畢業(yè)設計--whx-8水電站初步設計

1、<p><b>　　設計任務書</b></p><p>　　題目 WHX-8水電站初步設計 </p><p>　　學 院 電力學院 </p><p>　　專 業(yè) 熱能與動力工程(水動) </p><p>　　姓 名

2、 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2010年 6月 5 日</p><p><b>　　一、畢業(yè)設計的目的</b></p><p>　　本畢業(yè)設計是本專業(yè)最后一個綜合性實踐

3、環(huán)節(jié)，學生需要把本專業(yè)的主要專業(yè)知識融會貫通，用學過的知識與技能，結合工程實例，進行水電站機電工程的系統(tǒng)初步設計，達到工程設計的基本訓練，以提高其綜合專業(yè)素質。</p><p><b>　　二、主要設計內容</b></p><p>　　(一)水輪機與發(fā)電機部分</p><p><b>　　1、水輪機型號選擇</b><

4、/p><p>　　2、應用主要綜合特性曲線初步擬定待選方案。</p><p>　　3、通過初步的分析比較淘汰明顯不合理的方案，保留兩個較好方案精選。</p><p>　　4、精選過程，要進行兩個方案的動能經(jīng)濟比較。繪制運行特性曲線，進行機電設備的投資估算及土建工程比較，對代表年進行水輪機的平均效率及電能計算。</p><p>　　5、最后確定最佳

5、方案。并對最后確定的方案進行如下計算：</p><p>　　(1)水輪機飛逸轉速；</p><p><b>　　(2)軸向力；</b></p><p>　　(3)導葉高程、導葉最大及最優(yōu)開度；</p><p>　　(4)蝸殼水力計算及單線圖；</p><p>　　(5)尾水管型式選擇及單線圖和主要

6、剖面圖的繪制；</p><p>　　(6)對水輪機結構的特殊要求。</p><p><b>　　6、發(fā)電機部分</b></p><p>　　（1）根據(jù)水輪機形式、單機出力、轉速，確定發(fā)電機類型及結構形式，以及單機容量、電壓等級，功率因數(shù)等。</p><p>　?。?）確定發(fā)電機的冷卻方式及勵磁方式。</p>

7、<p>　?。?）對發(fā)電機結構的特殊要求。</p><p>　?。?）估算發(fā)電機的外形尺寸。并繪制外形件圖標好尺寸。</p><p><b>　?。ǘ?） 電氣部分</b></p><p>　　1、通過技術、經(jīng)濟的比較論證確定電站電氣得主接線。</p><p>　　2、計算短路電流和選擇主要電氣設備。<

8、/p><p>　　3、確定廠用變壓器臺數(shù)、容量及連接地點。</p><p>　　4、配置電壓、電流互感器，并確定其型號、變比和接線方式等。</p><p>　　5、初步規(guī)劃二次回路的基本方案。</p><p>　　6、結合廠房布置，確定主要電氣設備的布置。</p><p>　　7、繪制電氣主接線圖一張(包括互感器配置)&l

9、t;/p><p>　?。ㄈ┧C組輔助設備</p><p>　　1、主廠房起重設備選擇：</p><p>　　(1)根據(jù)最大重件和機組合數(shù)，選擇起重機的型式與臺數(shù)及額定起重量。</p><p>　　(2)確定起重機的不同吊鉤起重量、跨度、起升高度、工作速度、工作制。</p><p>　　(3)起重機試驗方法。</p

10、><p>　　(4)吊具、吊鉤的尺寸。</p><p><b>　　2、主閥</b></p><p>　　(1)論證設置主閥的理由</p><p>　　(2)主閥的型式及操作方式</p><p>　　(3)操作能源的選擇</p><p>　　(4)主閥的外形尺寸（包括伸縮節(jié)）&

11、lt;/p><p><b>　　(5)主閥的重量</b></p><p><b>　　3、水輪機調節(jié)部分</b></p><p>　　(1)根據(jù)水輪機引排水系統(tǒng)尺寸、主機參數(shù),進行調節(jié)保證計算,確定合理的關機時間。</p><p>　　(2)選擇調速器的型式及型號，外形尺寸。</p>&l

12、t;p>　　(3)選擇壓油裝置的型式和型號，外形尺寸。</p><p><b>　　4、油系統(tǒng)</b></p><p>　　(1)確定油系統(tǒng)的服務對象、油系統(tǒng)類型。繪制油系統(tǒng)圖，絕緣油和透平油分別繪制。</p><p>　　(2)計算最大充油設備充油量及全廠總充油量。</p><p>　　(3)計算選擇貯油設備、凈

13、油設備、輸油設備及管道直徑。</p><p><b>　　(4)列設備明細表</b></p><p><b>　　5、壓縮空氣系統(tǒng)</b></p><p>　　(1)根據(jù)用氣部門情況擬定供氣系統(tǒng)圖。</p><p>　　(2)貯氣罐、空壓機選擇計算。</p><p>　　(3

14、)列設備明細表。</p><p><b>　　6、技術供水系統(tǒng)；</b></p><p>　　(1)根據(jù)水頭,水質確定供水系統(tǒng)的水源及供水方式,繪制供水系統(tǒng)圖.</p><p>　　(2) 進行供水量估算、供水設備選擇,包括水泵濾水器,管徑.</p><p>　　(3)列設備明細表。</p><p&g

15、t;<b>　　7、消防供水系統(tǒng)．</b></p><p>　　(1)根據(jù)水頭確定消防供水的水源及供水方式.確定消防供水系統(tǒng)圖.(跟技術供水系統(tǒng)圖繪在一起).</p><p>　　(2)估算消防供水量.</p><p>　　(3)供水設備(水泵)的選擇.</p><p>　　(4)列設備明細表。</p>&

16、lt;p><b>　　8、排水系統(tǒng)</b></p><p>　　(1)擬定排水方案,繪制排水系統(tǒng)圖.包括檢修排水和滲漏排水。</p><p><b>　　(2)估算排水量。</b></p><p>　　(3)進行排水泵選擇。</p><p>　　(4)列設備明細表。</p>&l

17、t;p><b>　?。ㄋ模S房部分</b></p><p>　　1、根據(jù)主機尺寸，正確合理確定主廠房的尺寸、結構、布置主要構件。</p><p>　　2、根據(jù)樞紐布置及機電設備布置，確定廠內及進廠的交通通道，副廠房的位置及尺寸。</p><p>　　3、繪制廠房橫剖面圖1張、發(fā)電機層、水輪機層、蝸殼層等平面圖3張，共四張。</p&g

18、t;<p><b>　?。ㄎ澹┛萍颊撐姆g</b></p><p>　　翻譯2000漢字以上與本專業(yè)有關的科技論文。</p><p><b>　　三、重點研究問題</b></p><p>　　為達到綜合訓練和一定創(chuàng)新的目的，本設計中應重點研究如下問題：</p><p>　　1、設計工程

19、中要切實做到理論與實際的結合，做到立論有據(jù)，計算正確，方案合理。</p><p>　　2、注意所設計水電站的特點及對設計的特殊要求，例如多泥沙水電站、高水頭水電站，低水頭水電站等。</p><p>　　3、注意新的設計方法和理論的應用，各部分設計都盡可能用先進設計理念和成熟的設計方法，選用先進的設備。同時注意不同容量電站對設備選擇的不同要求，要考慮方案的先進性與經(jīng)濟性的綜合。</p&

20、gt;<p>　　四、主要技術指標或主要設計參數(shù)</p><p>　　(一)電站地理位置：嵐崗水電站為我國南方某省的一座中型電站，距省城200km,交通方便,有公路可通電路。</p><p>　　(二)樞紐任務：以發(fā)電為主，兼顧防洪、航運、灌溉、養(yǎng)魚等。</p><p>　　(三)水電站設計保證率：95%。</p><p>　　

21、(四)水能開發(fā)方式：河床式水電站。</p><p>　　(五)地質概況：壩址處，河床表面為沙礫石和沙卵石覆蓋，覆蓋層約6米，兩岸及覆蓋層下為白晉紀流紋王巖及凝灰角礫石。</p><p><b>　　(六)水文氣象資料</b></p><p>　　1.全年平均氣溫17.1℃，最高氣溫29.3℃，最低氣溫4.4℃。</p><p

22、>　　2.全年平均濕度75% 。</p><p>　　3.壩址處最大風力為7級，多為北風，最大風速25-28米每秒，無冰凍。</p><p>　　4.泥沙：河流多年平均含沙量0.25kg/m3，最大月均含沙量為0.58kg/m3,實測最大含沙量為1.4kg/m3。</p><p><b>　　5.地震烈度：7度</b></p>

23、<p>　　6.代表水年徑流量表 (m3/s)</p><p>　　(七)電氣系統(tǒng)及負荷情況 </p><p>　　1.電站運行方式：并入系統(tǒng)，非洪期擔任系統(tǒng)峰荷，洪水期擔任系統(tǒng)腰荷。</p><p>　　2.主要為工農業(yè)負荷，以工業(yè)用戶為主。</p><p>　　3. 220千伏出線回路4回均接入系統(tǒng)，110千伏出線2回均送電

24、給負荷，110千伏側最高負荷約占電量容量的20%，220千伏側最高負荷約占電量容量的占80%。</p><p>　　4.電力系統(tǒng)情況及參數(shù)：本電站220kv母線短路時，系統(tǒng)供給的短路容量為2300MVA。</p><p>　　(八)工程樞紐組成情況</p><p>　　電站樞紐由溢流壩、發(fā)電廠房壩段及100噸級船閘所組成。大壩為實體混凝土重力壩，最大壩高為49.70

25、米，壩頂高程為44.20米，左右兩岸各設一灌溉渠道。</p><p>　　(九)樞紐規(guī)劃主要參數(shù)</p><p>　　正常高水位 36.0m 設計洪水位 38.1m</p><p>　　校核洪水位 42.5m 總庫容 4.8億立方米</p><p>　　水庫調節(jié)性能:日調節(jié)<

26、;/p><p><b>　　(十)交通情況</b></p><p>　　交通方便，有公路相通，水路可通航千噸級貨輪直達工地。</p><p>　　(十一)水能規(guī)劃參數(shù)</p><p>　　電站總裝機容量 200MW 保證出力 80MW</p><p>　　最大水頭： Hmax=

27、33.0m 設計水頭： Hr=25m</p><p>　　平均水頭 Hav=26.8m 最小水頭： Hmin=18.0m</p><p>　　(十二)水庫運行方式：</p><p>　　本電站只作日調節(jié)，上游水位保持正常高水位運行，當來水量大于電站引用流量時，通過溢流壩棄水。水頭的變化主要由下游水位的變化而引起變化，

28、引水及排水損失不計。</p><p>　　(十三)電站下游水位與流量關系</p><p>　　(十四)調保計算數(shù)據(jù) 引排水系統(tǒng)（補）</p><p>　　水錘波速 900m/s</p><p>　　機組進水口至機組中心線距離：29.3米</p><p>　　工作閘門至機組中心線距離：13.5米</p>

29、<p>　　尾水閘門至機組中心線距離：38.5米</p><p><b>　　其他尺寸由設計確定</b></p><p><b>　　五、設計成果要求</b></p><p>　　1、分別編寫設計計算書和設計說明書各一份。格式要符合教務處的規(guī)定，并一律用計算機打印。</p><p>　　

30、2、計算書要求計算正確,層次清晰,公式和系數(shù)選擇要求正確合理并標明依據(jù)。</p><p>　　3、說明書要論證充分明確，結論清楚。書寫字跡規(guī)整。 </p><p>　　4、圖紙要符合標準，電氣主接線、廠房布置圖紙其中一張圖必須用計算機繪制。</p><p>　　5、說明書附英文標題與摘要</p><p>　　華北水利水電學院本科生畢業(yè)設計（

31、論文）開題報告</p><p>　　2010年 3 月 6 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設計為嵐崗水電站初步設計，主要包括水輪機選型設計、電氣一次設計、水力機組輔助設備及主廠房布置等四部分的設計內容。</p><p>　　水輪機選型設計部分：依據(jù)原始資料初步確定機組的臺數(shù)和機型，從

32、而形成了四種設計方案，然后對四種方案的技術參數(shù)進行計算和比較，精選出兩種方案作為備選方案；同過繪制兩個方案的綜合運轉特性曲線和等吸出高度線，進行比較后確定一個方案作為設計的最終方案，然后，算出所確定方案的蝸殼和尾水管參數(shù)。 </p><p>　　電氣一次設計部分：結合電站實際情況，形成種三初選方案，比較三種方案的供電可靠性及靈活性，選出兩種精選方案，然后通過綜合投資的比較，最終確定接線方式為雙母線分段的接線方式，

33、確定了四個短路點，并對四個短路點進行短路電流計算，得出短路電流值。在此基礎上對設備的型號及形式進行了選擇。最后繪制出一張電氣主接線圖。</p><p>　　水力機組輔助設備部分：首先進行起重機的計算與選擇，然后進行調節(jié)保證計算，選出合適的 導葉關閉時間，由此選擇出合適的調速器和油壓裝置的型號，對油、氣、水的用量作了詳細的計算，并選擇了各種設備的型號與所需臺數(shù)。分別繪制油、氣、水的系統(tǒng)圖。</p>&

34、lt;p>　　主廠房布置：根據(jù)已經(jīng)計算的發(fā)電機、蝸殼、水輪機的尺寸，確定了廠房的寬度和長度，依據(jù)計算的結果確定了各個面的高程。根據(jù)電站實際情況對安裝場與中控室作了布置，并繪制出了廠房橫剖面圖及發(fā)電機層、水輪機層和蝸殼尾水管層等三個層的平面布置圖。</p><p><b>　　關鍵詞：</b></p><p>　　水輪機、水力機組輔助設備、調節(jié)保證計算、蝸殼、尾水

35、管。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design of the preliminary design of Lanang hydropower stations, including turbine type design, an electrical design, hydraulic unit auxiliary

36、 equipment and plant layout of the main four parts of the design elements.</p><p>　　Selection and design of turbine parts ： the original basis for the initial units to determine the number and type of Taiwan

37、, thus the four designs, and then the four programs of technical parameters were calculated and compared. namely, the two programs as options; Drawing off with two programs integrated operating characteristic curve and s

38、uch a high level of absorption lines, After comparing a program to determine the final design of the program, and then calculated by determining program scro</p><p>　　Design an electrical parts : the actual

39、combined power station, formed three primaries, Comparing the three options of supply reliability and flexibility to select the best two programs, then pass the comprehensive investment, final wiring for the pentagon wir

40、ing, set four short-circuit, also four points short of short-circuit current calculation, the value of short-circuit current. Based on this model of the equipment and the format of choice。Finally map out a main electrica

41、l wiring plans.</p><p>　　Hydraulic unit auxiliary equipment : First lifting of calculation and choice, then adjust guarantee, selection of the appropriate guide vanes closing time, thus suitable choice gover

42、nor and hydraulic device models for the oil, gas, Water usage in detail, and choosing the type of equipment required and the number of Taiwan。Drawing respectively oil, gas, water system map. </p><p>　　Main B

43、uilding Layout : According to calculations generators, volute, turbine size of the plant to determine the width and length, calculated on the basis of the results of the various surface elevation. According to the actual

44、 situation on the power station market with the installation of control room made layout, and drawing up the factory and Wang A map generator layer, volute turbine layer and tail pipe layer of the three-storey plan.</

45、p><p>　　Key words :</p><p>　　Turbine, hydraulic unit auxiliary equipment, regulating assurance, scroll, tail pipes．</p><p><b>　　目 錄 </b></p><p><b>　　摘要

46、1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　第一部分 水輪機部分4</p><p>　　1.1水輪機選型4</p><p>　　1.1.1初選方案的擬定和選擇4</p><p>

47、　　1.1.2裝機臺數(shù)的確定4</p><p>　　1.2各初選方案基本參數(shù)確定4</p><p>　　1.3精選方案的確定及其參數(shù)的計算 6</p><p>　　1.3.1精選方案的確定6</p><p>　　1.3.2精選方案運轉綜合特性曲線的計算及繪制6</p><p>　　1.3.3精選方案發(fā)電機型式

48、及其參數(shù)的計算7</p><p>　　1.4最佳方案的確定及蝸殼尾水管的水力設計9</p><p>　　1.4.1最佳方案的確定9</p><p>　　1.4.2最優(yōu)方案蝸殼的計算9</p><p>　　1.4.3最優(yōu)方案尾水管的計算9</p><p>　　第二部分 電氣部分10</p>

49、<p>　　2.1方案的選擇10</p><p>　　2.1.1原始資料分析10</p><p>　　2.1.2電氣主接線初選方案的提出11</p><p>　　2.1.3初選方案的比較和精選方案的確定11</p><p>　　2.1.4精選方案的比較11</p><p>　　2.1.5最佳方案的確

50、定11</p><p>　　2.2變壓器的選擇及電抗標幺值的計算11</p><p>　　2.3短路電流的計算12</p><p>　　2.4主要電氣設備的選擇13</p><p>　　2.4.1斷路器的選擇與校核13</p><p>　　2.4.2隔離開關的選擇與校核14</p><p

51、>　　2.4.3發(fā)電機出口母線的選擇與校核14</p><p>　　2.4.4絕緣子與穿墻套管的選擇與校驗15</p><p>　　2.4.5電壓互感器的選擇與校驗15 </p><p>　　2.4.6電流互感器的選擇與校驗17</p><p>　　2.4.7避雷器的選擇與校驗18</p><p>　　

52、2.4.8熔斷器的選擇與校驗18</p><p>　　2.4.9消弧線圈的選擇與校驗18</p><p>　　第三部分 水力機組輔助設備部分21</p><p>　　3.1 主閥的選擇21</p><p>　　3.2水輪機調節(jié)保證計算21</p><p>　　3.3調節(jié)設備的選擇24</p>

53、<p>　　3.4 油系統(tǒng)25</p><p>　　3.4.1 油品的選擇26</p><p>　　3.4.2 用油量的計算26</p><p>　　3.4.3 油系統(tǒng)的設備選擇27</p><p>　　3.5 氣系統(tǒng)29</p><p>　　3.5.1 確定供氣對象及供氣類型29</p&

54、gt;<p>　　3.5.2 氣系統(tǒng)設備選擇30</p><p>　　3.6技術供水系統(tǒng)32</p><p>　　3.6.1技術供水水源32</p><p>　　3.6.2 供水方式32</p><p>　　3.6.3 設備配置方式32</p><p>　　3.6.4 用水量計算33</

55、p><p>　　3.6.5 設備選擇33</p><p>　　3.7 排水系統(tǒng)33</p><p>　　3.7.1 滲漏排水33</p><p>　　3.7.2 檢修排水34</p><p>　　3.8 主廠房起重設備的選擇35</p><p>　　3.8.1起重機型式及臺數(shù)的確定35&

56、lt;/p><p>　　3.8.2 起重機有關參數(shù)的確定35 </p><p>　　第四部分 廠房部分36</p><p>　　4.1 基本資料36</p><p>　　4.2 主要設備基本參數(shù)36</p><p>　　4.3 主廠房各高程及主要尺寸的確定37</p><p>　　4.

57、4 廠房的通風照明39</p><p>　　4.5 廠房的交通及取暖39</p><p>　　4.6 輔助設備及副廠房的布置39</p><p><b>　　設計計算書41</b></p><p>　　第一部分 水輪機部分41</p><p>　　1.1樞紐概況41</p>

58、<p>　　1.2水輪機選型41</p><p>　　1.2.1初選方案的擬定和選擇41</p><p>　　1.2.2裝機臺數(shù)的確定42</p><p>　　1.3各初選方案基本參數(shù)確定42</p><p>　　1.3.1方案一各技術參數(shù)的計算43</p><p>　　1.3.2方案二各技術參

59、數(shù)的計算47</p><p>　　1.3.3方案三各技術參數(shù)的計算52</p><p>　　1.4精選方案的確定及其參數(shù)的計算56</p><p>　　1.4.1精選方案的確定56</p><p>　　1.4.2精選方案運轉綜合特性曲線的計算及繪制56</p><p>　　1.4.3精選方案發(fā)電機型式及其參數(shù)

60、的計算67</p><p>　　1.5最佳方案的確定及蝸殼尾水管的水力設計76</p><p>　　1.5.1最佳方案的確定76</p><p>　　1.5.2最優(yōu)方案蝸殼的計算76</p><p>　　1.6.3最優(yōu)方案尾水管的計算80</p><p>　　第二部分 電氣部分82</p>

61、<p>　　2.1方案的選擇83</p><p>　　2.1.1原始資料分析83</p><p>　　2.1.2水電站電氣主接線的特點83</p><p>　　2.1.3電氣主接線初選方案的提出84</p><p>　　2.1.4初選方案的比較和精選方案的確定86</p><p>　　2.1.5精

62、選方案的比較86</p><p>　　2.1.6最佳方案的確定87</p><p>　　2.2變壓器的選擇及電抗標幺值的計算87</p><p>　　2.3短路電流的計算88</p><p>　　2.4主要電氣設備的選擇94</p><p>　　2.4.1斷路器的選擇與校核94</p><

63、;p>　　2.4.2隔離開關的選擇與校核102</p><p>　　2.4.3發(fā)電機出口母線的選擇與校核103</p><p>　　2.4.4絕緣子與穿墻套管的選擇與校驗107</p><p>　　2.4.5電壓互感器的選擇與校驗108 </p><p>　　2.4.6電流互感器的選擇與校驗110</p><

64、;p>　　2.4.7避雷器的選擇與校驗114</p><p>　　2.4.8熔斷器的選擇與校驗114</p><p>　　2.4.9消弧線圈的選擇與校驗115</p><p>　　第三部分 水力機組輔助設備部分121</p><p>　　3.1 主閥的選擇122</p><p>　　3.2水輪機調節(jié)保

65、證計算122</p><p>　　3.3調節(jié)設備的選擇133</p><p>　　3.4 油系統(tǒng)135</p><p>　　3.4.1 油品的選擇135</p><p>　　3.4.2 用油量的計算136</p><p>　　3.4.3 油系統(tǒng)的設備選擇138</p><p>　　3

66、.5 氣系統(tǒng)143</p><p>　　3.5.1 確定供氣對象及供氣類型143</p><p>　　3.5.2 氣系統(tǒng)設備選擇144</p><p>　　3.6技術供水系統(tǒng)148</p><p>　　3.6.1技術供水水源148</p><p>　　3.6.2 供水方式148</p><

67、;p>　　3.6.3 設備配置方式148</p><p>　　3.6.4 對水溫、水壓、水質的要求148</p><p>　　3.6.5 用水量計算149</p><p>　　3.6.6 設備選擇149</p><p>　　3.7 排水系統(tǒng)149</p><p>　　3.7.1 滲漏排水149<

68、/p><p>　　3.7.2 檢修排水151</p><p>　　3.8 主廠房起重設備的選擇154 </p><p>　　3.8.1起重機型式及臺數(shù)的確定154</p><p>　　3.8.2 起重機有關參數(shù)的確定155</p><p>　　第四部分 廠房部分156</p><p>　

69、　4.1 基本資料156</p><p>　　4.2 主要設備基本參數(shù)156</p><p>　　4.3 主廠房各高程及主要尺寸的確定157</p><p>　　4.4 廠房的通風照明162</p><p>　　4.5 廠房的交通及取暖162</p><p>　　4.6 輔助設備及副廠房的布置163<

70、/p><p><b>　　附錄1</b></p><p><b>　　參考文獻1</b></p><p><b>　　附圖1</b></p><p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　第一部分 水輪機部分<

71、/p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>　　（1）水電站名稱：嵐崗水電站</p><p>　?。?）電站地理位置：嵐崗水電站為我國南方某省的一座中型電站，距離省城200Km，交通方便，有公路可通電路。</p><p>　　（3）樞紐任務：以發(fā)電為主，兼顧防洪，航運，灌溉等。</p><

72、;p>　　（4）水能開發(fā)方式：河床式水電站</p><p><b>　?。?）水能規(guī)劃參數(shù)</b></p><p>　　電站總裝機容量 200MW 保證出力 80MW</p><p>　　最大水頭 設計水頭 </p><p>　　平均水頭 最小水頭</p><p>　　1.

73、2水輪機型號的選擇</p><p>　　1.2.1型號的選擇</p><p>　　本電站水頭范圍為18~33，查《水輪機》（劉大愷主編）圖1-22：各種水輪機應用范圍圖知軸流式、斜流式水輪機均可選用。斜流式水輪機由于制造工藝復雜，技術要求較高，在一定程度上限制了它的使用，因此，不選用斜流式水輪機。因此，只能選用軸流式水輪機。根據(jù)軸流式水輪機比轉速與使用水頭關系有：</p>&

74、lt;p>　　----《水輪機》P3239-29式</p><p>　　查《水輪機》（劉大愷主編）附表1：大、中型軸流式水輪機轉輪型譜參數(shù)表選取ZZ440和ZZ460兩種型號轉輪，其基本參數(shù)如下表：</p><p>　　表1-1 幾種型號水輪機的參數(shù)</p><p>　　1.2.2機組臺數(shù)的選擇</p><p>　　由于電站近區(qū)無用

75、戶，電站并網(wǎng)運行。平時電站主要擔任基荷，枯水期擔任峰荷或腰荷。系統(tǒng)里的單機容量不能超過系統(tǒng)總容量的1/3，且對可靠性要求較高。由于電站在枯水期擔任峰荷或腰荷，因此，對機組運行的靈活性要求較高。參照國內相似水電站取機組臺數(shù)為2臺或4臺。</p><p>　　1.2.3初選方案列表</p><p>　　表1-2 初選方案列表</p><p>　　1.3各初選方案原型

76、水輪機參數(shù)計算</p><p>　　表1-3 各初選方案參數(shù)列表</p><p>　　各初選方案工作范圍圖繪制于附圖1-1到1-4。</p><p>　　1.4精選方案的確定及其參數(shù)的計算</p><p>　　1.4.1精選方案的確定</p><p>　　對以上四種初選方案的參數(shù)進行比較：從工作范圍看：方案四的工作

77、范圍較其它方案高效區(qū)較窄，應舍去；在同樣出力條件下，方案一的原型效率較高；經(jīng)濟性指標中，方案一和方案二的幾何吸出高度在滿足空化指標的前提下遠大于方案三和方案四，使開挖量大大減小，降低了電站的一次性投資。</p><p>　　所以，將方案一，二作為精選方案。</p><p>　　1-4精選方案參數(shù)列表</p><p>　　1.4.2方案一運轉綜合特性曲線的計算及繪制&

78、lt;/p><p>　　（1）等效率曲線的繪制</p><p>　　效率修正值的計算，計算中所用到的主要公式有：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　表1-5方案二效率修正值</p><p>　　表1-6等效率線的計算表</p><p>　?。ǖ刃是€

79、見附圖1-5）</p><p>　?。?）等吸出高度線的繪制</p><p>　　等吸出高度計算表1-7</p><p>　?。ǖ任龈叨染€見附圖1-6）</p><p>　　(3)出力限制線的繪制</p><p>　　按發(fā)電機額定容量限制;</p><p>　　由出力限制線限制，對應于在模型特

80、性曲線上查得限制工況點，然后查曲線，找出限制工況點的出力。</p><p>　　1.4.3方案二運轉綜合特性曲線的計算及繪制</p><p>　?。?）等效率曲線的繪制</p><p>　　效率修正值的計算，計算中所用到的主要公式有：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　表

81、1-8方案三效率修正值</p><p>　　表1-9等效率線的計算表</p><p>　?。ǖ刃是€見附圖1-7）</p><p>　　（2）等吸出高度線的繪制</p><p>　　等吸出高度計算表1-10</p><p>　　（等吸出高度線見附圖1-8）</p><p>　　(3)出力限制線

82、的繪制</p><p>　　按發(fā)電機額定容量限制;</p><p>　　由出力限制線限制，對應于在模型特性曲線上查得限制工況點，然后查曲線，找出限制工況點的出力。</p><p>　　1.5精選方案發(fā)電機型式的確定及計算</p><p>　　由《水電站機電設計手冊》——水力機械P151可知：密閉空冷式水輪發(fā)電機結構簡單，技術成熟；輔助設備一般

83、無特殊要求；運行、維護方便。而其它冷卻方式則存在技術條件不成熟或運行、維護不方便等缺點。結合國內相似水電站發(fā)電機的冷卻方式，本發(fā)電機冷卻方式也采用密閉空冷式。</p><p>　　精選方案發(fā)電機基本參數(shù)列于表1-11，</p><p>　　表1-11精選方案發(fā)電機基本參數(shù)</p><p>　　1.6最佳方案的確定及蝸殼尾水管的水力設計</p><

84、p>　　1.6.1最佳方案的確定</p><p>　　由《水電站機電設計手冊》——水力機械第140頁圖2-56：水輪機轉輪重量估算曲線知，方案一中每臺水輪機轉輪總重180t,方案二中每臺水輪機轉輪總重60t。</p><p><b>　　投資估算：</b></p><p>　　方案一中2臺水輪發(fā)電機組總價約2×180×

85、4萬/噸+2×1080.05×10萬/噸=23041萬。</p><p>　　方案二中4臺水輪發(fā)電機組總價約4×60×4萬/噸+4×510.5×10萬/噸=21380萬。</p><p>　　方案一中發(fā)電機飛輪力矩及轉輪軸向水推力均大于方案二中發(fā)電機飛輪力矩及轉輪軸向水推力，而且綜合水輪機運轉特性曲線可以看出方案二在效率及運行狀態(tài)

86、等多方面都優(yōu)于方案一。</p><p>　　此外，在投資方面方案二明顯優(yōu)于方案一，因此將方案二作為最佳方案，方案二發(fā)電機圖見附圖1-9。</p><p>　　表1-12最佳方案參數(shù)表</p><p>　　1.6.2最優(yōu)方案蝸殼的計算</p><p>　　本電站水頭低于40米，故選混凝土蝸殼。為減小廠房的平面尺寸，降低工程投資，混凝土蝸殼一般采

87、用較小的包角，包角通常為=，其中較常用，故在此取包角;蝸殼的斷面采用“T”型向下延伸型斷面；根據(jù)轉輪直徑等參數(shù)，蝸殼參數(shù)查《水電站機電設備手冊》-水力機械P128表 2-16知</p><p>　　K=75mm，r=400mm</p><p>　　1.6.2.1用圖解法求積分值的變化規(guī)律列表計算：</p><p><b>　　表1-13</b>

88、</p><p>　　用上表中各斷面的r和b/r數(shù)值作出b/r=f(r)的關系曲線見附圖1-10</p><p>　　1.6.2.2 繪制= f(r)， =及=曲線：</p><p>　　在根據(jù)表中的值作出曲線；=及=見附圖1-11</p><p><b>　　表1-14</b></p><p>

89、　　1.6.2.3 繪制蝸殼各節(jié)斷面圖和平面圖：</p><p>　　在曲線上每隔找出對應的，，利用AB和CD兩線，找出各相應斷面的輪廓尺寸 見下表</p><p><b>　　表1-15</b></p><p>　　根據(jù)非蝸形部分?。?.0~1.1）, 在這里取1.0，則蝸殼的寬度</p><p>　　B=7.8+

90、1.0=7.8+5=12.8m</p><p>　　由此可以繪出蝸殼平面圖，蝸殼平面尺寸圖見附圖1-12. </p><p>　　1.6.3最優(yōu)方案尾水管的計算</p><p>　　1.6.3.1 尾水管尺寸參數(shù)的計算</p><p>　　由《水電站機電設計手冊》——水力機械P128“尾水管有錐形和彎肘形兩種。除貫流式機組外，大中型反擊

91、式水輪機均采用彎肘形?！币虼?，本機組尾水管采用彎肘形尾水管。由于本電站最大水頭，因此，肘管一般不設金屬里襯。</p><p>　　由《水電站機電設計手冊》——水力機械P11表1-3查得ZZ440輪轂比，根據(jù)設計水頭為28m，選推薦的標準尾水管查《水電站機電設計手冊》</p><p>　　（水力機械）P129表2-17,可得:</p><p><b>　　表

92、1-16</b></p><p><b>　　由=5m,可得: </b></p><p><b>　　表1-17</b></p><p>　　1.6.3.2 進口錐管的計算:</p><p>　　肘管尺寸列表(根據(jù)《水電站機電設計手冊》——水力機械P130表2-18)取4個斷面 <

93、/p><p><b>　　表1-18</b></p><p>　　根據(jù)所給數(shù)據(jù)可畫出ZZ440尾水管，尾水管各圖繪制于附圖1-13及1-14。</p><p>　　水輪機設計制造運行的技術要求：</p><p>　　要提高加工的工藝水平；</p><p>　　要采用優(yōu)良抗蝕材料或者增加材料的抗蝕性；&

94、lt;/p><p>　　要改善運行條件，盡可能避免水輪機在低負荷工況下運行等。</p><p>　　第二部分 電氣部分</p><p><b>　　2.1 方案的選擇</b></p><p>　　2.1.1 原始資料分析（基本資料）</p><p>　　1.本電站是一座中型水電站，并入系統(tǒng)，非洪期擔

95、任系統(tǒng)峰荷，洪水期擔任腰荷。電站總裝機容量20萬KW，單機容量5萬KW。</p><p>　　2. 主要為工農業(yè)負荷，以工業(yè)用戶為主。 </p><p>　　3.電站220KV出線四回直接接入系統(tǒng)，110KV出線兩回均送電給負荷，110KV側輸送容量約占電站總容量的20%。</p><p>　　4電力系統(tǒng)情況及參數(shù)：本電站220千伏母線短路時，系統(tǒng)供給的短路容量為2

96、300MVA。</p><p>　　5廠用電有6KV和0.4KV兩個電壓等級。</p><p><b>　　6單機額定容量</b></p><p>　　2.2.1水電站電氣主接線的特點 </p><p>　　1.水電站一般遠離負荷中心，在發(fā)電機電壓側很少接有大功率用戶，而用較高電壓送電，故主變壓器容量多按機組容量確定。&

97、lt;/p><p>　　2.除徑流式電站外，其余電站大部分但任系統(tǒng)調頻、調峰和事故備用，利用小時數(shù)一般較低，因此，開停機較頻繁。</p><p>　　3.水電站開機程序比較簡單，機組起動迅速并且容易實現(xiàn)自動化。</p><p>　　4.水電站規(guī)模確定后，一般不考慮擴建。 </p><p>　　5.水電站多處山區(qū)，地形復雜，電氣設備布置及出線走廊均

98、受到一定限制，因此，應盡可能簡化接線。</p><p>　　2.2.2初選方案的選擇</p><p>　　1.發(fā)電機—變壓器組接線方式</p><p>　　根據(jù)單元接線與擴大單元接線的特點，并考慮滿足本電站機組運行的靈活性要求，只能采用單元接線。</p><p><b>　　2.主接線接線方式</b></p>

99、<p>　　根據(jù)各電氣主接線的特點及使用范圍，能使用于本電站的電氣主接線方式有：單母線帶旁路母線、雙母線、雙母線帶旁路母線。</p><p>　　各初選方案的電氣主接線圖見圖2-1至圖2-3。</p><p>　　圖2-1 方案一電氣主接線圖</p><p>　　圖2-2 方案二電氣主接線圖</p><p>　　圖2-3

100、方案三電氣主接線圖</p><p>　　2.2.3初選方案的比較和精選方案的確定</p><p>　　各種電氣主接線的優(yōu)缺點：</p><p>　　1.單母線帶旁路母線接線</p><p>　　單母線帶旁路母線，除具有單母線優(yōu)點外，還可以使出線斷路器檢修時不影響送電，它比單母線分段帶旁路母線節(jié)省一組斷路器及其附屬設備，布置面積小，同時也存在單

101、母線其它的一些缺點。</p><p><b>　　2.雙母線接線</b></p><p>　　優(yōu)點：雙母線接線與單母線相比，停電機會減小了，必需的停電時間縮短了，運行的可靠性和靈活性有了顯著提高。另外，雙母線在擴建時也 比較方便，施工時不停電。</p><p>　　缺點：使用設備較多，投資大，配電裝置較復雜。同時，在運行時需將隔離開關作為操作電

102、器，操作隔離開關時需按嚴格的操作程序進行。</p><p>　　3.雙母線帶旁路母線接線</p><p>　　優(yōu)點：它具有雙母線優(yōu)點，可靠性和靈活性都高于所有單母線接線和雙母線接線。</p><p>　　缺點：母聯(lián)斷路器故障時全廠短時停電，檢修時兩組母線解列運行，隔離開關操作工作量大，繼電保護復雜，不利于實現(xiàn)自動化，同時增加設備和投資，增大布置面積。</p&g

103、t;<p>　　表2-2 各方案技術比較</p><p>　　方案一的投資較方案二和方案三少，繼電保護和實現(xiàn)自動化均簡單易行，但由于本電站在系統(tǒng)中的重要作用，對靈活性和可靠性要求較高，因此將方案二和方案三作為精選方案。</p><p>　　2.2.4最佳方案的確定</p><p>　　對精選的兩種方案（方案二和方案三）進行經(jīng)濟性比較，確定最佳方案。

104、</p><p>　　由于方案二、三的主變臺數(shù)以及10.5KV級隔離開關數(shù)均相同，因此，只對方案二、三的220KV級斷路器、隔離開關，110KV級斷路器、隔離開關及10.5KV的斷路器進行比較。經(jīng)濟性比較主要有兩個指標：1、設備投資Z（包括a設備出廠價；b設備運輸價格；c設備安裝費）2、年運行費用F（包括a電能損耗費；b折舊費；c維護修理費）。綜合計算比較后，選擇方案二為最佳方案。</p><

105、p>　　2.3變壓器的選擇及電抗標幺值的計算</p><p>　　1.220KV側普通雙繞組變壓器</p><p>　　由最佳方案二電氣主接線圖2-2知，發(fā)電機-變壓器采用單元接線，由前面水機部分計算知發(fā)電機單機容量為50MW，額定功率因數(shù)，發(fā)電機出口額定電壓為10.5KV，因此主變容量，查《電力工業(yè)采用設備手冊》P414知適用，其基本參數(shù)列于表2-3：</p><

106、;p><b>　　表2-3 參數(shù)表</b></p><p>　　計算該變壓器的電抗標么值， </p><p>　　2. 三繞變壓器的選擇</p><p>　　同上，可知， 查《電力工業(yè)常用設備手冊》第420頁知SFPSL-63000/220適用，其基本參數(shù)列于表2-4：</p><p>　　表2-4 SFPL-

107、63000/220參數(shù)表</p><p>　　計算該變壓器的電抗標么值， </p><p><b>　　高壓側：</b></p><p><b>　　中壓側：</b></p><p><b>　　低壓側:</b></p><p>　　3.廠用變壓器的選擇

108、</p><p>　　廠用變壓器容量按裝機容量的選定，此處選取廠用電額定容量為1%，因此，廠用電容量mw,初步選用兩臺6KV的高壓廠用變壓器，兩臺0.4KV的低壓廠用變壓器。查《水電站機電設計手冊-電氣一次》知兩級變壓器的參數(shù)見下表：</p><p>　　表2-5廠用變基本參數(shù)</p><p>　　2.4發(fā)電機電抗標幺值的計算</p><p>

109、;　　表2-6 發(fā)電機有關參數(shù)</p><p><b>　　∴發(fā)電機電抗標幺值</b></p><p>　　2.5短路電流的計算</p><p>　　對于發(fā)電機出口,由于發(fā)電機出口電壓需升高至110KV和220KV兩個電壓等級，因此，對連接于兩個電壓等級下的發(fā)電機出口各取一個短路點；接于聯(lián)絡變壓器下的發(fā)電機出口也取一個短路點；對于110KV側

110、負荷回路短路時所有發(fā)電機和系統(tǒng)的電流均送往該點，因此，把110KV負荷側的短路點做為短路計算點；220KV側母線短路時所有發(fā)電機及系統(tǒng)電流均送至該點。短路點的選取見圖2-4。</p><p>　　圖2-4 最佳方案系統(tǒng)等值電路圖</p><p>　　表2-7 點短路電流計算結果表</p><p>　　表2-8 點短路電流計算結果表</p>&l

111、t;p>　　表2-9 點短路電流計算結果表</p><p>　　表2-11 k4點短路電流計算結果表</p><p>　　2.6斷路器的選擇與校驗</p><p>　　2.6.1 10.5KV電壓等級斷路器的選擇</p><p>　　根據(jù)，查《發(fā)電廠電氣部分》P226附錄二初選斷路器型號為，其基本參數(shù)列于表2-13：</p

112、><p>　　表2-13 技術參數(shù)</p><p>　　2.6.2 110KV電壓等級斷路器的選擇</p><p>　　根據(jù)，查《發(fā)電廠電氣部分》P226附錄二初選斷路器型號為，其基本參數(shù)列于表2-15:</p><p>　　表2-13 技術參數(shù)</p><p>　　2.6.3 220KV電壓等級斷路器的選擇<

113、;/p><p>　　根據(jù)，查《發(fā)電廠電氣部分》P226附錄二初選斷路器型號為，其基本參數(shù)列于表2-17:</p><p>　　表2-17 技術參數(shù)</p><p>　　2.7隔離開關的選擇</p><p>　　2.7.1 10.5KV隔離開關的選擇與校驗</p><p>　　根據(jù)，查《發(fā)電廠電氣部分》P227附錄三初選

114、隔離開關型號為，其基本參數(shù)列于表2-19：</p><p>　　表2-19 技術參數(shù)</p><p>　　2.7.2 110KV隔離開關的選擇與校驗</p><p>　　根據(jù)，查《發(fā)電廠電氣部分》P227附錄三初選隔離開關型號，其基本參數(shù)列于表2-20：</p><p>　　表2-18 技術參數(shù)</p><p>　　

115、2.7.3 220KV隔離開關的選擇與校驗</p><p>　　根據(jù)，查《發(fā)電廠電氣部分》P227附錄三初選隔離開關號為和，其基本參數(shù)列于表2-20：</p><p>　　表2-19 、技術參數(shù)</p><p><b>　　2.8母線的選擇</b></p><p>　　由計算的母線工作電流可知，應選用截面為3696，三

116、相水平布置的槽星鋁制母線。由于槽形母線的截流量大，集膚效應系數(shù)小，機械強度高，所以選用雙槽形母線。鋁的電阻率為銅的1.7～2倍，但密度只有銅的30%，易于加工，安裝連接方便，且價格便宜，我國鋁儲量也較豐富，因此選用鋁作為母線材料。</p><p>　　根據(jù)及選擇合適的鋁制導體的雙槽形母線，其參數(shù)見下表所示：</p><p>　　表2-20 槽型母線技術參數(shù)</p><

117、p>　　2.9絕緣子和穿墻套管的選擇</p><p>　　根據(jù)發(fā)電機母線額定電壓，母線最大工作電流及屋內布置要求，查《發(fā)電廠電氣部分》P231及P232選用型絕緣子和型穿墻套管，其基本參數(shù)列于表2-21和表2-22：</p><p>　　表2-21 技術參數(shù)</p><p>　　表2-22 技術參數(shù)</p><p>　　2.10

118、互感器的選擇</p><p>　　2.10.1電壓互感器的選擇</p><p>　　○1發(fā)電機出口電壓互感器的選擇</p><p>　　表2-23 發(fā)電機出口電壓互感器技術參數(shù)</p><p>　　○2母線電壓互感器選擇</p><p>　　表2-24 母線電壓互感器技術參數(shù)</p><p&g

119、t;　　○3出線線路上電壓互感器選擇</p><p>　　表2-25 出線線路上電壓互感器技術參數(shù)</p><p>　　以上電壓互感器技術參數(shù)均查自《發(fā)電廠電氣部分》P226附錄三。</p><p>　　2.10.2電流互感器的選擇</p><p>　　○110.5KV級電流互感器的選擇</p><p>　　根據(jù)和

120、發(fā)電機出口最大工作電流同時為滿足測量和保護用，準確級選用0.5級和5P或10P級。查《電力工業(yè)常用設備手冊》P636選用LMZD-20型電流互感器，其基本參數(shù)見表2-26：</p><p>　　表2-26 LMZD-20技術參數(shù)</p><p>　　○2主變高壓側及110KV側電流互感器的選擇</p><p>　　110KV側出線最大工作電流，查《電力工業(yè)常用設

121、備手冊》P644選用LCWD-110型電流互感器，其基本參數(shù)見表2-27：</p><p>　　表2-27 LCWD-110技術參數(shù)</p><p>　?、壑髯兏邏簜燃?20KV級端口和過去的選擇</p><p>　　由前面斷路器的選擇和主變出線長期工作電流,查《發(fā)電廠電氣部分》選用型電流互感器，其基本參數(shù)見表2-29：</p><p>　

122、　表2-28 LCLWD-220技術參數(shù)</p><p>　　○4廠用變10.5KV側電流互感器的選擇</p><p>　　廠用變最大工作電流：</p><p>　　查《電力工業(yè)常用設備手冊》P636選用LMZD-20型電流互感器，其基本參數(shù)見表2-29：</p><p>　　表2-29 LMZD-20技術參數(shù)</p>&l

123、t;p>　　2.11避雷器的選擇</p><p><b>　　1.避雷器配置原則</b></p><p>　　在主變的高低壓側應裝設一組避雷器，以保護主變壓器；SF6全封閉組合電器的架空線路側必須裝設避雷器；配電裝置的每組母線上均應裝設避雷器，就近接入主接地網(wǎng)，并加集中接地裝置。</p><p><b>　　2.型號的選擇<

124、;/b></p><p>　　○1主變低壓側避雷器的選擇</p><p>　　根據(jù)主變低壓側，查《發(fā)電廠電氣部分》P233附錄八選用FZ-15型避雷器，基本技術參數(shù)列于表2-31：</p><p>　　○2110KV及220KV電網(wǎng)避雷器的選擇</p><p>　　查《發(fā)電廠電氣部分》P233附錄八選用FCZ-110J和FCZ-220J