综述山区农村小水电站水轮机的选型和设计.doc

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1、综述山区农村小水电站水轮机的选型和设计摘要：本文以我国农村小水电站的现状为基础，根据山区农村小水电站的特点结合管理工作经验对水电站的规划和设计方面进行论述。概述了农村小水电站如何根据地理条件和水文地质条件，合理规划，选择适宜的装机容量，保证运行后的效益。关键词：山区农村；总布置；小水电站；主要建筑物；设计；方案引言：我国已建山区农村小水电站具有以下一些特点:(1)总体运行调节能力低，机组装机容量比较小，水头高低利用参差不齐的情况；(2)运行管理人员的技术水平普遍较低；(3)随着农村经济的发展，人们的生活方式发生着日新月异的变化，电力需求不断增大，山区农村小水电是加快农村地

2、区经济发展、提高农民生活水平的重要途径。大力发展农村小水电，实施小水电代柴代煤，促进退耕还林还湖还草，促进江河治理，改善农业基础设施，改善生态，保护环境，为可持续发展战略服务。一、成因及分析山区农村小水电站有的建成年代早，在设计时不同程度存在一些不合理因素。主要表现在以下几个方面：①装机容量偏小，没有经过精确计算,影响了发电效率。②水轮发电机组选型不当，发电模式不合理。③励磁系统不能适应并网运行。④水能资源利用率低，水电站的经济效益低。通过仔细调查，分析出以下4点原因：①在设计时没有充分的掌握水文资料，对地势和山形等地理概况了解不全面。②电站的设计方案没有考虑周全。③电站

3、的主要设备选型也不够合理。④自动化程度和环保节能没有达到行业标准要求。二、解决方案（一）装机容量的确定确定装机容量是农村小水电站设计的重要构成部分，因为装机容量的大小影响着水电站的规模和效益与科学合理的开发。装机容量拟定过大，会导致设备运行效率不高等问题，就会间接导致建设成本的增加。如果装机容量拟定过小，则不能最大限度的利用水能资源。合理、高效的利用水能资源，确定装机容量按应如下6个步骤：（1）对山区农村的水能进行计算，求出保证出力NP以及保证电能EPo（2）农村小水电站的装机容量年利用小时数一般不超过5000h,因此,在步骤1）之后就要确定年利用小时数的目标值。（3）确

4、定保证出力倍比系数C。可根据公式N（装）二CXNP计算。计算保证出力倍比系数C要根据山区农村小水电站的具体情况进行计算，可以参考经验数据，从而计算出山区农村小水电站的装机容量，详见表1。表1保证出力倍比系数C参考表（4）根据实际情况、机组台数以及标准容量的大小来确定装机容量的方案。通常情况选择相同型号的机组，农村小水电站一般选择一至四台机组，特殊情况可选用大小机组相搭配的方案。（5）根据设计方案的装机容量数值，结合已算出的水能计算成果求出多年的平均发电量E（年），各个装机容量对应的装机容量年利用小时数h（年）根据公式h（年）=E（年）/N（装）求出。（6）装机容量的选择应

5、根据计算成果，并参照目标值，选取跟目标值差距最小的方案。（―）水轮发电机组的选择水轮发电机组是水电站的主要机电设备。机组选型设计的正确与否，直接关系到电站的造价、出力以及投产后的运行效率等。山区农村小水电水轮发电机组选型中应重点考虑水轮机型号的选择。再根据所选定的水轮机出力、转速和装置形式、发电机效率等配套发电机。1.型号的选择水轮机根据水力作用的不同分为2大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。在这两大类中，又可细分为6种不同的型号样式。因此，在选择水轮发电机组的时候不仅要从经济成本方面考虑，还要综合考虑不同水轮发电机组型式的流量、高效率区域以及适应水头等方面，才能最大程度的

6、利用水能资源。在运行参数基本相同的情况下优先选择立轴式机型。水头范围在20〜40川，采用混流式的水轮发电机组比较好；水头范围＜20川，不宜采用混流式发电机组应选择轴流式的发电机组o2.机组安装高程的确定水轮发电机的型号确定后，关键就是发电机机组安装高程的确定，为了尽量避免水轮机转轮被汽蚀以及防止水轮机的转轮转动不良的现象，要求发电机机组的安装高程要低于设备所允许的最大吸出高度，并以此为依据确定水轮发电机机组的安装高程。式中：Z（下）为水最低水位，in；hs为机理论吸出高度，in；D为轮机转轮直径，川；为电站厂房所在地的海拔高程，临可以将计算出的数值降低0.2〜0.3m确定

7、安装高程以便消除或减轻水轮机汽蚀。（三）电气主接线的选择山区农村小水电站的电站运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据是电气主接线。山区农村小水电站的装机台数一般不超过4台，总装机容量大多在1000kW以下，正因如此，主变的台数、回路数以及相应的电压等级也比较少。再加上山区农村小水电站的工作人员和技术操作人员的专业素质不是很高,只要满足基本要求的电气主接线拟定好，各项技术参数基本符合要求，再使得接线的形式简单清晰即可。比如在有2台或3台机组的情况时，可以共用1台主变并采用单母线不分段接线的形式。三、工程枢纽总布置及主要建筑物水