容量的确定与计算，厂用电接线的设计； 3、短路点短路电流的计算所需的部分参数都已经标注在电路图中，本组成员计算所需的线路长度数据为（40 140 80 70 30）（单位：KM）； 发电机：电压标幺值E=1.0,近似计算短路电流。 4、高压电气设备选择，断路器的选择，隔离开关的选择，电压互感器的选择，电流互感器的选择，母线选择； 5、屋内屋外配电装置的选择。 工 作 量所有工作由2人集体完成。

摘要 本文为4×15MW水力发电厂电气一次部分设计。通过对原始资料的详细分析，根据设计任务书的要求，进行了电气主接线方案的经济技术比较，厂用电设计，短路电流计算和电气设备的选择和校验，配电装置设计。编制了设计说明书，绘制了主接线图，厂用电接线图。 关键字：主接线、短路计算、设备选择、配电装置、设计说明书、主接线图、厂用电

Abstract This article is 4 x 15 mw hydropower plant electrical part design at a time. Through detailed analysis of original data, according to the requirements of the design plan descriptions of the economic and technical comparison, the main electrical wiring scheme design of auxiliary power, short circuit current calculation and selection of electrical equipment and calibration, power distribution equipment design. Compiled the design specification, draw the main wiring diagram, auxiliary power wiring diagram. The keyword :The main connection, short circuit calculation, equipment selection, power distribution equipment, design specifications, main wiring diagram, auxiliary power

小型水电站电气设计

毕业设计 Graduation practice achievement 设计项目名称小型水电站电气设计

目录 设计计算书 第一章电气一次部分设计 1、电气主接线方案比较 (1) 2、主变压器容量选择 (3) 3、电气一次短路电流计算 (4) 4、高压电气设备的选择和校验 (13) 第二章厂用电系统设计 1、厂用变压器选择 (29) 2、厂用主要电气设备选择 (29) 第三章继电保护设计 1、继电保护方案 (32) 2、电气二次短路电流计算 (33) 3、继电保护整定计算 (37)

第一章电气一次部分设计 1、电气主接线方案比较 方案一：3台发电机共用一根母线，采用单母线接线不分段； 设置一台变压器，其容量为12000KVA； 方案二：1、2号发电机采用单母线接线；3号发电机-变压器单元接线； 设置了2台变压器，其容量分别为8000KVA、4000KVA; 35KV线路采用单母线接线不分段。

电气主接线方案比较： （1）供电可靠性 方案一供电可靠性较差； 方案二供电可靠性较好。 （2）运行上的安全和灵活性 方案一母线或母线侧隔离开关故障或检修时，整个配电装置必须退出运行，而任何一个断路器检修时，其所在回路也必须退出运行，灵活性也较差； 方案二单母线接线与发电机-变压器单元接线相配合，使供电可靠性大大提高，提高了运行的灵活性。 （3）接线简单、维护和检修方便 很显然方案一最简单、维护和检修方便。 （4）经济方面的比较 方案一最经济。 各种方案选用设备元件数量及供电性能列表：

综合比较：选方案二最合适。 经过综合比较上述方案，本阶段选用方案二作为推荐方案，接线见“电气主接线图”。 2、 变压器容量及型号的确定： 1、1T S =θCOS P ∑=KVA 80008 .032002=? 经查表选择SF7-8000/35型号，其主要技术参数如下： 2、KVA COS P S T 40008 .032002===∑θ 经查表选择SL7-4000/35型号, 其主要技术参数如下：

水电站课程设计水电站厂房设计

课程设计：水电站厂房设计 专业班级：12级水利水电工程卓越班姓名： 学号： 指导教师： 南昌工程学院水利与生态工程学院印制 2015——2016学年第一学期

南 昌 工 程 学 院 课程设计（论文）任务书 I 、课程设计(论文)题目：某水电站厂房课程设计 II 、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： 一、设计原始资料 （一）工程概况 图1为某水电站的厂房布置图，它是一座以发电为主兼有防洪、灌溉、过木、供水等综合效益的县办骨干电站。采用钢筋混凝土堆石坝，最大坝高74m ，坝址以上控制流域面积564k ㎡，占全流域面积的75.3%，多年平均流量为s m /6.173水库总库容为3 810783.2m ?，属多年调节。 图1 厂房为坝后式，安装3台8000KW 机组，总装机容量KW 4104.2?，保证出力5500KW ，多年平均发电量h KW ??4107260，年利用小时3025h ，在系统中（地方电网）担任调峰、调相任务，并可对下游梯级进行调节，经济效益显著。 在枢纽布置上，为避免厂房、溢洪道、筏道的相互干扰，将岸坡式溢洪道布置在坝左岸的一鼻形山脊上，用钢筋混凝土挡土墙与堆石坝衔接，出口消能采用挑流形式。过木干筏道布置在坝左岸的山坡上。隧洞布置在坝右岸的山体中，具有导流、发电引水和放空等

多种功能，即施工期用隧洞导流，并在导流洞口上的山岩中另开一洞口，与隧洞相连成为“龙抬头”形式，采用塔式进水口作为发电引水和放空隧洞的首部，水库蓄水时将导流洞口封赌。隧洞直径为5.2m 。隧洞出口设有放空水库用的闸门。在放空闸门上游另凿发电引水岔洞，洞径4.6m ，然后以三根m 2Φ的钢支管与机组相连。 本工程规模属大（2）型，枢纽为二等工程，电站厂房按3级建筑物设计。 （二）水电站厂房主要设备 1、水轮机和发电机 电站最大水头m H 3.64max =，加权平均水头m H cp 63.59=，最小水头m H 02.38min =。按水头范围及装机容量，套用3台现有机组。水轮机型号为140220--LJ HL ，单机额定 出力为KW 8333，该机组适用m H 65max =，m H 38min =m H p 58=，额定流量35.16m /s ， 和电站水头范围比较匹配。发电机型号为3300/168000-SF ，单机额定出力KW 8000（悬式），采用密封式通风，可控硅励磁。水轮机导叶0b 为0.35m 。水轮机带轴长3.74m ，发电机转子带轴长4.785m.。一台机组在设计水头、额定出力下运行的尾水位为100.1 m 。 2、调速器：选用3500-YDT 型电气液压式 3、主阀：采用卧式液压型摇摆式接力器双平板偏心蝴蝶阀 4、桥式起重机：本电站的最重部件为发电机转子带轴重37.5t ，结合厂房布置要求。选用起重机跨度m L k 12=，主副钩最大起升高度分别为20m 和22m ，主钩最高位置至轨顶距离为0.911m ，小车高度2.723m 。厂房屋顶结构厚度为2.456 m 。 二、设计技术要求 厂房课程设计重点是主厂房内部主要设备和结构的布置，以及轮廓尺寸的决定。设计图应符合工程图纸的要求，说明书应能说明设计内容，文字通顺、整洁。 III 、课程设计(论文)工作内容及完成时间： 一、工作内容 水电站厂房课程设计要求学生根据所给任务书，利用所给的资料，完成下列工作： 1、用简略的方法选择厂房的主要和辅助设备。 2、进行厂区和厂房内部布置，决定厂房的轮廓尺寸。 3、绘制设计图纸(至少要有一平一立两张图纸)和编写设计计算书和说明书。 二、完成时间 本课程设计2周，具体安排大致如下（供参考）： 1、设计布置，了解设计任务书及熟悉原始资料 1天 2、进行厂房布置设计，并布置草图 6天 3、绘厂房布置图（可用计算机绘制）及整理编写计算书和说明书 3天 Ⅳ 主 要参考资料： 《水电站厂房设计规范 SL 266-2014 替代SL266-2001 中华人民共和国水利部 编 中国水利水电出版社 2014》 《DLT5186-2004水力发电厂机电设计规范》 《水力机械（第2版）金钟元 编 中国水利水电出版社 1992》

水轮机选型设计计算书 原稿

第一章 水轮机的选型设计 第一节 水轮机型号选定 一．水轮机型式的选择 根据原始资料，该水电站的水头范围为18-34m ， 二．比转速的选择 水轮机的设计水头为m H r 5.28= 适合此水头范围的有HL240和ZZ450/32a 三．单机容量 第二节 原型水轮机主要参数的选择 根据电站建成后,在电力系统的作用和供电方式, 初步拟定为2台,3台,4台三种方案进行比较。 首先选择HL240 n11=72r/min 一．二台 1、计算转轮直径 水轮机额定出力：kw N P G G r 67.66669 .0106.04 =?== η 上式中： G η-----发电机效率,取0.9 G N -----机组的单机容量（KW ） 由型谱可知，与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，则Q 11r =1.155m 3 /s,对应的模型效率ηm =85.5%，暂取效率修正值 Δη=0.03，η

=0.855+0.03=0.885。模型最高效率为88.5%。 m H Q P D r r 09.2885 .05.28155.181.967 .666681.95 .15.1111=???== η 按我国规定的转轮直径系列（见《水轮机》课本），计算值处于标准值2m 和2.25m 之间，且接近2m ，暂取D 1=2m 。 2、计算原型水轮机的效率 914.02 46 .0)885.01(1)1(155 110max =--=--=D D M M ηη Δη=η max -ηM0=0.914-0.885=0.0.029 η=ηm +Δη=0.855+0.029=0.884 3、同步转速的选择 min /18.1972 95 .0/5.2872av 1110r D H n n =?== min /223.11855 .0884 .07210 M 0 T 11011r n n =-?=-=?）（ ）（ ηηmin /223.73223.172n 1111r 11r n n m =+=?+= 4、水轮机设计单位流量Q11r 的计算 r Q 11= r r r H D η5 .12181.9P =884.05.28281.967.66665.12???=1.2633 m /s 5、飞逸转速的计算 r n = 1 11max D H n r =73.223×28.33=212.851r/min 6、计算水轮机的运行范围 最大水头、平均水头和最小水头对应的单位转速 min)/609.66223.18.332 180.19711max 1min 11r n H nD n =-?=?-= min)/(777.70223.195 .0/5.282180.19711av 111r n H nD n a =-?=?-=

水电站厂房课程设计西华精选文档

水电站厂房课程设计西 华精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

课程设计报告 （理工类） 课程名称: 水电站建筑物课程设计 课程代码: 8511961 学院(直属系): 能源与环境学院 年级/专业/班: 2010级/水利水电工程/2班 学生姓名: 学号: 3320 实验总成绩:

任课教师: 杨耀 开课学院: 能源与环境学院 水电站厂房课程设计任务书 西华大学能源与环境学院 2012年5月 一、课程设计的目的 课程设计是以工程实例为题，由学生独立思考，灵活应用有关的布置原则和要点，自己动手布置厂房，从而巩固和加深厂房部分的理论知识，并进一步培养学生的计算、制图和应用技术资料的技能。 二、课程设计的内容与要求 设计的内容概括地说，就是在给定工程枢纽布置和厂区位置的前提下，利用现有资料进行厂房布置设计。 具体内容包括： 1．确定主厂房的轮廓尺寸；

确定厂房轮廓尺寸时有关机组和设备的尺寸可由给定的基本数据查找或查阅有关的工具书。 2．绘出蜗壳与尾水管单线图，拟定转轮流道、座环等尺寸； 3．选择厂房起重设备； 4．进行厂区布置； 厂区布置可在地形图上绘出，要求至少拟定两个方案进行比较后，确定一个方案。 5．进行厂房布置； 厂房布置的具体内容包括主、副厂房的布置和对厂房结构布置的考虑，说明如下： ①在布置主、副厂房的同时，对厂房的结构布置一定要有考虑，包括： a．主厂房的分缝 b．一、二期混凝土的划分 c．止水的设置 d．下部块体结构的布置，包括机墩、蜗壳混凝土、尾水管的结构型式、尾水闸墩、上下游墙等的结构布置，在下部块体中要设哪些工作孔道，在什么位置等。

水轮机主机选型

摘要 水电站机电部分设计主要根据获得的设计材料中给定的水头范围进行的主机选型，根据选择的三方案中择优进行模型综合特性曲线的绘制，即选出一方案进行绘制，再根据效率，转速等选其一进行蜗壳、尾水管、水轮发电机外形的计算和绘图，最后进行水轮机的调节保证计算和调速器设备选择。 关键字：水轮机主机选型；水电站机电设备初步计算；外形设计；调节保证计算。

前言 毕业设计是高等教育教学中的最后一个教学环节，是实践性教育的环节。 毕业设计与其他教学环节构成有机的整体，也是各个教学环节的继续、深化补充和检验，是将分散、局部的知识内容加以全面的结合，这次设计提高了我们运用知识的综合能力，将知识化为能力，巩固和加深所学知识，培养知识，综合了系统化的运用。 目前，我国大陆水力资源理论蕴藏在1万KW以上的河流共3886条，水力资源理论蕴藏年发电量6082.9Tw·h；技术可开发装机容量541.64GW。经济可开发装机容量401.8GW。我国水力资源具有三个鲜明特点：第一、在地域上分布极不平衡，西部多，东部少。西部水利资源开发出了满足西部电力市场的需要，更重要的是考虑东部电力市场。第二、大多数河流年内、年际经流分布不均。第三、水力资源集中于大江大河，有利于集中开发和规模外送。 本次设计的主要内容为主机选型、蜗壳、尾水管、发电机确定和调节保证计算。设计过程中，依据资料水电站水头，单机引水流量，总装机，对水轮机发电进行初选，并根据单位转速，模型综合特性曲线，对水轮机型号，转速，效率出力等进行认真计算，校验，对选择方案的蜗壳水管，水轮机选型和绘图。对水轮机进行调节保证机算。

通过这次对相关专业知识的课题设计，更加深入的认识知识和实际应用，学会知识与实际结合、与实践结合，得以充分利用知识为以后工作打下了坚实的基础。 编者 2012年5月 目录 摘要 (1) 前言 (2) 目录 (3) 第一章水轮机型号选择 (5) 第一节水轮机型的选择 (5) 第二节初选水轮机基本参数的计算 (6) 第三节水轮机运转综合特性曲线的绘制 (17) 第四节待选方案的综合比较和确定 (19) 第二章蜗壳计算 (21) 第一节蜗壳形式、进口断面参数选择 (21) 第二节蜗壳各断面参数计算 (23) 第三节金属蜗壳图 (25) 第三章尾水管选型 (26) 第四章水轮发电机的初步选择计算 (27) 第五章调节保证计算及设备的选择 (33) 第一节调节保证计算 (33)