河海大学热动毕设m~m水头

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目录第一章水轮机的选型设计9第一节水轮机型号选定9一、按给定特征水头决定机组型号9二、拟定机组台数及单机容量的计算9第二节原型水轮机主要参数的选择10一、HL180/A194机组台数为2台机Du,=35cm,小。=92.6%10二、HL180/A194机组台数为3台机匹=35(:叫小。=92.6%12三、HL180/A194机组台数为4台机M=35cm,小。=92.6%14四、HL180/A194机组台数为5台机匹=35011,*=92.6%16五、HL180/A194机组台数为6台机M=35cm,如。=92.6%17六、HL180/D06A机组台数为2台机19七、HL180/D06A机组台数为3台机21八、HL180/D06A机组台数为4台机22九、HL180/D06A机组台数为5台机24十、HL180/D06A机组台数为6台机26第三节较优方案的选择29一、试算29二、初选较优方案31

1第四节技术经济指标计算32一、动能经济指标32二、机电设备投资和耗钢量32三、最优方案的选择39第五节最优方案参数的计算39第六节最优方案的进出流水道计算40一、转轮的计算41二、蜗壳计算41三、尾水管计算44第七节绘制厂房剖面图45一、水轮发电机外形尺寸估算45二、厂房尺寸的确定49第二章调节保证计算及调速设备的选择53第一节设计水头下甩全负荷54一、相关参数计算54二、压力上升计算56三、转速上升计算57第二节最大水头甩全负荷58一、相关参数计算58

2二、压力上升计算60三、转速上升计算61第三节调速设备的选择62一、调节功计算及接力器的选择62二、调速器的选择63三、油压装置的选择64第三章辅助设备64第一节水系统64一、技术供水系统64二、消防和生活供水68三、检修排水71四、渗漏排水计算74第二节气系统75一、气系统用户75二、供气方式75三、设备选择计算76第二节透平油系统80第三章电气一次部分83第一节可行方案83

3一、接入系统分析83二、估算送电容量83三、确定可行方案83四、选择送电线路的截面83第二节电气主接线设计84一、发电机侧85二、送电电压侧86三、近区负荷侧86四、电厂自用电侧88五、短路电流计算88第三节电气设备选择99一、断路器和隔离开关的选择99二、电流互感器选择102三、电压互感器选择103四、电气设备选择列表103参考文献104

4毕业设计原始资料渡江水电站渡江水电站位于贵州省中部渡江上。电站建成后将向贵河市和遵口市供电,对该地区工农业发展将具有重要意义。渡江水电站位于渡江街上游25公里处，坝址两岸地形对称，山岩壁立对峙，河谷狭窄，坝址地基岩紧密坚硬，河床岩石较完整。坝址附近地形见附图1-1。渡江水电站为坝后式，压力钢管长约140米。坝址附近地段大致分为东西走向，进厂公路从右岸进入厂房。本电站装机有下列方案：方案序号IIIIII[VVVIVIIVUIXHmax米144.2134.2125H平均米124.0115.0107.0Hmin米100.294.288.0

5N装机万千瓦444036423834403630利用小时数小时460049205400470051755700494055006000保证出力万千瓦14本电站下游水位曲线见附图下游特征洪水位如下：校核洪水尾水位（五千年--遇）▽659.20（Q=24400米3/秒）设水位洪水尾水位（五百年一遇）▽657.00（Q=19200米3/秒）该地区年平均气温为16.3°C,水温为16.7°C,极商最高气温为41°C,极端最低气温-6.1°C,年平均相对温度82%。电站建成后在电网内承担基荷及部分峰荷，并考虑有调相任务。本电站将在相距50公里处的乌江变电所接入系统（电力系统接线见附图），举足轻重外向渡江供电1万千瓦。

6渡江水电站下游水包由我

7ms1-3电力系统科或用如乃“*700MW'皿■a85m-0.20占自贡克丁一丁2Z&H2xi80M”人2rmkMrOHxjxa/?20T<3-r庆山火电用?x依K〃工庆力fSKM8kM厂?，叫\-TneoMvAT_2X中MVA卡一・；|3X/20KMv_^!-r—^TI^=P~j3KMJ\50KM»受\幽伊％?2,<2$0KM\220fty50ftz(ralULL'1匚2rB""人2X版MVA夷以-L领石wt«200MW€03余°。85中：。」25KHKHKXjf/Okv_j_Xr乌ill(~)*iS柳麦建0大电站fOOM^COS料085右：a，Z|匕」；u*_Z*一」•演济电动(距，江变电所w小山

8第一章水轮机的选型设计第一节水轮机型号选定一、按给定特征水头决定机组型号Hr=0.95Hp=117.8m根据水头范围为100.2m〜144.2m和%=164.3查《水轮机》附表2初选2种分别是型号HL180/D06和型号HL180/A194o二、拟定机组台数及单机容量的计算按电站建成后，在电力系统的作用和供电方式，每种型号应分别按2台，3台,4台,5台四种方案进行比较。根据公式：水轮机额定出力=发电机额定出力*发电机N效（%=0.98）,即：匕=」~nG具体计算结果如下表:表1—1台数发电机出力（MW）水轮机出力（MW）2台190193.93台126.7129.34台9596.95台7677.66台63.364.6

9第二节原型水轮机主要参数的选择根据表1-1分别对两种型号的水轮机进行计算。一、HL180/A194机组台数为2台机Dn.=35cm,n„o=92.6%1、确定水轮机的标准直径用型谱表给定的最优参数和限制工况参数计算水轮机的标准直径Dl初估时,可以近似取所选择的额定工况点的模型效率Qm，再加上2%〜3%的修正值，即n=nm+0.03=0.895+0.03=0.933,Qu值-一般取特性曲线上最优单位转速n”。与5%出力限制线交点相应的Qu.由型谱表可知最优单位转速n|10=70rpm与5%出力限制线的交点相应的Qnr=0.745m3/so计算如下：cIEI193900…、D.=——=J-=4.72(7n)丫9.810月产〃V9.81x0.745x117.8'5x0.933按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值4.5m和5m之间，按四分之，-选择法，则转轮直径取4.5m或5m。2、基本参数计算D(=4.5m①、水轮机效率n的计算砧=1-(1-仅)=1-(1-0926)傍=0.956uAx।V•J△n=nmax-nmo=O.956-O.926=0.03n=nm+△n=0.903+0.03=0.933②、水轮机转速n的选择〃“。河70V124…，、n=-==173.2(rpm)按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值166.7和187.5之间,按四分之一,选择法，则同步转速取n=166.7rpm或187.5

10③、水轮机设计流量的计算2r=eilrO12T//7=0.745x4.52xVnZ8=163.7(m3/5)④、检验水轮机的运行范围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速①N=166.7吟_166.7x4.5/.、"iimin—/--//,一—62.5(r/min)jHmaxJ144.2“Umax叫_166.7x4.5=67.4(r/min)吟_166.7x4.5“maxa/100.2=74.9("min)②N=187.5“11minnD}187.5x4.5V//maxJl44.2=70.3("min)“UmaxnD,_187.5x4.5=75.8(r/min)nD[_187.5x4.5=84.3("min)Di=4.5m①、水轮机效率n的计算7max=1一（1一〃m。柒=1一（1一0926），黑=0.957△n=nmax-nmo=O.957-O.926=O.O31n=nm+An=0.903+0.031=0.934②、水轮机转速n的选择70V124n===155.9(rpm)按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值150和166.7之间,按四分之一选择法，则同步转速取n=150rpm或166.7rpm③、水轮机设计流量的计算

11Qr=Q»O：J^7=0.745x52xjl1。8=202.1(//s)④、检验水轮机的运行范围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速③n=150IIminnD1max7°X5=62.5(r/min)V118.7n\\p/ZD,150x5..、—,_=67.4(r/min)V124nllmax=〃'一=学氾=74.9("min)VTTmh?V1002@n=166.7nDx166.7x5、«nmi„=下一=_=69.4(r/min)J"maxV144.2n\\p吟_166.7x5历一V124=74.9(r/min)“UmaxnDx_166.7x5=83.3(r/min)二、HL180/A194机组台数为3台机Dn,=35cm,11Mo=92.6%1、确定水轮机的标准直径用型谱表给定的最优参数和限制工况参数计算水轮机的标准直径Dl初估时,可以近似取所选择的额定工况点的模型效率Qm，再加上2%〜3%的修正值，即n=Qm+0.03=0.895+0.03=0.933,Qii值一-般取特性曲线上最优单位转速nllO与5%出力限制线交点相应的Quo由型谱表可知最优单位转速nno=67rpm与5%出力限制线的交点相应的Qn=0.745m3/so计算如下：「IRI129300。。一、止井田O]=Jtt—=,r；=3.85（加）按我国丫9.81。“”,〃\9.81x0.745x117.8'5x0.933规定的转轮直径系列，计算值处于标准值4.1m和3.8m之间，按四分之・•选择法，则转轮直径取Di=3.8m和D|=4.1m0

122、基本参数计算Di=3.8m①、水轮机效率n的计算"max=1-(1-欧=1-(1-0.926)5^=0.954V£7)V3.0An=nmax-nmo=O.954-O.926=O.O28n=nm+an=o.93i②、水轮机转速n的选择〃u。河70VnT8、n=-=-=205A(rpm)按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值188.7和214.3之间,按四分之一选择法，则同步转速取n=214.3口川和n=187.5rpm.③、水轮机设计流量的计算Qr=lrDj27^7=0.745x3.82x5/117.8=116.8(/n3/s)④、检验水轮机的运行范围n=214.3rpm最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速叫214.3x3.8s3I.、〃“min=•=-r-==-=67.8(r/min)maxV144.2n\\pnD[_214.3x3.8=73.1(r/min)^11max吟_214.3x3.8HmaxV100.2=81.4(r/min)n=187.5rpm.最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速187.5x3.8a/hmaxJ144.2=59.3(r/min)

13nupnD]187.5x3.8V124=64(r/min)187.5x3.8"11maxnD}J100.2=71.2(r/min)Dj=4.1m①、水轮机效率n的计算%吃=1一0一如。)玲=l-d-0-926)d答=0.954yV••i△n=nmax-nM0=0.954-0.926=0.028n=nm+△n=0.931②、水轮机转速n的选择〃”。历70VTR8inA1/、n===190.1(rm")D,4.1按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值187.5和214.3之间，按四分之一选择法，则同步转速取n=187.5rpm③、水轮机设计流量的计算Qr=/7=0.745x4.rx”T瓶=135.9(加3/s)④、检验水轮机的运行范围n=187.5rpm最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速“11minnD{_187.5x4.1y/Hmax7144.2=64.9(r/min)n\\PnD}187.5x4.1V124=70.0(r/min)1maxnD}jHa187.5x3.8J100.2=77.9(r/min)三、HL180/A194机组台数为4台机Dm=35cm,n„o=92.6%1、确定水轮机的标准直径

14用型谱表给定的最优参数和限制工况参数计算水轮机的标准直径D1,初估时,可以近似取所选择的额定工况点的模型效率1m，再加上2%〜3%的修正值，即n=nm+0.03=0.903+0.03=0.933,Qii值一般取特性曲线上最优单位转速mio与5%出力限制线交点相应的Qu.由型谱表可知最优单位转速n110=67rpm与5%出力限制线的交点相应的Qll=0.745m3/So计算如下：4=JPr,r=J—129：00_=385(")按我国规1、9.81Qi冏5〃V9.81x0.745x117.8'5x0.933定的转轮直径系列，计算值处于标准值3.8m和4.1m之间，按四分之一选择法，则转轮直径取D1=3.8m2、基本参数计算Di=3.8m①、水轮机效率n的计算7max=1一(1一=!-(1-0.926)残g=6954△n=nmax-nmo=O-O28n=nm+an=o.93i②、水轮机转速n的选择〃u。历70V124n===2O5.()(rpm)O13.8按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值214.3和187.5之间，按四分之一选择法,则同步转速取n=214.3rpm和n=187.速pm.③、水轮机设计流量的计算Qr=e,]rDf7^7=0.745X3.82XV117.8=116.8(m3/s)④、检验水轮机的运行范围n=214.3rpm最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速nDi,llmin=/„7Hmax214.3x3.8V144.2=67.8(r/min)

15n\\P瓦V124〃IImax叫_214.3x3.8J"max7100.2=81.4(r/min)n=187.5rpm."11min"11max最大水头、/iD,yjHmax最小水头和平均水头对应的单位转速187.5x3.8=59V144.2nD}__187.5x3.8师一V124=64(r/min)叫_187.5x3.8J100.2=71.2("min)四、HL180/A194机组台数为5台机M=35cm,11Mo=92.6%1、确定水轮机的标准直径用型谱表给定的最优参数和限制工况参数计算水轮机的标准直径Di初估时，可以近似取所选择的额定工况点的模型效率Qm，再加上2%〜3%的修正值，即n=nM+0.03=0.903+0.03=0.933,Qn值一般取特性曲线上最优单位转速nno与5%出力限制线交点相应的Qu，由型谱表可知最优单位转速nno=67rpm与5%出力限制线的交点相应的单位转速n,io=67rpm与5%出力限制线的交点相应的Qn=0.745m3/So计算如下：=2.98(/n)7760019.81。“川5〃一19.81x0.745x117.815x0.933按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值2.75m和3.0m之间,按四分之一选择法，则转轮直径取Di=3m。

162、基本参数计算Di=3m①、水轮机效率n的计算"max=1一(1一%。)除=1-(1-0.926)怦=0.951△n=nmax-nmo=O-O25n=nm+△n=0.928②、水轮机转速n的选择〃no匹70V124n=-==259.o(rp/n)按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值250和300之间,按四分之一选择法，则同步转速取n=250rpm.③、水轮机设计流量的计算Qr=eilr£)127^7=0.745x32xVri7?8=72.8(m3/5)④、检验水轮机的运行范围(1)n=250rpm最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速“11min3==萼=62.5忖yjHmaxV144.2nuPnD1警=67.4rpmV124nD,250x3〃Umax/=/=74.90团Vioo^五、HL180/A194机组台数为6台机Dn(=35cm,。蚪=92.6%1、确定水轮机的标准直径用型谱表给定的最优参数和限制工况参数计算水轮机的标准直径Di初估时，可以近似取所选择的额定工况点的模型效率Qm，再加上2%〜3%的修正值，即n=nM+0.03=0.903+0.03=0.933,Qn值一般取特性曲线上最优单位转速nuo

17与5%出力限制线交点相应的Qu由型谱表可知最优单位转速nno=67rpm与5%出力限制线的交点相应的单位转速n110=67rpm与5%出力限制线的交点相应的Qn=0.745m3/so计算如下：n_IPr_I6460001—11Fc—~、77—2.72。〃)\9.81Qu”产〃，9.81X0.745x117.8,5x0.933按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值2.75m和2.5m之间，按四分之一-选择法，则转轮直径取D]=2.75mo2、基本参数计算D]=3m①、水轮机效率n的计算%ax=1-（1-为。*国=l-d-0・926）招（=0.951△n=nmax-nmo=o.O25n=nm+an=o.928②、水轮机转速n的选择70V1242.75=283.4（rp/n）按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值250和300之间,按四分之一选择法，则同步转速取n=250rpm或300rpm.③、水轮机设计流量的计算Qr=D；眄=0.745x2.752x7117.8=72.8(w3/s)④、检验水轮机的运行范围n=250rpm最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速2、250x2.75“iimin=/r=_=573rpmy/HmaxJ144.2n\\PnD}250x2.75V124=6L7rpm

18^11max明_250x2.75=68.7rpmn=300rpm最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速nD.300x2.75rn,,-=1,，「=——।，=68.7rpmUhmaxJ144.2“UmaxnD}_300x2.75=lAArpinnD}_300x2.75=S2Arpm六、HL180/D06A机组台数为2台机㈠、2台1、确定水轮机的标准直径用型谱表给定的最优参数和限制工况参数计算水轮机的标准直径Di初估时，可以近似取所选择的额定工况点的模型效率Qm，再加上2%〜3%的修正值，即n=nM+0.03=0.88+0.03=0.91,Qu值一般取特性曲线上最优单位转速nno与5%出力限制线交点相应的Qu.由型谱表可知最优单位转速ni10=69rpm与5%出力限制线的交点相应的单位转速n110=69rpm与5%出力限制线的交点相应的Qi1=0.01%。计算83如下=4.52(6)1939009.81。“川5〃V9.81x0.0.83xll7.81Jx0.91按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值4.5m和4.5m之间,按四分之一选择法，则转轮直径取Di=4.5m。2、基本参数计算Di=4.5m①、水轮机效率n的计算

19"max=1-（1N勺=1-。-0.915），黑=0.948uVI.JAn=nmax-nMo=0.948-0.915=0.033n=nm+an=0.88+0.033=0.913②、水轮机转速n的选择〃u。■69V124n=-=———=按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值166.7和187.5之间，按四分之一选择法，则同步转速取n=166.7rpm\187.5rpm④、检验水轮机的运行范围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速n=166.7rpm1min/iDjy/Hmax166.7x4.5V144.2=62.5(r/min)166.7x4.5V124nDxJ"min=67.4(r/min)166.7x4.57100.2=74.9(r/min)n=187.5rpmn\\mmnDxy/Hmax18J.5x4.5=70劭由)V144.2nD}_187.5x4.5=75.8(r/min)1maxnD}_187.5x4.5V1002=84.3("min)

20七、HL180/D06A机组台数为3台机1、确定水轮机的标准直径计算如下：cIEI129300…，、3=J=*1n=3.69(加)V9.81x0.83x117.8I5x0.91按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值3.3m和3.8m之间,按四分之一选择法，则转轮直径取D1=3.8m。2、基本参数计算Di=3.8m①、水轮机效率n的计算"max=1一(1一如。)称=1-(1-0.915)偿=0.946△n=nmax-nmo=O.946-O.915=0.031n=nm+an=0.88+0.031=0.911②、水轮机转速n的选择=202.2(rpm)按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值187.5和214.3之间，按四分之一选择法，则同步转速取n=187.5rpm和n=214.3rpm.④、检验水轮机的运行范围(1)n=187.5rpm最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速187.5x3.8V//maxa/144.2=59.3rpm

21nD1187.5x3.8…“Umax/=——i=l\.2rpm(1)n=214.3rpm.最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速nD,214.3x3.8…min=/=-—=673rpmJ”maxV144.2nD1214.3x3.8V124=13.9rpm“UmaxnD}214.3x3.8V100.2=81Arpm八、HL180/D06A机组台数为4台机96900=3.2(⑼按我国规定的1、确定水轮机的标准直径计算如下：(1)1。“引力'9.81x0.83x117.8I5x0.91转轮直径系列,计算值处于标准值3.3m和3.0m之间，按四分之一-选择法,则转轮直径取Di=3m或3.3m。2、基本参数计算Di=3.0m①、水轮机效率n的计算砧=1-（1Pmo）伶=1-（1-0.915樽=0.943△n=nmax-nmo=o.O28n=nm+An=0.88+0.028=0.908②、水轮机转速n的选择历69V124....n=-=———=25f）A2（rpin）

22按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值300和250之间,按四分之一选择法，则转轮直径取n=250rpm.③、检验水轮机的运行范围n=250rpm.最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速nD.250x3,0…«umin==62.5rpmy/HmaxV144.2吟_250x3.0=62.5rpm〃llmax250x3.0V100.2=749rpm2、基本参数计算D]=3.3m②、水轮机效率n的计算"max=1一(1一久。)快=1-(1-0.915)僧=0.944u।VJJ△n=nmax-nmo=o.O29n=nm+an=0.88+0.029=0.909②、水轮机转速n的选择小M69V124n=-=———=232.63(rpm)按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值214.3和250之间按四分之一-选择法，则转轮直径取n=250rpm\214.3rpm.③、检验水轮机的运行范围n=250rpm.最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速哈250x3.3…"iimin=/=—=68.7rpmV/Zmax7144.2

23n\\pnD]_250x3.3=74.09rp〃?1maxnD}_250x3.3V100.2=82.42/7〃〃n=214.3rpm.最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速吟_214.3x3.3y/HmaxJ144.2=58.89少加n\\PnD}_214.3x3.3=63.51rpmnD}_214.3x3.3J100.2=70.65rpm九、HL180/D06A机组台数为5台机1、确定水轮机的标准直径O计算如下：nIPrI77600…、D.=1rr-=J7=2.86(7n)丫9.81。“”产〃\9.81x0.83xll7.8l5x0.91按我国规定的转轮直径系列，计算值介于标准值2.75m和3m,则转轮直径取Di=3m或Dj=2.75mo2、基本参数计算Di=3.0m水轮机效率n的计算*ax=1-。-%。)伶=1-(1-0.915骋=0.943△n=nmax-nmo=O-O28n=nm+△n=0.88+0.028=0.908

24②、水轮机转速n的选择〃=3”=嚅=25612（取〃）按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值300和250之间,按四分之•选择法，则转轮直径取n=250rpm.③、检验水轮机的运行范围n=250rpm.最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速nD,250x3.0…〃11min250x3.0V124“Umax,■=/=62.5rpma/HmaxV144.2nD1250x3.0J100.2=749rpm=62.5/77/t?Di=2.75m①、水轮机效率n的计算"max=1一(1—如。)田=1-(1-0915)畏=0.942△n=nmax-nmo=O-O27n=nm+an=0.88+0.027=0.907②、水轮机转速n的选择〃二刨匹=g=279.4(^)D,2.75按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值250和300之间,按四分之--选择法，则转轮直径取n=250rpm.④、检验水轮机的运行范围n=250rpm最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速〃。1250x2.75〃umin=/=——=5725rpmJ"maxJ144.2

25〃110nD}_250x2.75=6\.14rpm“UmaxnDt_250x2.75=68.68rpmn=300rpm最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速/7D,300x2.75,o_a«nmin=-=、=68.70rpsy)HmaxV144.2n\\pnD.300x2.75画V124=74.09rp〃zn“11max明_300x2.75=82.42rp〃z十、HL180/D06A机组台数为6台机1、确定水轮机的标准直径计算如下:=2.61(加)646009.810］引》V9.81x0.83X117.81sx0.91按我国规定的转轮直径系列，计算值介于标准值2.75m和3m,则转轮直径取Di=2.5m或Di=2.75m。2、基本参数计算Di=2.5m④、水轮机效率n的计算小=1-。-仅)大降=1-(1-6915)俣=0.941△n=nmax-nmo=o.O26n=nm+△n=0.88+0.026=0.906

26②、水轮机转速n的选择n110M69V124n=-=———=30/.J(rp/n)按我国规定发电机同步转速,计算值处于标准值300和333.3之间,按四分之•选择法，则转轮直径取n=300rpm.③、检验水轮机的运行范围n=300rpm.最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速nD.300x2.5—.「■=—I=bl.brpmy/HmaxJ144.2300x2.5V124“Umax=674rpmnD1300x2.5V100.2=74.9rpmDi=2.75m②、水轮机效率n的计算"max=1一(1—如。)田=1-(1-0915)畏=0.942△n=nmax-nmo=O-O27n=nm+an=0.88+0.027=0.907②、水轮机转速n的选择〃二刨匹=g=279.4(^)D,2.75按我国规定发电机同步转速，计算值处于标准值250和300之间,按四分之--选择法，则转轮直径取n=250rpm.④、检验水轮机的运行范围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速nD}Hmax250x2.75V144.2=51.25rpm

27nD,250x2.75....〃u=-^==-=一=61.74P历V124nD}250x2.75ro一师;-标-68原型水轮机主要参数的选择计算结果如rpm.68rpm下方案型号A数直径(m)转速(rpm)方案一HL180/A19424.5166.7方案二HL180/A19424.5187.5方案三HL180/A19425150方案四HL180/A19425166.7方案五HL180/A19434.1187.5方案六HL180/A19433.8214.3方案七HL180/A19433.8187.5方案八HL180/A19443.8214.3方案九HL180/A19443.8187.5方.案1'HL180/A19453250方案H^一-HL180/A19462.75250方案十二HL180/A19462.75300方案十三HL180/D06A24.5187.5方案十四HL180/D06A24.5166.7方案十五HL180/D06A33.8214.3方案十六HL180/D06A33.8187.5

28方案十七HL180/D06A43.3250方案十八HL180/D06A43.3214.3方案十九HL180/D06A43250方案二十HL180/D06A53250方案二H^一HL180/D06A52.75300方案二十二HL180/D06A52.75250方案二十三HL180/D06A62.75300方案二十四HL180/D06A62.75250方案二十五HL180/D06A62.5300第三节较优方案的选择一、试算根据以下公式进行试算：Q=9.81m(1)具体进行计算时有以下说明：a、在最小水头下，水轮机不能发出额定出力，此时水轮机受到出力限制线的限制，所以不需要试算最小水头下的Q“b、在最大水头和设计水头下的Qu值，所用的原型水轮机效率Q计算出来的Q“。但是Q”和此水头对应的n”的交点的模型水轮机效率加上修正值并不一定等于明这就需要试算。c、在设计水头下，有些方案的Q”偏大，无法从特征曲线上找到设计工况单位流量(2)试算法的基本过程

29首先假定一个E，由Qu=P"9.81D12h"11T计算出一个Qi/,再由Qi「和对应水头的nu在图上找到一点，并查出此点的T|m,将此Tim转换成原型效率T|t'（按限制工况点效率误差△n计）,再代入Qii=PJ9.差DI2HL511T计算出Qii，此时可比较Qn'和Qu是否相同，若不等，重复前面的过程，直到Q11'和Q”相同为止。为了减少试算次数，-一般只要前面两次单位流量相差值小于5%即可。具体的计算结果见试算结果表。方案平均水头”"124m最高水头=144.2m"m(%)Qu(m'/s)T1m(%)Qn(m7s)1900.78593.80.6291.40.77388.30.638394.60.60590.20.506494.10.60886.10.529594.20.60287.10.529691.60.70593.60.56793.70.72189.10.59892.30.53785.50.462993.60.52988.30.4471093.70.67791.40.5551190.60.69693.30.5391293.80.67287.50.5741392.10.76885.50.6591492.50.76491.40.6151593.80.70583.30.611

301693.30.70891.90.5741793.30.70485.10.61618930.70691.80.5711988.30.993.10.68120940.67789.20.5692189.70.84587.70.6892289.10.8594.20.6412393.20.67784.10.5892492.30.68391.30.5512589.80.85092.60.657二、初选较优方案1.选择方法将以上各待选方案的numin、n“p、numx三条直线画在模型综合特性曲线上，基本以每三个方案为一个比较组，选择三条直线包围高效区最好的•个方案为较优的方案。当在一张图上有两个或两个以上的方案都能较好的包围高效区时，则采用试算画包络线的方法，也以较好地包围高效区为好,最后选出四个较优方案。2.进行较优方案的选择得出较优方案如下：方案I：HL180/A1942台4.5m166.7rpm方案II：HL180/A1944台3.0m214.3rpm方案III：HL180/D06A4台3.0m250.Orpm

31第四节技术经济指标计算一、动能经济指标根据运转特性曲线，求各方案的平均效率1.绘制转轮运转综合特性曲线等效率曲线的绘制：A.在水轮机工作水头范围(Hmin〜Hmax)内取4个水头值，计算各水头对应的单位转速N,„以各N”值在模型综合特性曲线上作水平线与其等效率线相交得一系列交点，根据交点处的Q”和3计算出原型水轮机的效率Q和出力P具体结果见附表3。然后对每个水头值作等效率曲线。B.在曲线n=f(P)上过某效率值水平线与曲线相交，记下各点P,H值。c.将各点的h、P值绘在坐标图上，将各点连成光滑曲线，即为某n的效率值。D.绘制出力限制线。在Hr〜Hmax之间，是一条P=Pr的直线。在Hmin〜Hr之间出力限制线一般由模型综合特性曲线的95%出力限制线换算而得。各方案的曲线见附图。2.根据所绘制的运转特性曲线计算各方案的平均效率利用面积法求各方案的平均效率一乙2式中5、展为特性曲线上相邻等效率线上的效率值:A为两相邻效率线之间的面积。具体结果见附表二、机电设备投资和耗钢量（一）、水力机械部分A、水轮机根据转轮直径查《水利机械》P侬图2-55,估算各种方案的水轮机的重量:方案I：HL180/A194Z=2台，Di=4.5m,G=420t,总重420X2=840t,

32总价840X3.5=2940万元；方案II：HL180/A194Z=3台，D,=3.8m,G=300t,总重300X3=900t,总价900X3.5=3150万元；方案III：HL180/D06AZ=2台，D[=4.5m,G=420t,总重420X2=840t,总价840X3.5=2940万元；B.调速器按一台30万元来考虑，故各方案总价估算如下：方案I总价30X2=60万元方案II总价30X4=120万元方案III总价30X2=60万元C、起重设备起重机的重量由跨度和转子重查水利机械P330表7—16：方案I跨度4.5X4.5=20.25转子重420X0.5=210t选一台2X125的双小车起重机重量136t投资：136X2.2=299.2万元；方案H跨度3.8X4.5=17.1转子重300X0.5=150t选一台2X100的双小车起重机重量991投资：99X2.2=217.8万元;方案III跨度4.5X4.5=20.25转子重420X0.5=210t选一台2X125的双小车

33起重机重量136t投资：136X2.2=299.2万元；D、辅助设备部分辅助设备投资=k/X(水轮机+调速器)查原始资料汇编59页可得各方案的k值：估算分别为:方案INg=190万KWk=2.8%总价为：2.8%X(2940+60)=84万元方案IINg=126.7万KWk=3.5%总价为：3.5%X(3150+90)=113.4万元方案IIINJ190万KWk=2.8%总价为：2.8%X(2940+60)=84万元E、设备安装运行费安装设备运输费=k%X设备总价查原始资料汇编可得各方案的K值，分别为：7.6%,7.9%,7.6%,故有：方案I:总价为：7.6%X(2940+60+299.2+84)=257.1232万元方案II：总价为：7.9%X(3150+90+217.8+113.8)=282.1248万元方案山：

34总价为：7.6%X(2940+60+299.2+84)=257.1232万元（二）、电气部分A、水轮发电机《电气一次》P（t）计算,上式中：Kg——估算系数，悬式机组范围为8〜10,伞式机组7〜9；Nn容量（KVA）.当发电机额定转速大于150rpm时,N“采用悬式机组Kr,=9。所选方案发电机额定转速均大于150rpm,故采用悬式机组，取K（；=9估算各方案发电机的重量:方案Inn=166.7rpm,Ng=190000KW,则:=9x31900002(166.7x0.85)2=1094.40(0总重:G总=2Gf=2188.8t转子重：G=Gf/2=547.21t总价为2188.8X4=8755.2(万元)方案IIn„=214.3rpm,Ng=126700KW,则:G^9xJ12670022\(214.3x0.85)2=706.53(/)总重：G总=3Gf=2119.59t转子重：G=G"2=353.27t总价为：2119.59X4=8478.36(万元)方案山nn=187.5rpm,Ng=190000KW,

35则:=1011.89(。J19OOOO2-V(187.5x0.85)2总重:G总=2Gf=2023.78t转子重：G=G"2=505.94t总价为2023.78X4=8095.12（万元）B、变压器本电站在距80公里的巨市变电接入系统，所以选择220KV的双线圈铝线变压器。方案IZ=2台，视在功率S=190+0.85=223.53MVA查《电气一次》P217页图5T6铝线变压器容量与重量关系曲线得：变压器重：170t总重：170X2=340t总价为：340X4=1360万元方案HZ=3台,视在功率S=126.7+0.85=149.06MVA变压器重：140t总重：140X3=420t总价为：420X4=1680万元方案IHZ=2台，视在功率S=190+0.85=223.53MVA变压器重：170t总重：170X2=340t总价为：340X4=1360万元C、开关设备在初步设计时开关单价按100万元/台计算，每台机组设有二台开关，由此计算各方案开关设备投资如下:方案I总价100X4=400（万元）方案II总价100X6=600（万元）

36方案III总价100X4=400（万元）D、电气自动化设备根据设计任务书P2所述，估算时以发电机、变压器和开关设备总价的10%计算。计算结果如下：方案I总价为：10%X（8755.2+1360+400）=1051.52万元方案II总价为：10%X（8478.36+1680+600）=1075.836万元方案III总价为：10%X（8095.12+1360+400）=985.512万元E、电气部分运输费根据设计任务书P2所述，估算时以发电机、变压器。开关设备总价和电气自动化设备的k%计算方案I总价为：7.6%X（8755.2+1360+400+1051.52）=879.071万元方案n总价为：7.9%X（8478.36+1680+600+1075.836）=934.041万元方案1H总价为：7.75%X（8095.12+1360+400+985.512）=823.888万元水力机械投资估算表方案1IIIII水轮机单重（吨/台）420300420水轮机总重（吨）840900840水轮机单价（万元/吨）3.53.53.5水轮机总价（万元）294031502940调速器单价（万元/台）303030

37调速器总价（万元）609060起重机重量（吨）13699136起重机单价（万元/吨）2.22.22.2起重机总价（万元）299.2217.8299.2辅助设备投资（万元）84113.484安装运输费（万元）257.1232282.1248257.1232总投资（万元）3640.32323853.32483640.3232总耗钢量（吨）976999976单位千瓦投资（元/千瓦）95.79797895101.403284295.79797895单位千瓦耗钢量（公斤/千瓦）2.5682.6292.568表二、电气部分投资估算表方案IIIIII发电机单重（吨/台）1094.4706.531011.89发电机总重（吨）2188.82119.592023.78发电机单价（万元/吨）444发电机总价（万元）8755.28478.568095.12变压器、开关总价（万元）176022801760变压器重量（吨）340420340自动化设备总价（万元）1051.521075.836985.512设备安装运输费（万元）879.071934.901823,888总投资（万元）12445.79112769.29711664.52单位千瓦投资（元/千瓦）327.5208158336.0341316306.9610526单位千瓦耗钢量（公斤/千瓦）0.8951.1050.895水轮机方案比较综合表方案IIIIII最大水头（m）144.2144.2144.2最小水头（m）100.2100.2100.2平均水头（m）124124124装机容量（万KW）380380380水轮机型号HL180/A194HL180/A194HL180/D06A单机容量（万KW）190126.7190

38机组台数232转轮直径（m）4.53.84.5机组转速（rpm）166.7214.3187.5水轮机平均效率（％）0.9190160.9130280.916361模型最高效率时的n「706970总投资（万元）16086.114216622.621815304.8432单位千瓦投资（元/千瓦）423.3187947437.4374158402.7590316总耗钢量（吨）3504.83538.593339.78千瓦耗钢量（公斤/千瓦）9.2231578959.3120789478.788894737比较结果方案I为优三、最优方案的选择由以上表可知，方案n的投资最大，单位千瓦投资最大，耗钢量最多，平均效率最底，故可排除其为最优方案，又考虑电气主接线设计的简便化以便建成电站后运行和维护的方便，故采用方案I作为最优方案。第五节最优方案参数的计算1、吸出高度的计算设计水头”，=117.8〃?，设计水头对应的单位转速与出力限制线的较点的77M=0.93,则分=0.96^5-rT=12222?fj=0.779加/S）9.8切，引s9.81x0.96x4.52x117.81sQt=Q=7^7=0.779x4.52=171.2（n?/s）查原始资料P42得=646.2/nVH、=10.0"也'900

39=10.0:--1.2x0.078x117.8900=-1.7442、飞逸转速的计算nK=nllR他J',=\66.1=341.04(r/min)总结以上计算列表如下:最优方案参数表机组型号HL180/194设计流量（m^/s）171.2机组台数（台）2吸出高度（m）-1.744机组出力（MW）19.39最大水头（m）144.2转轮直径（m4.5最小水头（m）100.2机组转速（rpm）166.7平均水头（m）124轴向水推力（N）5.17X106设计水头（m）117.8第六节最优方案的进出流水道计算

40一、转轮的计算如图所示，由《水电站动力设备设计手册》可查的HL180具体尺寸（单位为米）:D,1）D：iDt良Dfi1.01.061.150.90.6160.1164.54.775.224.052.7720.522D,b0h.lih3ht1.00.20.0520.1460.40.3094.50.90.2340.6571.81.3905二、蜗壳计算1、蜗壳型式、断面形状和包角的确定由于本站应用水头为：100.2〜144.2m>40m,故采用钢板焊接蜗壳，蜗壳断面为圆形，当蜗壳尾部用圆断面不能和座环蝶形边相连接时，采用椭圆形断面，蜗壳的包角为345度。2、座环的确定与金属连接的座环有两种：一种是带蝶形边座环；•种是无蝶形边座环。我们采用带蝶形边座环，其锥角为55度。其有关尺寸见下表2—11：表2—11名称Da(m)Db(m)K(m)r(m)座环参数7.260.150.43、蜗壳参数计算

41蜗壳包角夕。=345。进口断面流速蜗壳进口断面的平均流速按机组的设计水头选取，查《水力机械》图2-22得Vo=Sm/s进口断面流量=164.07(加3/s)进口断面半径c

42断面号4)4)/Cr0h2Xx2PaR13450.5584423.750.812.405.742.5598896.158.7123300.5341623.750.812.325.392.4902796.078.5633150.5098823.750.812.255.042.4196136.008.4243000.4856023.750.812.174.702.3478125.928.2752850.4613223.750.812.094.362.2747885.848.1162700.4370423.750.812.014.032.2004415.767.9672550.4127623.750.811.923.702.1246555.677.8082400.3884823.750.811.843.382.0472975.597.6492250.3642013.750.811.753.061.9682115.507.47102100.3399213.750.811.662.751.8872145.417.30111950.3156413.750.811.562.441.8040875.317.12121800.2913613.750.811.462.141.7185625.216.93131650.2670813.750.811.361.851.6303085.116.746、椭圆断面的计算当P〈S时，采用椭圆断面连接计算如下:椭圆半径p,=J1.0454+0.81/7-1.345L与圆同等面积A-Tip1+d2tgaO/I,2~,2R,\1、p=^(ctg«+—^+--)CV(pi/Csina椭圆断面长半径p,=L+p2-p2ctga△==L°98(MR.h--r0=3.12tga中心距a-R(t+1.22p2夕卜径R=a+b】计算结果见附表

43断面号6iPAiP2PiaRiRa1150.001.5390247.7711681.5393811.5598143564.998045056.5578594063.1221351.444516.8851731.3817811.5125344254.8057733296.3183077543.1231201.346476.0254291.2200611.4640182444.6084741916.0724924353.1241051.2442045.1929961.0536481.4140945444.4054511445.8195456883.125901.1367534.3891640.8818371.3625510934.1958411135.5583922063.126751.0227363.6155420.7037361.309120783.9785578395.2876786193.127600.9000272.8742170.5182081.2534623693.7522136355.0056760043.128450.7650472.1680470.3237871.1951360263.5150198374.7101558633.129300.6108091.5012870.1186161.1335847653.2647113764.3982961413.1210150.4192570.881334-0.09931.0682099822.9988539284.0670639113.12三、尾水管计算弯曲形尾水管示意图尾水管的类型有直锥形尾水管和弯曲形尾水管，前者使用于中小型水电站中,转轮直径小于0.5-0.8米。对于大型立式机组，由于土建投资占电厂投资比例很大，因此在电站设计中要尽量降低水下开挖量和混凝土量，本电站采用弯曲形尾水管。由三部分组成：进口锥管、弯肘管和扩散管，如图所示，由《型谱》可知，确定HL180\A194水轮机流道尺寸按推荐的尾水管各部分尺寸选择。有关尺寸见下表：（单位mm）DlD4LILhh4h5h6B5110.944.52.21.11.30.5741.8084.54.54.2320.259.94.955.582.5835.85采用标准混凝土肘管。出口断面流速：考虑动能回收系数。比转速越高，动能回收系数也越高。但是理论上尾水管出口流速小一些好。

44肘管型式为标准混凝土肘管。直锥段的单边扩散角B,对混流式水轮机对混流式水7°〜9°,取B=8°。由于B5>10~12m,故尾水管需安装支墩。第七节绘制厂房剖面图一、水轮发电机外形尺寸估算(-)原始数据额定容量：有功功率P.=190MWP1OA视在功率Sn==-^―=223.529MVAcos(p0.875额定转速4=166.7r/min额定功效因数cosq=0.875(《水电站机电设计手册——电气一次》P157)

45(二)发电机内部结构尺寸(1)极距t(cm)和飞逸速度V1的确定查［电气一次］P178得：=79.89cm瓦八八/1900001V—=9.0x41V2P,2x18x0.85Vf=K"=1.8x79.89=143.8/yw?上式中：P可从《水轮机》pl57查得为18K为系数8.3〜10.7,取9.0K,为系数，取1.8(2)定子铁芯内径的确定_2pr2x18x79.89、Dj===915.47(cra)71Jt(3)定子铁芯长度L(cm)的计算I,=219.78cm上式中：C——发电机利用系数，C=K,(鼠严6=1.8x(223529)016=7.282P2x18(4)定子铁心外径由于n=166.7rpm,所以=0+1.27=1011.338。”(三)发电机外形尺寸估算1.径向尺寸估算D,=1.18Da=1.18x1011.338=1193cm式中：ne额定转速r/min（由于〃。=166.7r/min<214r/min,故使用上式）Da定子铁芯外径cm②风罩内径D2D2=D]+2.4=11.93+2.4=14.33m

46式中：S“>20000kVA时，使用上式D1一^子机座外径m③转子外径D3A=£>,-2^=915.47cm式中：8——单边空气间隙，初估时可忽略不计£）,定子铁芯内径cm④下机架最大跨度D4D4=D5+1.2=7.0+1.2=1.5m式中：时，使用上式D5——水轮机机坑直径m,由转轮直径可查得D5=6.3m⑤推力轴承外径D6根据《水电站机电设计手册——电气一次》P162查表得£>6=4.5团⑥发电机大轴直径D扭力矩M=97400—=97400x10000=1.11x108-cmn166.7式中：N——主轴传递功率kWn额定转速r/min查扭力矩与主轴外径关系曲线图，并取标准系列，发电机主轴外径D.=1300〃〃%.1.轴向尺寸

47%=/,+2r+20=400cm式中：ne额定转速r/min,214/7min〉％N125r/min时，使用上式/,定子铁芯长度cmt极品巨cm②上机架高度112（悬式承载机架）h2=0.25D,=0.25x915.47=229cm式中：D.定子铁芯内径cm③推力轴承高度h3Sn>20MVA时h3=150〜200cm,在此取4=180cm励磁机（包括机架）高4=（200〜240）cm,在此取〃4=220cm副励磁机高4=（8。~120）c?n,在此取hs=100cm永磁机高儿=（6。〜90）cw,在此取％=80c〃z④下机架高度h7（悬式承载机架）心=0.45%=100.05cm⑤定子机架支撑面到下机架支撑面或到挡风板距离h8（伞式承载机架）兀=0.15。=137cm式中：Di——定子铁芯内径cm⑥下机架支撑面到大轴法兰距离h9h9=（70〜150）cm=100cm⑦转子磁规轴向高度％。hl0=/,+（70〜100）=219.78+85=304.8cm式中：/,定子铁芯长度cm⑧发电机总高度H”=4+%+%+%+〃3=1046cm⑨发电机大轴高度hu=（0.7~0.9）//=0.9x1046=941.4（7〃

48式中：H发电机总高度cm⑩定子机座支撑面到发电机顶部高度%4=%+%+〃3=809cm二、厂房尺寸的确定（一）主厂房长度1.机组段长度装有立轴反击式机组的厂房机组段长度主要由蜗壳、尾水管、发电机等设备在垂直水流方向上的尺寸决定，同时还应考虑机组附属设备及主要通道。吊物孔的布置及所需尺寸，机组段长度以最长的层宽决定。机组段长度可按下式计算：匕=L+x+L_x式中：L+x机组段+x方向的最大长度L_x机组段-x方向的最大长度①蜗壳层L+x=&+d=8.71+1.35=10.06加L,=R,+R=6.74+1.35=8.09mL.=L+r+L=10.06+8.09=18.15/7?I+a-X式中：Ri——蜗壳+x方向最大平面尺寸，⑥=8.7而（由推荐流道尺寸得到）R2——蜗壳-X方向最大平面尺寸，R2=6.74m（同上）司——蜗壳外部混凝土厚度，取1.35m②尾水管层由于尾水管在水平面上为对称布置，故L+I=L=-B+8,=-x8.138+1.35=5.469m22L=L+Lt=10.938m1+X-X

49式中：B——尾水管宽度m,8=8.138m（由推荐流道尺寸得到）82——尾水管边墩混凝土厚度，取1.4m③发电机层L+x=L-x=^3+1+^3=9.215mL.=L+r+L=18.43m1+a-X式中：必发电机风罩直径，。3=14.33mb——两台机组之间风罩外壁净距，设楼梯取3.5m83——风罩混凝土厚度，取0.4m2.边机组附加段长度L-,=1/2D,=2.253.安装场长度安装场长度为1.25〜1.5倍的机组长度，取为1.5倍的机组长度，故：L3=1.35L,=1.35x18.43=24.88/724.厂房的总长度为L=nL]+L2+L3=2x18.43+2.25+24.88=49m式中：n——电站安装台数；Li——机组段长度mL2附加段长度m；L3安装场长度m（-）主厂房宽度的确定本电站压力钢管长约100米，不需要装设进水阀。主厂房宽度由厂房上部结构和下部结构综合考虑。主厂房以发电机地板为界，分为上部结构与下部结构。1.上部结构厂房结构以机组轴线为界，厂房宽度由下游侧宽度B,和上游侧宽度B,组成。①上游侧宽度的确定B、+&+A=gxl4.33+0.4+3.8=12.75m式中：M发电机风罩直径，A=14.33m83——风罩壁厚，取0.4mA——上游侧主通道宽度3.8m（上游侧布置调速机柜、机旁盘所需

50尺寸）②下游侧宽度的确定Bx="+2+A=gxl4.33+°.4+3.6=l°.757m式中：弧发电机风罩直径，=14.33m品——吊件与铅笔和地面固定物的垂直距离（N0.3〜0.4m）,取0.4mA上游侧主通道宽度3.6m上部结构总宽（暂不含牛腿和墙厚）：用=冬+Bx=23.507m1.下部结构主要取决于尾水管尺寸及混凝土的结构厚度，通常可采用下述经验公式估算：=aD、=3x4.5=13.5/n式中：a系数，当D]=6.0〜1.0之间时，相应取1.8〜6.0之间。故，综合考虑厂房总宽度为：B==20.25m牛腿厚度暂取1.2m,墙厚取0.4m。考虑起重设备的布置，结合厂房宽度，取标准桥式起重机跨度为5=22mo（三）确定厂房各部高程1.水轮机安装高程/71V.=▽”+，，+-A=646.2-1.744+-x0.9=643.906m13s22式中：Vw——正常尾水位mHs——水轮机吸出高度mb0导叶高度m2.水轮机层地面高程确定

51%=%+〃+〃3=643.906+2.56+1.0=647.466m式中：r2——蜗壳进口段半径（345°处断面半径）人3——蜗壳上部混凝土厚度，在此取1.0m1.发电机层楼板高程V3=V2+h4+hs=647.466+1.8+6.95=656.216m式中：V2——水轮机层高程m；h4——水轮机进入门高度，取为L8m（考虑坡道取其一半1.0m）h5——机坑进入门上部机墩厚度m,在此取为1.0m由于X和匕之差大于4m,故设计合理。4.吊车轨道顶的高程V4=V3+%+优+〃9+厢=656.216+0.5+9.5+1.2+0.8=668.218m式中：h7吊运部件与固定物之间安全距离，不小于0.3m,此取0.5mh8一起吊设备高度m,在此取主轴高度9.5mho—吊具高度m,平衡梁1.2mhio—吊车主钩至轨顶的最小距离08m5.天花板底缘高程V5=V4+吊车顶至轨顶距离+安全高度=668.218+6.45+0.3=672.416/”6.尾水管底板高程匕=▽।=646.2---9.9=633.556团6212式中：V——水轮机安装高程m；b0——导叶高度m；h,——尾水管底缘至m7.房顶高程7项=V5+屋顶结构厚度=672.416+2=674.416/n

52第二章调节保证计算及调速设备的选择电站在运行过程中，常会由于各种事故，机组突然与系统解列，从而造成甩负荷。在甩负荷时，由于导叶迅速关闭，水轮机的流量会急剧变化，因此在水轮机过水系统内会产生水击，调节保证计算就是在初步设计阶段计算出上述过程中最大的转速上升及最大的压力上升值。调节保证计算一般应对两个工况进行，即计算设计水头和最大水头甩全负荷的压力上升和速率上升，并取其大者。调节计算的标准：（1）压力变化计算标准：电站设计水头在40-100m之间，蜗壳最大允许压力上

53升&max=30-50%.甩全负荷时，尾水管进口允许的最大真空度应小于8~9m水柱。机组突增负荷时，压力输水系统内任何一段均不允许出现负压。（1）转速变化计算标准：当机组容量占电力系统运行总容量的比重不大或担任基荷时，Bmax<55%。Bmax为机组甩全部负荷时的转速升高的允许值。第一节设计水头下甩全负荷一、相关参数计算1.发电机参数计算（公式见《设计指示书》P6）GD2=（4.5〜5.5）£）,35/,=22709.1KN•小压力钢管长约为140m,经济流速为5.0m/s,设计流量为Wlln?/s。2.水流惯性时间常数（公式见《水轮机调节》P233）为压力输水管道、蜗壳、尾水管的LV之和。1.压力钢管段1VT=LrVT=140x5=700w2/52.尾水管段（1）直锥段：直锥段平均面积：=15.9/n2平均流速：Vfll=—=10.77m/5A1几何长度LflI=4.95m则可计算L即%=53.31川/s(2)肘管段

54吗一+区也肘管段平均面积：AB2=―-~=18.46/7?2平均流速：V82=2=9.27m/s&由量测法,得尾水管的中心线尺寸10.1则可计算=93.627疗/5。⑶扩散段平均面积：483=^^^=34.31加2平均流速：匕3=2=5川/5人83扩散段的中心线尺寸为11.73则力83%3=58.65m2/5所以尾水管24%=Lfl|Vfll+Lb1Vb2+Lb3VB3=53.31+93.63+58.65=205.5%/Is3.蜗壳段蜗壳段的计算可以近似的采用蜗壳进口断面的平均流速与蜗壳中心线长度的乘积。蜗壳中心线长度L,=19.5机平均流速为Vc=8ni3/s则，^LCVC=LCVC=156m2Is因为蜗壳并不是全部串联在管路中，一般只取一部分，本设计取计算值的一半。^XLcVc=LcVc=7862/s水击传播速度：apj=1000/??/5

55则管道特性系数:X四=2+；ZLCVC+ZLbVb=700+205.59+156=1061.59,n/5ZL=，匕,+Z葭+ZLb=140+4.95+10.1+11.73+19.5=186.28m压力引水系统的平均流速水流惯性时间常数”1061.593gHr9.81x117.8h=^1000x4.85c〃=2.472gHr2x9.81x104.1ZLV1061.59g"Z'-9.81X117.8x8-,上式中：Ts=4-8s,取Ts=8s.2S£=2x18628=()375aPj1000阀门（导叶）的关闭时间7J>工,发生的水击称为间接水击甩全负荷to=1,仄10=2.47>1.5故水击发生在末相二、压力上升计算最大压力值J/=—(Vo-2+4+o-)=^-(Vo.ll2+4+0,11)=0.12对混流式水轮机，取修正系数K=1.2—=1.2x0.12=0.144则压力钢管末端压力升高为:

56^LlVtYLVmax7001061.59x0.144=0.09AHt==0,9x117.8=10.6m蜗壳末端最大压力升高为:^LtVt+^LcVcLavJmax700+781061.59x0.144=0.11△"，=&%=0.11x117.8=12.96m尾水管中最大压力降低为:n_^LbVB%Elmmax205.591061.59x0.144=0.028=%“0=0.028x117.8=3.3〃?尾水管中最大真空度为：/=乩+二+皿4g10712=-1.744++3.3=4.5m4x9.81由于Hb<(8〜9)m,则满足压力升iWj耍求。E近似取关闭开始时刻的尾水管进口速度的一半即江。其中V0为进口初2g4g始流速三、转速上升计算假定甩负荷后，导叶开始动作到最大转速时刻之间的水轮机出力随时间呈直线至零1、机组惯性时间常数Ta：GD2n0212709.1X166.721,===o.vZ(5)365N。365x1939002、调节滞后时间常数之：

57Tc=Tq+0.5bpTa=0.42s式中Tq为接力器不动时间,取Tq=0.2s,bp为调速器永态转差系数，取bp=5%o3.水锤压力影响系数/,=l+cr=l.l14.水轮机飞逸特性影响系数n=^=127-^67=1.89nif一设计工况下单位飞逸转速ni—设计单位转速C==0.65\+-^-%-1则甩负荷时机组的速率上升值：一DMLg%由以上计算可知，本电站机组设计水头下甩全负荷时压力升高与转速升高均在允许范围内。第二节最大水头甩全负荷一、相关参数计算1.最大水头下机组流量Q最大水头下机组流量为Q=Q“Dj2西二=145.9m3/So2.水流惯性时间常数(公式见《水轮机调节》P233)1、压力钢管：LtV产700m2/s2、蜗壳段：匕=2=622=7.Um/scA20.51Lc=19.5m|LcVc=69.32m2/s1、水管段：

58(1)直锥段：(D"+D\直锥段平均面积：A=^x———1—=15.9加22平均流速：V„,=—=9.81/7i/5A儿何长度LBi=4.95m则可计算Gi匕n=45.44//s(2)肘管段亚—久肘管段平均面积：Ab2=-=18.46/平均流速：VB,=—=7.9w/5A?由量测法,得尾水管的中心线尺寸10.1则可计算Lb2%2=79.79//s。⑶扩散段平均面积：Ab3=B九;'5%=34.31/平均流速：Vfi,=—=4.25nz/5A为3扩散段的中心线尺寸为11.73

59贝1」入83%3=49.850/2/s所以尾水管金％=LBiVBi+Lb2VB2+〃3%3=175.08,”/s管道特性系数ZLV+Z»b=700+69.32+175.08=944.4m=>,G+=186.28m压力中水系统的平均流速Ylv=5.01m/s水流惯性时间常数迎pHomax944.49.81x144.2=0.67s:52g"max1000x6.68_..=2.362x9.81x144.2XLVgHJ944.49.81x144.2x6=0.08二、压力上升计算各参数计算公式如下：最大压力上升值：=.（，♦+4+6）=等“0.082+4+0.08）=0.08取修正系数K=1.2,Jmax=K$J=1.2x0.08=0.11.压力钢管末端压力升高为:

60XLV%700944.4x0.1=0.07\Ht=3,max=0・°7x144.2=10.09/n2蜗壳末端最大压力升高为:Z/z/Vr+ZLcVcZLVJmax700+69.32944.4=0.08”=金丹max=0.08x144.2=1.136m尾水管中最大压力减低为:ZLNb£LVmax175.08944.4x0.1-0.02AHb=0.02xl44.2=2.884m尾水管中最大真空度为：V2Hb=H、+—+AW„=4.1m2g2上式中：上-近似取关闭开始时刻的尾水管进口速度的2g2一半即九_。4g由于Hb<(8〜9)m,则能满足水击压力的影响。三、转速上升计算由上面可知：机组惯性时间常数Ta=8.92s,调节滞后时间常数Tc=0.42s.1水锤压力影响系数fi=1+

61a+男产_i=0.43<55%由以上计算可知，本电站机组设计水头下甩全负荷时压力升高与转速升高均在允许范围内。第三节调速设备的选择调节设备一般包括调速柜、接力器和油压装置三大部分.由于大型调速器不带有固定的接力器和油压装置等部件，因此耍分别选择接力器，调速器和油压装置。大型调速器按主配压阀直径形成标准系列。进行选择时，首先应根据水轮机型式确定是单调或双调，再进行接力器及主配压阀直径的计算，然后才能确定调速器型号。一、调节功计算及接力器的选择1.水轮机调节功估算(查〈〈水轮机调节〉〉P258)中小型反击式水轮机调节功的估算：A=(200〜250)2,“maxR式中：A——调节功N.m；Q——最大水头下额定出力时的流量n?/sH——最大水头m；D——转轮直径m故，A=225x145.9x7144.2x4.2=836000^-m2.接力器直径大型调速器的导叶接力器容量选择一般是按经验公式计算出接力器直径，然后选取与接近且偏大的系列直径。取油压装置额定压力为2.5MPa,采用标准导水机构且用两个单缸接力器操作时，每个接力器的直径4Odc=3株"a=0.03x4.5xJ翳/144.2=0.725m式中：2——计算系数，由《水轮机调节》P259表8-3取2=0.03%——导叶高度；2——水轮机转轮直径据接力器直径系列，取接力器直径4=725如〃3.接力器最大行程

62Smax=(L4〜l-8)aOmax=1.8x0.707=1.061/n其中，导叶的最大开度amax=3史=伫丝=0.707,〃Zo201.接力器容积%=q'Sa=0.876二、调速器的选择主配压阀直径,PT|4x0.876niQa=J=J=0A9mV加v)x4x8式中V——接力器的总容积/v——油管中油的流速,当油压装置额定工作压力为2.5Mpa时，一般取丫44一5m/s,现取v=4m/s。Ts——接力器关闭时间，暂取为7；=8s由调速器主配压阀直径系列，取d=200mm。由于主配压阀直径大于200mm,属于大型调速器，且本电站的水轮机为混流式机组，调速器只有一个执行机构，所以根据主配阀直径d=200mm,选取调速器为DT—200,即主配压阀直径为200mm的单调电气液压型调速器。三、油压装置的选择油压装置由压力油罐、回油箱、螺旋油泵机组及其附件组成。油压装置分为分离式和组合式，本电站选择分离式，即压力油箱与会油箱分开。额定压力为2.5MPa,压力槽容积分为两大部分：空气所占的部分，约为2/3,余下部分为油所占的容积。。为了满足机组调节和安全运行的耍求，通常每台水轮机装设一台油压装置，每套油压装置均设两台油泵，其中一台工作，一台备用。在额定工作油压确定后，油压装置的选择实际上是确定压力油槽容积。压力油罐容积可按下列经验公式估算：匕=（18〜20）匕=20x0.52=10.4加3式中：匕一一导叶接力器容积匕一一桨叶接力器容积，对本电站匕=°匕一一调压阀接力器容积，本电站坝后式，匕=°

63〃一一主阀接力器容积，不设主阀，故查《水电站机电设计手册——水力机械》P293,由油压装置型谱，选取YZ-12.5型分离式油压装置。第三章辅助设备第一节水系统一、技术供水系统（一）主要供水对象发电机：空气冷却器、推力轴承、下导轴承（油冷却器）；水轮机：导轴承（润滑冷却水轮机主轴密封润滑用水）；水冷式变压器水冷式空气压缩机其余用水设备（二）各用水对象的用水量1.发电机空气冷却器用水量查《辅助设备》p99图4-8得：Q空=880m3/h2.推力轴承和导轴承油冷却器用水量由《辅助设备》P99图4-8查得：。推导=\60m3/h3.推力轴承用水量：由于推力轴承在推力轴承和导轴承总用水量的1/1.15220,则==191.3m31h上推1.154.导轴承的用水量=220-191.3=28.76'//J5.水轮机橡胶导轴承润滑水量《辅助设备》图4T1根据机组最小用水量可计算出。水导=1.5x11.5x1000x3600=62.1m3/h6.水冷式变压器用水量变压器的用水量按变压器的容量每千伏安耗水0.001m7h

64。变=0.001X190X1034-0.85=2235//h则每台机组的总用水量为：Q~（。空+。推导+。水导+。变）+0・99=1385.6加3/万（三）水温的确定和折算技术水温是供水系统设计中的一个重耍条件，一般按夏季经常出现的最高水温考虑。由原始资料可知，该电站年平均气温16.3°C,最高气温41°C,年平均水温16.7°Co无需专门设计冷却器。一般取为25C,依本电站当地常年气温，可以取到适温的水冷却器进口温度按25°C设计，进出口温差不能太大，一般要求保持2〜4℃,避免沿管长方向温差太大造成裂缝。（四）水压的确定1.机组冷却器对水压的要求冷却器进口水压一般不超过2xlO5Pa,冷却器压降为4〜5团〃2。。进口下限，只耍足以克服冷却器内部压降及排水管路的水头损失，保证通过必耍的流量即可。2.水冷式变压器对水压的要求在进口处水压不得超过（0.5-0.8）xl（）5pa。3.水冷式空压机水压可不限于206”2°，以不超过30/〃42。为限。（五）水质一般需要满足如下要求：一、水中不含有悬浮物二、含沙粒径在0.025mm以下，含沙量在50g/l以下三、冷却水应是软水，暂时硬度不大于8,-12四、要求PH值为中性，不含游离酸五、力求不含有机物，水生物及微生物六、含铁量不应大于0.lmg/1七、不含油分水轮机导轴承对水质的要求：1.含沙量及悬浮物必须控制在0.lg/1以下,泥沙粒直径应小于0.01mm2.润滑水中不允许含有油脂及其它对导轴承和主轴有腐蚀性杂质

65（六）水源及供水方式1.水源一般情况下，均采用水电站所在的河流（电站上游水库或下游尾水）作为供水系统的主水源和备用水源。该电站以蜗壳取水取水作为主水源，引水管道短，投资较为节省，管道阀件可以集中布置，便于操作；坝前取水作为备用水源，水源可靠，一般坝前取水口处均装投拦污栅和小型闸门。2.供水方式当水电站平均水头在1002124m范围内，所以采用自流供水。由于该电站水头高于40m,一般要装设可靠地减压装置，以削减多余的水压，故采用自流减压供水方式。3.设备配置方式采用自流单元供水，每台机组各自设置独立的取、供水设备。这样运行灵活，可靠性高，容易实现自动化。设置一个备用供水干管，发电机消防用水设置消防供水干管,从供水干管和备用供水干管引出。如某台机组技术供水发生故障，则所需用水从备用供水干管引过来，第一台机组启动使用备用水源时，技术供水来自生活水池。备用水源坝前取水，全厂设三个坝前取水口。两种水源之间设有联络管道和阀门。（七）技术供水系统及设备1、取水口的布置分为工作取水口和备用取水口①工作取水口布置在蜗壳断面的两侧,一般在45°方向上，避免布置在顶部或底部，以防止悬浮物堵塞或沉积泥沙。每台机组设置一个单独的工作取水口，取水口前设置铁条拦污栅。取过栅流速为0.5m/s.取水口要装置压缩空气吹扫接头，或考虑用逆向水流冲洗，以防止堵塞。每台机组设置一个单独的工作取水口，每个取水口直径按两台机组技术供水量考虑。②备用取水口在坝前不同高层设置3个备用取水口，取水口直径按1台机组技术供水量考虑，取水口前装拦污栅和小的事故检修闸门。2、取水口个数每台机组设置一个单独的工作取水口，备用取水口共用。3、排水管出口机组冷却水排水管出口设置在最底尾水位以下，排水管出口设置拦污栅，防止鱼群或漂浮物进入，堵塞水管。4、滤水器

66每个主用取水口设置一个滤水器，采用转动式滤水器，水导轴承润滑水要求比较高，在工作和备用水管上，均设专用滤水器。5、管道技术供水管道采用钢管，水轮机导轴承润滑水在滤水器后的管段，采用镀锌钢管，防止铁锈进入导轴承。据《水电站机械设计手册--水力机械》P400建议供水系统的计算流速采用

672~7m/s,排水系统出水管流速采用2〜3m/s。①机组供水干管直径，管内流速为3m/s=0.4mD_pQ_4x1385.6--V^x3x36OO故，取主供水十管直径为0.4m②备用供水干管直径取管内流速3m/sVtcvV4x3x3600=0.4"〃〃故，取备用供水干管直径为0.4mm至机组各冷却器支管管径，管内流速为3.5m/s。③至推导轴承=139mm尸。推=/4x⑼.3V加Mix3.5x3600故，取标准系列d=150mm④至发电机空气冷却器4x880%x3.5x3600=289mm故，取标准系歹Ud=300/72/71I4x62.1寸乃x3.5x3600⑤至水轮机导轴承=79mm故，取标准系列d=100〃向二、消防和生活供水1.机电设备消防用水的要求①水压消防水压分低压消防用水和高压消防用水两个系统。低压消防用水主要施工主厂房消火栓和发电机灭火用水，其压力统称在5xl（）5pa以下；高压消防用水主要供变压器、油库等处的水喷雾灭火装置等，压力为（5〜8）xi（）5pa范围内。②水质消防用水耍求水质清洁，不得堵塞喷孔及喷雾头。

681.发电机消防用水发电机定子机壳上一般都装设用水消火的设施，采用喷孔射水灭火方式。发电机采用喷水灭火方式时，在定子线圈的上方和下方各布置灭火环管一个,消火环管上对着线圈的方向交错钻有两排直径为2〜5mm的钻孔，孔间距为30〜100mm,灭火时便可均匀的向线圈喷水灭火。环管从两端供水（消火环管断面积要比1/4环管上的消火孔总面积大。"=101加倍），由于发电机定子铁芯外径ZXHO.IE,取消火环管外径d°=Da=10.1lzno则消火环管长度:L=='7d)a=31.76/7?喷孔面积（o=7rr2=7.85x10-5w2其中r一喷孔孔径，查的r=5mm由《水电站动力设备设计手册》P349,选择1#喷头，压力为5X105Pa,Q=31.51L/min每根环管上的喷头数量：31.5Ixq31.76x15，/人m=——-==16个厂定子端线圈的周围长度g-水喷雾浓度，建议用12T51/min,取g=151/min.则通过每个喷孔的流量为q=co/A-^lgH=0.6lx7.85x10-5x-72x9.8lx40=1.3x10-,w3Is其中〃一流量系数，取为0.61co—喷孔面积H一灭火环管内水头，取为40m总结以上计算，发电机灭火用水量估算如下：e=^=1.3xl0-3xl6=20.8xl0-3m3/5根据经验消火环管直径取为40mm,查图8-14知供水端所需要的压力为15mH2。2.厂房消火用水一般用消火栓和灭火器。厂房消火栓采用。2的消火软管，配用直径为19mm的喷嘴。工作水压一般使用7.5&g/c/,厂房消火用水量一般按同时工作2股水柱，每股水柱水量在2.51/s以上作为计算依据，灭火延续时间按2h考虑，单位用水量Q=2x2.5=51/s。消火栓的布置方式：采用双列布置，即布置在主厂房的两侧，每个机组设置两个消火栓。消火栓的布置应能保证两个相邻消火栓的充实水柱能够在主厂房内最高最远可能着火的建筑物处相遇，予以校核。

69喷射水柱的有效半径为：R=L+Hk式中：L——消火软管长度（通常用10,15,20m三种），在此取L=15mHk——充实水柱m设计时的数值应大于发电机层地面至消火最高点（厂房房顶）的距离，再加上6〜8m裕量，因为消火时不能垂直向上浇射，在此初取“*=27加。由充实水柱取值查表3-16得：射程高度“8=32,a=1.40喷嘴直径19mm,查表3-17,得到系数夕=0.0097则喷嘴出口所需水头名为：〃产=—也0_=59,68.0\-aHk(p1-1.40x27x0.0097，。计算值小于电站最小水头62m,则校核成功，以上厂房消火设计是合理的，%=27m是可取的。则有效半径R=15+27=42m进一步验证，主厂房宽度B小于有效半径R,故上设计合理。1.油库及变压器的水喷雾消防供水由于另设系统，故不予考虑。2.生活供水从技术供水备用干管取水，通过在过滤供给生活用水。由于水量较小，可不予计算，但供水可靠性应予以保证。三、检修排水(-)排水体积计算检修排水量的大小，为一台水轮机通流部件内的积水和检修期间上下游闸门的漏水。在蜗壳和压力钢管的最低处设有排水阀，经管道与尾水管相通。

70检修排水量的大小与下游尾水位有关，一般尾水位按一台机组检修，其他机组额定负荷发电时的下游水位计算。考虑机组在设计水头下工作时的尾水位，查原始资料附图得，尾水位为646.2m,而安装高程为643.906m。机组检修检修排水量取决于蜗壳、尾水管和压力钢管内的积水量以及上下游的漏水量。下游尾水位以下需用排水设备排除的积存容积V,参考资料可按下式计算：•压力钢管段参考《水电站》课本，本电站采用坝内埋管，由上而下采用统一管径。在初设阶段，压力钢管进入厂房的初始段为一圆柱段，可用以下公式来初步确定压力钢管经济直径：-ml-X，*72其中取压力钢管水平段长8m,则匕=SL=—x8=45.8m3442.蜗壳段蜗壳中心线长：Lc=19.5/7?

71取始末端面面积平均值，容积近似按圆柱体计算:S—+A末32.914+1.5242=17.22m2则V蜗=SL=19.5x17.22=335.79m32.尾水管段分三段计算：直锥段按圆台计算；弯肘段中心线按长度量取，取始末断面平均值，近似按棱柱体计算；扩散段按棱台计算。直锥段：七=普（0，++。32）=78.705〃3-C_i_C弯肘段：取始末端面面积平均值S=始末=18.46，/2弯肘段中心线长为I=lO.bn则%=S/=18.46x10.1=186.446，/-C_i_C扩散段：取始末端面面积平均值S=始末=34.31〃/2扩散段长/=11.73，”则咻=S/=34.31x11.73=402.456/则尾水管总容积：V尾=V直+丫穹+%=667.607/n3综上可得，检修时排水总容积：丫=%k+%+V尾=1049.19763（二）上下游闸门漏水量估算由《水电站辅助设备》P144可知，上下游闸门单位时间内漏水量，可按下式分别进行计算：°漏="x=3.6"=27.126式中：L——闸门水封长度L=E）/=3.14x2.4=15.07mq闸门水封每米长的单位时间漏水量0.51/s-m1.尾水闸门漏水量计算考虑到设置一台闸门宽度太宽，则采用两排尾水闸门。而且尾水口长度大于

7210~12m,需要设支墩。尾水出口断面尺寸：4=8.136，〃,％=5.85，〃则水封长度：L2=4B5+4h5=55.944m对于尾水闸门，取%=2〜3//s•加，在此取%=2.5//s・m。故，。卜游=3.6qL=3.6x2.5x55.944=503.496m3/h（三）检修排水泵的选择1.计算水泵流量①每小时需排除的水量Q由《水力机组辅助设备》P144可知：Q=，+Z。漏=I。、；®7+503.496+27.126=705.49〃//h式中：T——检修排水时间，一般取4-6小时，按6小时计算V——排水总体积②每台水泵流量工作泵的台数不应少于2台，选用两台。均为工作泵，无须备用。则每台泵流量：Q浆==352.745m3/h为保证积水排除后，由一台泵来承担排除上、下游的漏水，保证检修时尾水管内无积水或积水水位不上升，以确保检修工作安全进行，则每台水泵的流量必须大于闸门的漏水量的总合。校验如下：0央2325.745机3/人2.水泵扬程计算①估算水头总损失九&=（/7-二底）v30%=（646.2-633.556）x30%=3.78m②水泵扬程计算（见《水力机组辅助设备》P145）H,=（▽尾—▽底）+〃,•+--=（646.2—633.556）+3.78=16.38/n2g式中：▽星——检修时的下游尾水位m▽底——尾水管底板最低点高程mhw管道水力损失mH2O

73———管道出口流速水头(若已计入院内，则该项应不再重复计算)2g3.水泵选择由上述条件要求，查《水电站动力设备手册》P358,采用廊道排水方式时，采用Sh型双吸式离心泵。选取水泵型号：12S〃-13水泵参数：Q=900m3//?,//=295m力=82.2%,〃=1470r/min①校核水泵流量。家＞2。漏，满足要求②校核水泵的吸水高度及安装高程对于卧式离心泵，还需校核水泵的吸水高度及安装高程。经检验，所选水泵满足要求。四、渗漏排水计算1.渗漏水量的估算厂内渗漏水量主要来源于水轮机顶盖和大轴密封漏水，其中大轴密封占绝大部分。采用橡胶平板密封，参考已运行的类似电站的漏水量，取渗漏水量q=1"'/min。2.集水井容积的确定参考已建成电站估算集水井有效容积：%=(30〜60)q=60x1=60m3集水井布置在厂房底层，能把每层设备及该层地面的渗漏水依靠自流排入集水井。3.渗漏排水泵选择①水泵生产率由《水力机组辅助设备》P142,水泵流量可按工作10-20分排干集水井有效容积的渗漏水来选择，故Q,,=-=———=240m3/h”(10-20)/6015/60②水泵扬程"=(▽尾一▽泉吸)+儿，+}=17.97”2g

74③水泵的选择由《水电站动力设备设计手册》P362,选用两台同型水泵，一台工作，一台备用。第二节气系统水电站的用气部门主要有机组制动、机组调相压水、维护检修、油压装置及配电装置等。压缩空气系统由空气压缩机、储气罐及阀门、管路等组成。一、气系统用户1.油压装置压力油槽充气，额定压力为25kg/cm2,干燥高压气。2.机组停机时制动装置用气，额定压力为7kg/cm2,压力必须保证。3.机组作调相运行时转轮室压水用气，额定压力为7kg/cm；用气量大，必须保证首次压水成功。4.检修维护时风动工具及吹污清扫用气，额定压力为7kg/cm2。5.水轮机导轴承检修密封围带充气，额定压力为7kg/cm2。二、供气方式电站压缩空气用户均布置在主厂房内，从供气可靠，投资经济和运行维护方便考虑，采用厂内压缩空气综合系统向各个用户供气。油压装置压油槽供气，为了提高其干燥度，空压机后设置气水分离装置和储气罐，采用二级压力供气。储气罐的高压空气经减压后供给压油槽。低压用户共用空压机，而储气罐按各用户的要求来设置，机组制动和调相压水分别设置各自的储气罐。

75三、设备选择计算(-)厂内低压压缩空气系统1.机组制动用气⑴制动耗气量计算(单台机组)在初步设计时，可根据下式估算:式中:KN0.04x1939003==7.756/10001000:Ql机组一次制动所需的总空气量n?N—发电机额定出力kWK——经验系数，一般取0.03〜0.05,取0.04⑵贮气罐容积计算机组制动用气主要由贮气罐供给，贮气罐容积必须保证在制动用气后，罐内气压保持在最低制动气压以上。按母线发生故障时，两台机组同时停机制动考虑。小=7,756x以=]0,34病AP1.5式中：Z—同时制动台数，考虑2台同时制动P"•大气压力，通常取1kg/cm△户一制动前后储气罐允许压力降，一般取l-2kg/cm2,取1.5kg/cm2由此，选取一个容积为12m3的标准贮气罐。⑶空压机生产率计算八Q.Z7.756x2Q.==加12=1.29m3/min式中：Z\t—贮气罐恢复气压时间min,一般取10〜15min,在此取12min⑷供气管道选择通常按经验选取。供气干管小50mm,支管巾15mm,环管e20mm。2.机组调相压水用气⑴充气量计算充气容积包括转轮室空间、尾水管部分容积，以及可能与两部分空间连通的管道、腔体。①压水深度

76充气压水的基本要求是把水面压到转轮以下，使转轮在空气中旋转。对于混流式机组，下压水位深度应在转轮下环底面以下(0.4〜0.6)",且不小于L2m。故取下压水位深度：/?=0,5x5=2.5»?②各部分充气容积估算(见《水力机组辅助设备》P69)充气容积包括转轮室空间、尾水管部分容积，以及可能与两部分空间连通的管道、腔体。即：丫=匕+匕+匕一匕I导叶部分充气容积匕V.=—D0X=-x5.1752x0.9=18.93/n3'4004式中：Do——导叶分布圆直径m,2)=1.15x4.5=58〃b0■导叶高度mII底环部分充气容积匕匕=-D'h.=-x4.772x0.748=13.37m324214式中：D2转轮下环外彳如J,。？=4.77m%座环高度m,hi=0.748/nm尾水管锥管部分充气容积匕匕=与(相+/+/?r)=1x2.25x[2.32+2.52+2.3x2.5]=40.7m3式中：R——下压水面处的尾水管锥管半径mr——尾水管锥管进口半径mh2压水深度其中，R=2.5mIV转轮本体所占的体积%Gz——转轮重量r,已查得Gz=82r

77y转轮比重〃加3,一般取7.8综上可得，则总体积：V=V1+V2+V3-V4=71.37m3⑵转轮室充气压力计算(见《水电站机电设计手册——水力机械》P500)P,=104x(V)d4,+VTW)+^=104x(646.2-225)+105=1.42xl05Pa=1.42kg/cm2式中：P,——转轮室充气绝对压力/g/cm?)Pa当地大气压力(kg1cm2)⑶储气罐容积1.42x71.370.8x(8-2)=21.1/713式中：P,——转轮室充气绝对压力(&g/cm：)V——调相时水轮机总充气容积(加3).V——储气罐容积6储气罐初始压力(kg/cm?),可取7&g/c〃/P2——储气罐压力下限(kg/cm2)f一般比转轮室冲气压力高(0.5-1)kg!cm1P2=P,+0.5=2.0kg/cm277压水过程空气利用系数，对混流式水轮机可取〃=0.6〜0.9,此取0.8由此，查《水电站机电设计手册——水力机械》P523,选用2个12/的标准储气罐。(4)低压空压机生产率计算在厂内低压系统中，机组制动用气由其单独储气罐来保证，耗气量也较小。调相压水耗气量大，故应按恢复调相储气罐压力所需时间的耍求来选择空压机生产率。同时，为了保证风动工具能连续稳定地工作，还必须以风动工具的连续工作要求进行校核。①压水后转轮室漏气量按恢复调相储气罐压力所需时间要求计算：空压机生产率满足在一定时间内恢复储气罐压力，并同时补给正做调相运行机组的漏气量，由《水电站机电设计手册——水力机械》P501,查得每台调相运行机组在压水以后的漏气量：

78q,=(0.01〜0.03)0；,2+N=0.23x4.52xM=0.56加3/min式中：qt(m3/min)D}转轮直径m水的比重，0.OOlkg/cn?AH——尾水位与转轮室下压水位之差（C7H）②空压机生产率cVP,Z„71.37x1.42x2n,,,,in3.Q.=+q,Z=1-0.56x2=6.19/n/minr]NTP“10.8x50x1式中：q,压水后转轮室漏气量/min）Qk——空压机生产率(机3/min)AT恢复储气罐压力所需时间，一般为30-60分。Z——同时做调相运行的机组台数，参考指导书，应考率全厂的所有机组同时进行调相(一台压水,两台补气)，但依次投入，故取为Z=l。由此，查《水电站机电设计手册——水力机械》P528,选取型号为SL-10/8型号水冷式低压空压机两台：正常情况下一台工作，供风动工具及吹扫用气，一台备用。调相压水后；两台机同时启动，以恢复储气罐工作压力，压力恢复后由一台补气。⑸管道选择计算调相压水给气管道式中：t—充气过程经历时间，其快慢程度对充气效果影响很大，根据国内水电站的运行情况，取t=0.5~2min,此取t=1.5min。故,选用标准直径干管4170mm，接入转轮室的支管“lOOmmo其他供气管，按经验选取风动供气干管025mmo(6)空气围带充气轴承检修密封围带充气，充气压力通常采用0.7MPa,耗气量小，不需专用设备，从制动干管引出。(二)厂内高压压缩空气系统油压装置安装或检修后，为向压力油罐进行充气，或在设备运行过程中补充压力油罐中的空气耗损，需有油压装置压缩空气系统。1.空气压缩机的生产率

79空压机生产率根据油压装置容积和充气时间计算，按《水利机组辅助设备》P80得：7.5x25-Q42加3(3-1)60T60x3式中：Vv——压力油罐总容积(小)，YZ-20型油压装置,则匕=20加③P、——压力油罐的额定压力(kg/cm2),Py=25kg/cm2T——充气时间优)，一般为2〜4〃，取7=36其中，压力油罐中空气容积匕=(0.6〜0.65)%=0.61x12.5=7.5"，2.空气压缩机的选择选两台空压机，首次充气时同时工作，不设备用，故每台生产率为：Q*/2=1.042/2=0.52Im3/min由此，根据《水电站机电设计手册——水力机械》P527,选用空压机型号为：CZ-60/30立式水冷式空压机。3.储气罐选择根据本电站油压装置型号V1/40T型、供气方式和厂房布置条件，查《水电站机电设计手册——水力机械》P315,选用一个容积为丫=20疗的标准贮气罐，且额定工作压力40kg/cm：。4.管道选择按经验选取，干管选用。32x25〃机的无缝钢管，支管按压油槽进气管接头尺寸选用的管子。第二节透平油系统一、透平油系统供油对象发电机推力轴承，导轴承，调速系统，油系统的组成,油库，油处理室，油化验室，油再生设备，管网，测量及控制元件。二、用油量估算选用HU-30型号的透平油。1、水轮机调节系统充油量计算油压装置用油量：由《水轮机辅助设备》P35表2-4可知：油压装置YZTO的充油量：

80压力油箱：3.5m：'回油箱：5.0m：'导水机构接力器用油量：由dc=0.725查《水力机械》P.t65可得匕=0.65m3受油器充油量：V，=0.2%=0.13m3总用油量：Vp=3.5+5.0+0.65+0.13=9.28m32、润滑油系统充油量计算由《水电站辅助设备》图2T2有：匕=24/进水阀用油量：由《动力设备》表3-11查得，Vf=\.35m33、运行用油量：V,=丫总x1.05=(9.28+24+1.35)x1.05=36.3615634、事故备用油量：为最大机组用油量的110机V2=%x1.1=38.093m35、补充用油量：4545V,=xax=34.63x0.1x=0.43m3-365365式中：a一年中需补充油量的百分数，对HL式取5〜10%取10%6、系统用油总量：V=ZVt+V2+Z匕=111,676m3Z一机组台数三、油桶及油处理设备选择1、贮油设备选择：(1)净油槽：匕争=1.1匕+匕=1.1X36.3615+0.43=40.43m3由《水电站机电设计手册》水力机械部分P493表9-29选一个容量为50mJ的油罐。(2)运行油槽：V运=%/2=18.25m3由《水电站机电设计手册》水力机械部分P493表9-29选两个容量为25nl3的油罐。（3）不设事故排油槽、重力加油槽及中间油槽3）事故排油池V,=匕、+%=10063（4）重力加油槽：对于混流式机组其漏油量少加油的机会也少,可用移动式小车添加油.容积为0.8m32、净油设备的选择：（1）压力滤油机和真空滤油机的生产率是按8h内能净化最大一台机组的用油量来确定：

81=匕〃=36.3615/8=4.545//力（t在8〜24h取8h）考虑到压力滤油机耍换滤纸所需要的时间，所以计算时应将其额定生产率减少30%,故：Q=Q,'/0.7=4.545/0.7=6.493m3///=108.22//min（t在8〜24h取8h）由《水力机械》P469表9T5及9-16,选取选取：压力滤油机一台，型号：LYT00；真空滤油机一台，型号：ZLY-100o（2）油泵的选择：油泵生产率按4h内充满一台机组的用油量来确定。%=36.3615/4=9.09//〃（t一充油时间，一般取4—8h取4h）则由《水力机械》P446表9-8,选取：油泵型号为2CYT8/36T型齿轮油泵两台，一台固定式油泵供设备冲油用；一台移动式，用于接受新油和排油。3、管径、管材的选择由《水力机械》P470表9-19查得：推力轴承油槽供油管直径：50mm推力轴承油槽排油管直径：80mm导轴承油槽供油管直径：40mm导轴承油槽排油管直径：40mm油压装置供油管径：YZ-1080mm油压装置排油管径：YZ-1080mm总油管：供油管直径：80mm排油管直径：100mm管材采用无缝钢管第三章电气一次部分第一节可行方案一、接入系统分析渡江水电厂总装机38万KW,年运行小时数为5175小时，在系统中担负调峰、调相和部分基荷，宜采用2回及回以上线路送入系统。电站建成以后在乌江变电所接入系统，另向渡江街供电约1万千瓦。

82二、估算送电容量送电容量=本电站最大出力-近区供电负荷-本电站自用电负荷+有可能通过本电站转送的容量。本电站建成后需向渡江街供电10000KW,取同时率为0.7。考虑到电厂的扩建问题，取用电年增长率为10%o电站自用电按装机容量的0.5%考虑，则接入系统的最大输送容量PP=380000-7000-1900=371100(KW)三、确定可行方案由本电站对系统送电的可靠性耍求，本接入系统采用二回。采用二回线接入系统时，每回线的最大输送容量Plmax为：Pimax=P/2=371100/2=185550(KW)查各级电压线路输送容量与送电距离的关系表，送电电压为220KV。四、选择送电线路的截面考虑到电力系统的经济性，升压变的功率损耗和近区负荷用电及自用电负荷的功率因素较低等原因，送电功率因素略高于发电机的功率因素，本电厂的功率因素为0.875,可取送电功率因素为0.925。(1)输电线路的工作电流XL=541.054p_185550y/3Ucos(pV3x220x0.9⑵按经济电流密度选择送电线路导线截面导线采用钢芯铝较线。

83本电站年利用小时数为5175小时，查《发电厂电气部分》图3-11得，经济电流密度J=L03A/mm2,则送电线路的经济截面积:。IXI541.052Se===525.3mm"'J1.03由此，查《水电站机电设计手册——电气一次》表13-38,选用(3)导线的校核①按最大允许长期工作电流校验导线截面(长期发热)最大允许长期工作电流按一回线发生故障时，另外一条线路送出原总送电容量的70%出力计，此时母线电流为：m=1.4/w=1.4x541.05=757.47A5mdx由此，查《水电站机电设计手册——电气一次》表13-25：LGJ。-700型号导线最高允许温度为80C时，允许的持续工作电流Gu=1047Ao由于本电厂所在地的最高温度为43.1C,输电线的允许电流应进行校正，温度校正系数为：180-41V80-25=0.83则允许电流为：Ig=K0Ixl=0.83x1047=869.0M>/gmax因此，该型号电缆能满足要求。②电压损失校验只有电压等级在35女V及以下电压等级才需要校验电压损失，故在此不需校验。③电晕校核参考《发电厂电气部分》表3-3,可知额定电压为220AV时，不必验算电晕的导线型号LGJQ-600,导线最小直径为21.3mm,所选LGJQ-600型的导线,故不必进行电晕验算。第二节电气主接线设计电气主接线由四个部分组成：发电机电压侧、送电电压侧、近区负荷侧及电站自用电侧。

84一、发电机侧1.额定电压的选择参考《水电站机电设计手册一电气一次》P156表4-5,额定电压的选择表，根据发电机容量为190MVA,选择发电机额定电压为15.75AV。2.发电机电压侧接线方式参考《毕业设计指导书》，发电机侧的主接线通常采用单元接线，联合单元接线或扩大单元接线，结合本电站具体分析，本电厂装机2台，采用单元接线。3.选择主变压器的台数和容量参考《毕业设计指导书》，当有两级送电电压，同时各电压侧通过容量为变压器的20%及以上时，一般选用三绕组变压器。①主变容量容量在10万千瓦及以上时，允许根据所接发电机额定容量选择非标准系列容量的变压器。水轮机发电机视在功率：Sn==.Xi。：=22.35万(KW)cos。0.85②变压器高压侧电压U=1AUNL=l.\x220=242kV③主变型号选择参考《水电站动力设备手册》P392表10-9,选择主变型号为：SSPL-260000/2204.水轮发电机中性点接地情况水轮发电机单相接地电容C为：C=KS'=004x223500、=°.55(微法/相)3(U,+3.6)/3x(15.75+3.6)x166.73式中：K——系数，对于B级绝缘发电机，K=0.04

85S——发电机容量火w%——发电机额定线电压”n转速r/min则水轮发电机单相接地电容电流为：/卅=2g加，xlO-3=2@>兀x50xl5.75x0.55xlO-3=4.7M<5/1故，发电机中性点不必通过隔离开关，不需接入消弧线圈。二、送电电压侧UOkV以上电压级通常采用桥形（4个进出线单元）或角形（3-6个进出线单元）。只有水电站容量特大，在电力系统中的地位特别重要，且进出线路在三回以上时，才采用双母线，双母线带旁母，或J断路器双母线等接线。35〜23H0KV电压等级也可采用单母线或单母分段。本电站有三条进线和两条线出线，可采用五角形接线和单母线。考虑到五角形接线比单母线可靠、灵活，故本电站采用五角形接线。UOAV及以上电压系统变压器的中性点，通常经隔离开关直接接地。三、近区负荷侧1.近区负荷输送容量本电厂需耍外的渡江街供电10000AW，采用两回输电线路供电。供电线路按十年内负荷增长5%设计，则线路最大输送容量：/,=1x1O4x（1+5%）10=1050（kW参考《发电厂电气部分》表1-3,可知送电电压为UOZV（架空线）。功率因素按cos（p=0.925设计。2.导线选择⑴输电线路的工作电流儿Pcosp1050073x110x0.925=77.284⑵按经济电流密度选择送电线路导线截面

86导线采用钢芯铝较线。本电站年利用小时数为5175小时，查《发电厂电气部分》图3-11得，经济电流密度•/=1.034/〃加2,则送电线路的经济截面积:S="=现=75.03mJ1.03由此，查《水电站机电设计手册——电气一次》表13-38,选用LGJ-95型号导线。（3）导线的校核①按最大允许长期工作电流校验导线截面（长期发热）最大允许长期工作电流按一回线发生故障时，另外一条线路送出原总送电容量的80%出力计，即一回线送出容量为原回路的160%,此时母线电流为：/3=1*=1.03x77.28=79.6A由此，查《水电站机电设计手册电气一次》表13-25：LGJ-95型号导线最高允许温度为80c口寸,允许的持续工作电流%。=3254o由于本电厂所在地的最高温度为43.1C,输电线的允许电流应进行校正，温度校正系数为：廿80-%180-41V80-25=0.803则允许电流为："=K01xl=0.803x325=282.7A>/gmax因此，该型号电缆能满足要求。②电压损失校验只有电压等级在35匹及以下电压等级才需要校验电压损失，故在此不需校验。③电晕校核参考《发电厂电气部分》表3-3,可知额定电压为110&V时，不必验算电晕的导线导线最小直径为9.8mm,所选LGJ-95型的导线，故不必进行电晕验算。1.近区变压器的容量与台数向衡阳县供电10000AW,小于本电站总装机容量的15%,故从发电机端直接引分支变压器，作为近区供电变压器。①主变容量pr1Sn=—J==5882.4k"ncos(p2x0.85②变压器高压侧电压

87t7=1.1(7^=l.lxllO=12RV③主变型号选择参考《电力工程设计设备参考资料》P50,选择变压器型号：SFL|-10000,相关数据参数：阻抗电压=12%,连接组y/A-11四、电厂自用电侧厂自用电采用三相四线制，共设二台自用变压器分别由单元接线引出，自用电接线按暗备用考虑，其总容量按电站总容量的0.6%计算，且考虑70%的暗备用，功率因数取0.8,则每台的容量为S=400000X0.006X0.7/0.8=2100KVA参考《水电站动力设备》P382表10-4,选择(订做)变压器型号：SJLi-2000/15.75相关参数：，％=5.5,连接组y/A-ll五、短路电流计算1、选取基准值为合理选择电气设备，需要进行短路电流计算。短路电流计算最危险的情况,即最大运行方式下三相短路故障。按标么值进行计算，选取基准值如下表Sj=100MVAUe(KV)22011015Uav(KV)23011515.752、化简电路图(1)绘制计算电路图按设计需要，选取相应的短路点化简电力系统接线图(如图4T),本电站设计中短路计算点如下：a、主变压器高压侧A；b、发电机母线出口侧d2,c、近区变压器高压侧ch。

88清打水曲油油盯水由汕市由五纬坨西团如图4T电力系统接线图(2)化简等值电路图按短路电流计算的方法，如星三角变换，分布支路法等，其化简过程见图所示。贝伊J火电站fXI渡江水电站电力简化图图4-2电力系统电抗计算图（3）求出各个元件的电抗标幺值计算如下。XI=0.053X2=0.044X3=0.11X4=0.06X5=X6=0.076X7=0.875X8=0.102X9=X10=0.189XI1=0.113X12=X13=0.0076X14=0.091X15=0.029X16=0.035X17=X18=0.076X19=X20=X21=0.091X22=0.0135

89X23=0.024X24=X25=0.038X26=X27=0.054X28=X29=0.061渡江水电站电力简化2图（4）、电力系统电路图及简化图如下:X30=XI+X2+X3+X4=0.168X31=X2%=o.oi9X32=X5/2=0.038X33=X7+X8=0.1895X34=X%=0.038X35=X%+X22+X23=0.068X36=X12/2+X15+X16=0.064渡江水电站电力简化3图

90XII、X14、X34经△—Y变成X37、X38、X39计算如下:X37=—XI"-"—=0.042X11+X14+X34X38=—“"Md_=00HX11+X14+X34X39=J"..”_=0018X11+X14+X34计算如下:江水电站电力简化4图龚叽水电於）渡Y47Y39X40=X37+X39+=0.114X38Y□oyqgX41=X38+X39+=0.038X37渡江水电站电力简化5图X30X44尊口火电站X26X27X28X29+」一+」一=66.68X40X41X33X32X42=X40-X32-^Y=0.289

91X43=X41X32-^r=0.096X44=X33X32Z-=048X45=X3OX30K=0.238X46=X42X31Zh=0409X47=X43X31ZX=0136X48=X44X30X=068Yr,=74.54乙1X30X42X43X44X31X49=X26+X28=0.115龚咀水电站o-^X52\/庆山火电站贵河火电^尊口火电站G1/X51//X50d27/X53/X54d2点短路时:

92X50=X45X27工Y2=0.437X51=X46X272八=0.751X52=X47X27ZX=0.25X53=X48X27^^=1.248X54=X49X27型=0.211yy=—!—+―!—+―!—+—!—+-!—+—!—=3399乙2X45X46X47X48X49X27'（5）、计算各短路点当（一）、dl点短路时（1、求各支路的计算电抗q20%X「g=X45^=0.238x/°地=0.56ca（gi）s100q30%Xr.（rn=x46•汕•=0.409X/S85=1.44CA（G2）s100q700/Xc=X47・9=1.36x/O'S"]?CA（G3）c.InoXrA,「＞=X48-=0.68x58”600o/1oq180/=X49.4=0.115x-/。875=0.237ca（g5）s.100（3、求各支路电源供给的短路电流有限容量电源根据其计算电抗查运算曲线，可求出各个时刻的短路电流标幺值，进而求出其有名值；无穷大电源则根据其转移电抗直接计算。电源G1（贵河火电站）供给在短路点处产生的短路电流：先求以电源G1容量为基准容量，以短路点电压为基准电压的电流基准值200I=-^―=..85=0.59（必）'V3x230Xca=0.56,查《发电厂电气部分》P235-238：0s曲线1.85/"=1.85x0.59=1.09（0）2s曲线7",=1.78/"=1.78x0.59=L05(K4)

934s曲线7".=1.94/"=1.94x0.59=1.05(ATA)电源G2(庆山火电站)供给在短路点处产生的短路电流：先求以电源G2容量为基准容量，以短路点电压为基准电压的电流基准值300=-^—=平5=0.886(/C4)‘瓜!j73x230因为X/GJ=L44，查《发电厂电气部分》P235-238：0s曲线/".=0.72/"=0.72x0.886=0.638(^)2s曲线Z".=0.75I"=0.75x0.886=0.6645(KA)4s曲线/".=0.75/"=0.75x0.886=0.6645(KA)电源G3(龚咀水电站)供给在短路点处产生的短路电流：先求以电源G3容量为基准容量，以短路点电压为基准电压的电流基准值700/.=-^―==2.067(KA)76%75x230Xca=l.12,查《发电厂电气部分》P235-238：0s曲线/".=0.96/"=1.98(KA)2s曲线Z".=1.09/"=2.253(KA)4s曲线/".=1.09/"=2.253(K4)电源G4(尊口火电站)供给在短路点处产生的短路电流：先求以电源G3容量为基准容量，以短路点电压为基准电压的电流基准值1001.=-^―=-皆5=0.295(^4)7V3x230

94由Xca=O.8,直接用有名值进行计算：0s曲线=1.3/"=0.384(0)2s曲线/".=1.42/"=0.419(^)4s曲线=1.47/"=0.434(KA)电源G(渡江水电站1"机组)供给在短路点处产生的短路电流：先求以电源G容量为基准容量，以短路点电压为基准电压的电流基准值1800.875“一百4一氐230=0.516(/C4)Xtfl(G)'=0.237,查《发电厂电气部分》P235-238：0s曲线/"=2.389(KA)2s曲线=3.43/"=1.77(KA)4s曲线/"=L71(KA)(4、对于dl点，当其短路时,短路电流1),2),3),4),5)汇总可求出总的三相a-.485(X4)/“2)=6.156(h)〃=/“*=62065(口)(5、短路点的短路容量Sk"=同"kUn=氐6.485X220=2471.1(MVA)(6、求三相短路冲击电流(《发电厂电气一次》P30在发电厂升压变压器高压侧短路时，Ksh=1.85；在发电机出口侧短路时，Ksh=1.9；在高压电网其他地点短路时,Ksh=l.8；在1000千伏安及以下变压器低压侧0.4短路时,Ksh=1.3)ich=五KJ；=0x1.85X6.485=1697KA(二)、d2点短路时(1、求各支路的计算电抗

95q20(VXr.,rn=X50-^-=0.437x/0-85=1.028CA@)s100„309/=X51•4=0.751X/0・85=2.65ca(g2)s100S700/Xr..r,,=X52•口=0.25X/S85=2.059CA(G3)s100Xcgi)=Xcg)=x53.常=1.248x^^=1.468q180/Xr..r„=X54也=0.211X/0・875.=0.434CA(G5>S-100(3、求各支路电源供给的短路电流有限容量电源根据其计算电抗查运算曲线，可求出各个时刻的短路电流标幺值，进而求出其有名值；无穷大电源则根据其转移电抗直接计算。电源G1(贵河火电站)供给在短路点处产生的短路电流：先求以电源G1容量为基准容量，以短路点电压为基准电压的电流基准值2003击必)Xca=1.028,查《发电厂电气部分》P235-238：0s曲线=1.02/"=0.602(^)2s曲线7".=1.12/"=0.661(KA)4s曲线=1.12/"=0.661(K4)电源G2(庆山火电站)供给在短路点处产生的短路电流：先求以电源G2容量为基准容量，以短路点电压为基准电压的电流基准值300/..==出5=19.4(K4)7W,V3xl0.5因为几(GJ=2.65,查《发电厂电气部分》P235-238：Os曲线/".=0.39/"=22.65(KA)

962s曲线7".=0.38/"=22.06(KA)4s曲线/".=0.38/"=22.06(K4)电源G3(龚咀水电站)供给在短路点处产生的短路电流：先求以电源G3容量为基准容量，以短路点电压为基准电压的电流基准值700=-^―=出5.=45.28(必)7瓜Jj73x10.5Xca=2.059,查《发电厂电气部分》P235-238：0s曲线/".=0.52/"=23.55(K4)2s曲线7".=0.52/"=23.55(KA)4s曲线7".=0.52/"=23.55(K4)电源G4(尊口火电站)供给在短路点处产生的短路电流：先求以电源G3容量为基准容量，以短路点电压为基准电压的电流基准值100=7^5=6'47(^)由Xca=l.468,直接用有名值进行计算：0s曲线/".=0,71/"=22.82(0)2s曲线7".=0.73/"=23.46(KA)4s曲线7".=0.73/"=23.46(^)电源G(渡江水电站1’机组)供给在短路点处产生的短路电流：先求以电源G容量为基准容量，以短路点电压为基准电压的电流基准值180=-^―=，S75=11.64(KA)76Uj73x10.5X(fl(G)'=0.434,查《发电厂电气部分》P235-238：

970s曲线/".=2.55/"=28.83(KA)2s曲线7".=2.48/"=28.04(ATA)4s曲线=2.78/"=31.41(^)(4、对于dl点，当其短路时，由1),2),3),4),5)汇总可求出总的三相短路电流/"=/*⑼=/[=111.4x10.5/15.75=74.03(%)，(2)=111.58x10.5/15.75=74.39(5〃=人⑼=114.96x10.5/15.75=76.64(K4)(5、短路点的短路容量Sk"=®\Un=GX74.04X15.75=2O19.8(MVA)(6、求三相短路冲击电流(《发电厂电气一次》P30在发电厂升压变压器高压侧短路时，Ksh=1.85；在发电机出口侧短路时，Ksh=1.9；在高压电网其他地点短路时,Ksh=l.8；在1000千伏安及以下变压器低压侧0.4短路时，Ksh=1.3)ich=0K/o'=0x1.9x74.3=198.9K4各短路点计算如下表:

98短路点供给短路电流的电源平均额定电压短路电流短路容量KA；0(KA)z2(KA)心(KA)%(KA)"(MVA)D1点贵河火电2301.091.051.1452471.116.97庆山火电2300.6380.66450.6645龚咀水电2301.982.2352.235尊口火电2300.3840.4190.4341号机组2302.3891.771.77介计2306.4856.1566.206D2点贵河火电10.50.6020.6610.6612019.8198.9庆山火电10.522.6522.0622.06龚咀水电10.523.5523.5523.55尊口火电10.522.8223.4623.461号机组10.528.8328.0431.41合计—74.3974.0376.64第四节电气设备选择、断路器和隔离开关的选择1.断路器的选择⑴按额定电压和额定电流选择型式参考《水电站机电设计手册——电气一次》P221表6-2,持续工作电流计算:①主变高压侧KxSn1.05x260000I\e——7===1U23.D/1V3x[/MV3x220②发电机出口侧

99=8.6公_Kxs”1.05x190000“百xu“V3xl5.75x0.851.05x10000VJxllO③近区升压侧=55AA④厂用高压侧,_Kxs“V3xf/n=90.5A1.05>2000V3x15.75x0.85⑵断路器的选择最大期工作电流参照参考《发电厂电气部分》4-3可得。断路器的最高工作电压等于1.15倍的额定电压，断路器可在此电压下长期正常地工作。①主变高压侧查《电力工业常用设备手册》P556选SW6-220/1200型断路器。具体参数见下表:型号额定电压额定电流额定开断电流极限通过电流热稳定电流U,(KV)。（四）4（必）&（必）（必）SW6-220/12002201.2215521校验如下：3、热稳定效验参考《发电厂电气部分》P54可知：0&=犷+101；+4）式中f=4s,（参考《水电站电气部分》P92页，t为短路热稳定时间，由所选短路器固有分闸时间加上燃弧时间和后备保护时间所得出）经验算=153.18^2.5＜212x4=1764M2s,故热稳定满足要求。2）动稳定校验由于骁=16.97乂＜/*=55kA,故动稳定满足要求。3）开断电流校验由于*=6.485加＜〃=2LM,故开断电流满足要求。②发电机出口处参考《发电厂电气部分》P226附录，初选型号为SN4-20G/8000。具体参数见下表:

100型号额定电压额定电流额定开断电流极限通过电流热稳定电流U,(KV)〃（小）Ik(KA)*（匕）卜词SN4-20G/800020887300120校验如下：1）热稳定效验参考《发电厂电气部分》P54可知：式中，=5s,（参考《水电站电气部分》P92页，t为短路热稳定时间，由所选短路器固有分闸时间加上燃弧时间和后备保护时间所得出）经验算。也=5710乂2.5<1202x5=72000M2-s,故热稳定满足要求。2）动稳定校验由于骁=112.8乂<〃=300公，故动稳定满足要求。3）开断电流校验由于乙=35.37kA

1013)开断电流校验由于乙=0.71"=18.4加，故开断电流满足要求。1.隔离开关的选择①主变高压侧_KxSn1.05x260000_I\e一—产-产―1U2J.3Aj3x(/〃V3x220②发电机出口侧_KxSn_1.05x190000I)e一—7~1—7~—O.O/C/lJ3x(/“J3x15.75x0.85③近区升压侧_KxSn_1.05x10000_，3e--7=-7=-55.lAa/3xuna/3x110⑴按额定电压和额定电流选择型式参考《水电站机电设计手册——电气一次》P221表6-2,持续工作电流计算:⑵隔离开关的选择参考《发电厂电气部分》P227,选择相对应的型号，具体参数见下表参数Ue(KV)Ie(KA)ier(KA)L*(KA)主变器高压：GW7-2202201.28036发电机出口：GN10-20T209300100厂用变高压侧：GN10-20T205224105近区变高压侧：GW7-1101100.65514经过热稳定、动稳定和开断电流，具体过程同断路器的选择校验，结果均满足要求。二、电流互感器选择(1)220KV出线侧参考《发电厂电气部分》P229选择:①主变高压侧变压器保护电流互感器选用LCWB2-220,额定电流比为2x600/5,准确级次0.2o②主变高压侧

102变压器测量电流互感器选用LCWB2-220,额定电流比为4000,5000/5,准确级次P。(2)发电机出口侧保护电流互感器选用LCWB-35,额定电流比为20-1200/5,准确级次。三、电压互感器选择①220kV出线侧参考《发电厂电气部分》，选择JCC2-220。②发电机出口侧参考《发电厂电气部分》，JDJ-35o③近区升压侧参考《发电厂电气部分》，选择JCC-110。④厂用高压侧参考《发电厂电气部分》，JDJ-350四、电气设备选择列表设备选择如下表(仅列出断路器和隔离开关，其它的设备见主接线)所示：序号设备选择设备安装地点设备型号台数UeigfI5sKVKAKA1主变高压侧SW6-220/120082205521GW7-2201680362发电机出口SN4-20G/800032030087GN10-20T83001003近区变高压侧SW4-110/100011105518.4GW7-11025514

103参考文献[1]刘大恺主编，《水轮机》，北京，中国水利水电出版社，1996[2]水电站机电设计手册编写组，《水电站机电设计手册水一一力机械分册》，北京，水力水电出版社，1989[3]水电站机电设计手册编写组，《水电站机电设计手册——电气一次分册》，北京，水力水电出版社，1989[4]武汉水利电力学院，华北水利水电学院，华东水利水电学院合编.水力机组辅助设备与自动化，北京，电力工业出版社，1981[5]季一峰主编，水电站电气部分，北京，水利电力出版社，1993[6]范华秀主编，水力机组辅助设备，北京，水利电力出版社，1993[7]骆如蕴主编，《水电站动力设备设计手册》[8]哈尔滨大电机研究所编，《水轮机设计手册（水轮发电机组设计手册第一部分）》，北京，机械工业出版社[9]沈祖诒主编，《水轮机调节（第三版）》，北京，中国水利水电出版社，1997[10]西北电力设计院，东北电力设计院编，《电力工程设计手册》，上海，上海科学技术出版社[11]水利电力部成套设备公司，《电力工业常用设备手册》，北京，水利电力出版社，1984

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