55-80米水头380MW水电站机电部分设计Word下载.docx

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五、最优方案的选择

六、最优方案吸出高度的计算

七、飞逸转速计算.

八、轴向水推力计算

第六节 

最优方案的进出流水道计算

一、转轮的计算

二、蜗壳计算

三、尾水管计算

第七节 

绘制厂房剖面图

一、水轮发电机外形尺寸估算（如图所示）

二、厂房各高程的确定

三、厂房宽度的确定

四、厂房长度

第二章调节保证计算及调速设备的选择

设计水头下甩全负荷

一、已知计算参数

二、管道特性系数

四、转速上升计算

最大水头甩全负荷

一、管道特性系数

二、水击压力升高计算

三、转速上升计算

调速设备的选择

一、调节功计算及接力器的选择

二、调速器的选择

三、油压装置的选择

第三章辅助设备

气系统

一、气系统用户

二、供气方式

三、设备选择计算

水系统

一、技术供水系统

二、消防和生活供水

三、检修排水

四、渗漏排水计算

透平油系统

一、透平油系统供油对象

二、用油量估算

三、油桶和油处理设备选择

第四章电气部分

接入系统设计

一、接入系统分析

二、估算送电容量

三、确定可行方案

四、选择送电线路的截面

电气主接线设计

一、发电机侧

二、送电电压侧

三、近区负荷侧

四、电厂自用电侧

短路电流计算

1、选取基准值

2、化简电路图

电气设备选择

一、断路器和隔离开关的选择

二、电流互感器选择

三、电压互感器的选择

四、发电机出口母线选择

五、电气设备选择列表

附表

附图

参考文献

本设计是根据提供的原始资料对凤江水电站的机电初步设计，设计内容共分为四章：

水轮机主机选型，调节保证计算及调速设备选择，辅助设备系统设计，电气一次部分设计。

第一章水轮机选型设计是整个设计的关键，根据原始资料，初步选出转轮型号为HL260/D74，共有14个待选方案。

根据水轮机在模型综合特性曲线上的工作范围，初步选出3个较优方案，再根据技术经济性及平均效率的比较在较优方案中选出最优方案最终选出的最优方案水轮机型号为HL260/D74，二台机组，转轮直径5.5m，转速115.4r/min，平均效率91.05%。

计算最优方案进出水流道的主要尺寸及厂房的主要尺寸，绘制厂房剖面图。

第二章调节保证计算及调速设备的选择中由于本电站布置形式为单机单管，所以只对一台机组甩全负荷情况进行计算。

调节保证计算及调速设备选择中分别在设计水头和最高水头下选取导叶接力器直线关闭时间，计算相应的ξ和β，使β<

55%，并选取接力器、调速器和油压装置的尺寸和型号。

第三章辅助设备设计中分别对水、气、油三大辅助系统设计，按照要求设计各系统的工作方式并按照各计算参数选出油罐、水泵及储气罐和空压机等设备。

第四章电气一次部分设计中，按照设计要求，先对接入系统进行设计计算，本设计中送电线路电压等级220KV，3回线路，送电导线型号；

接着进行主接线设计，对发电机电压侧、送电电压侧、近区负荷侧及电站自用电侧四部分考虑。

发电机电压侧选用单元接线，选取主变型号为，送电电压侧选用五角形，近区负荷送电线路电压等级110KV，采用发电机出线接线，通过近区变压器升压送电，近区变压器型号为。

自用电负荷侧采用暗备用的接线方式。

然后进行短路计算，按设计要求，取发电机出口侧、主变高压侧和近区变压器侧进行短路计算，分别求出的有名值；

最后，按照额定电压和电流选取电气设备进行校验，至此，本设计完成。

关键字：

水轮机主机选型；

水电站机电设计；

蜗壳；

尾水管；

厂房；

水轮机调节保证计算；

水电站辅助设备；

油、水、气系统；

电气一次。

凤江水电站位于湖南省西部凤江上，电站将向衡阳等地供电。

凤江水电站，坝址选在衡县上游20公里处，该处河谷狭窄、山势陡峻，地质条件好。

电站装机情况：

Hmax（m）

Hp（m）

Hmin（m）

N装机（MW）

利用小时（h）

保证出力（MW）

80

67

55

380

2700

110

千年一遇洪水尾水位▽130.5米

该地区温暖多雨气候，春麦间多梅雨，年平均气温17摄氏度，最高气温43.1摄氏度，最低气温-8.5摄氏度。

本电站建成后，将承担峰荷，并有部分时间担任基荷，有调相任务。

本电站将在距电站95公里处的衡阳变电所接入系统，并向衡县供电3-4万千瓦。

根据水电站原始资料，该水电站的水头范围为55～80m，查[《水电站机电设计手册—水力机械》表1-4]和[《中小型水电站轴流式和混流式水轮机转轮系列型谱》JB/6130-92]可知，适合此水头范围水轮机的类型有轴流式、斜流式和混流式。

根据混流式水轮机的优点：

1、比转速范围广，适用水头范围广；

2、结构简单，价格低；

3、装有尾水管，可减少转轮出口水流损失。

因此，选择混流式水轮机。

根据本电站水头范围，初步选择HL260/D74作为该电站的转轮型号。

表1-1HL260/D74转轮型号的相关参数

各种参数

最优工况

限制工况

导叶相对高度b0

0.28D1

单位转速n’（r/min）

79.0

261

单位流量Q’（m3/s）

1.080

1.247

效率η（%）

92.7

89.4

模型空化系数σm

0.123

0.143

最高单位飞逸转速：

nR’=150.4r/min

模型转轮参数：

DM=0.35mZM=24

表1-2拟定的机组台数

台数

单机容量/MW

2

190

3

127

4

95

5

76

6

63

根据电站建成后，在电力系统的作用和供电方式以及电站运行的灵活性和检修的要求，初步拟定为2台、3台、4台、5台、6台五种方案进行比较。

（一）、2台

1、计算转轮直径

由《水轮机》P169页可知，水轮机额定出力：

（1-1）

式中-----发电机效率，取0.97

-----机组的单机容量

由水轮机型谱可知，取最优单位转速与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，则可取，对应的模型效率，暂取效率修正值，，模型最高效率为。

（1-2）

式中：

Pr——水轮机出力，KW.

Q11r——设计工况下的单位流量，m3/s.

——原型水轮机效率.

Hr——设计水头，初步设计时，对坝后式水电站Hr=0.95Hp=0.95×

67=63.65m

按我国规定的反击式水轮机转轮标准直径系列表（见《水轮机》表1-3），计算值介于标准值5.5m和6m之间，由四分之一选择法，现取D1=5.5m和D1=6m。

当D1=5.5m时

2、计算原型水轮机的效率

（1-3）

（1-4）

（1-5）

3、同步转速的选择

（1-6）

此值介于发电机同步转速和之间，两者都取。

4、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

当n=115.4r/min时

（1-7）

（1-8）

（1-9）

当n=125r/min时

当D1=6m时

此值介于标准值和之间，两者都取。

当n=107.1r/min时

（二）、3台 

计算值介于标准值和之间，两者都取。

当D1=4.5m时

当n=136.4r/min时

当n=150r/min时

当D1=5m时

（三）、4台

计算值介于标准值和之间，取D1=4.1m。

当D1=4.1m时

当n=166.7r/min时

（四）、5台

此值介于标准值和之间，取D1=3.8m。

当D1=3.8m时

当n=187.5r/min时

（五）、6台

此值介于标准值和之间，取D1=3.3m。

当D1=3.3m时

当n=214.3r/min时

（五）、HL260/D74各个初选方案列表如下

表1-3 

HL260/D74各个初选方案

装机台数

单机容量kW

计算直径m

标称直径m

方案

同步转速r/min

水头m

转速r/min

190000

5.84

5.5

1

115.4

55.0

85.58

67.0

77.54

80.0

70.96

125

92.70

83.99

76.86

6.0

107.1

86.65

78.51

71.84

93.36

84.59

77.41

126667

4.77

4.5

136.4

82.76

74.99

68.62

150