【導讀】水電站設計保證率；水電站保證出力；多年平均發(fā)電量；年利用小時數(shù)；電力系統(tǒng)設計水平年最大負荷；引水系統(tǒng)的引水方式；水電站下游水位與流量關系曲線。在得到上述資料后，需要對資料進行適當?shù)男：?；其中重點是校核水電站特征水頭。一般情況下，臺數(shù)多對成本和投資不利。力變化時，效率變化較劇烈，適當增加臺數(shù)可明顯改善電廠運行的平均效率。多，機組開、停機操作頻繁，事故的次數(shù)可能增加。不同型式的水輪機的穩(wěn)定運行負荷區(qū)域如表1。況下盡量選用單機容量較大的水輪機，以降低設備造價。在確定了不同的備選方案后，應對所有的備選方案進行參數(shù)計算，為水輪機選擇比較提供依據(jù)。式中，ηf—發(fā)電機效率，通常中小型取～，大中型取～；Q11—對混流式水輪機，取限制工況下的單位流量。對軸流轉漿式水輪機，取最優(yōu)工況與限制工況之間。—取n110與Q11交點的效率，并。加上1～3%修正值。

　　

【正文】 （ 三）凈油設備的選擇 ??????%2515%105)(36545 33取取、分數(shù)一年中需補充油量的百ZZZDHLmVV??tVQL 139。 ? 25 1．真空濾油機的選擇 式中， t為濾油機工作時間。對凈化機組用油取 4～ 6h，對變壓器用油取 12～ 16h。 2．壓力濾油機的選擇 考慮到壓力濾油機更換濾紙時間，其生產(chǎn)率按降低 30%計算，則其生產(chǎn)率為 （四）供油管徑、管材的選擇 1．管徑：供油管主要包括支管和干管。 （ 1）支管管徑選擇：由設備的接頭尺寸確定。 （ 2）干管管徑選擇：選擇方法有經(jīng)驗選擇法和流速法二種。 經(jīng)驗選擇法：壓力油管采用 d =32～ 65mm，排油管采用 d =50～ 100mm。 流速法：流速取值范圍為 1～ m/s，一般取 1～ 。 計算后選取接近的標準管徑如下： 1 2 3 50、 6 80、 100、 12 150、 200、 250、 300、 350、 400、 450、 500、 600 mm 2．管材選擇 建議選用有縫或無縫鋼管，不采用鍍鋅鋼管（鋅與油反應，加速油氧化）；對連接管的選擇可以選軟管、軟銅管、耐油橡膠、軟膠管等型式的管材。 （五）油系統(tǒng)布置 通常當油庫儲油量＜ 100m3 時，油系統(tǒng)可設在廠內；當 油庫儲油量＞ 100m3時，油系統(tǒng)應設在廠外。因水電站的透平油用油量不超過上述值，故透平油系統(tǒng)一般都設在廠內。 三、擬定透平油系統(tǒng)圖及操作程序表 油系統(tǒng)圖是技術施工設計的依據(jù)，也是電站管理及運行人員管理、操作和維護的依據(jù)。對油系統(tǒng)圖的基本要求是：系統(tǒng)的連接明了，管道和閥門盡量精簡，全部操作簡單明確、程序清楚，不易導致誤操作。 為檢查油系統(tǒng)擬訂是否合理和說明運行操作方式，在油系統(tǒng)設計中，還制定出油系統(tǒng)操作程序表，列出主要工作項目的操作程序（要求：系統(tǒng)圖均需按新規(guī)范進行繪制）。 第三節(jié) 絕緣油系統(tǒng)的設計計算 一、供油對象： 主變、近區(qū)變、廠用變、油開關等 二、用油量計算： 以表 3— 1中的數(shù)據(jù)為依據(jù)，計算絕緣油的用油總量。 絕緣油用油總量的計算如下式 W=ZW1+W2+ZW3 式中， W1為一臺變壓器充油量 W1； W2為事故備用用油量， W2=（ ～ ） W1 (m3)； W3為補充備用油量 W3； 三、油系統(tǒng)設備的選擇 （一）儲油設備的選擇 ? ? )(%301 339。 hm LL ????? d ??%10 %5)(36545 313 油開關取變壓器取???? ?? mWW 26 tWQ 1?1．凈油桶（槽、罐） （ 1）容積計算： W=+W3 （或 ） （ 2）數(shù)目：絕緣油一般設一個。容積選擇標準為 5m3 及以下，每隔 m3 進級 ； 5 m3以上的每隔 1 m3 進級。 2．運行油捅（槽、罐）： （ 1）容積計算： W =+W3 （或 ） （ 2）數(shù)目： 一般為兩個，方便操作。容積大時可更多些。 3．事故排油池：容積為所有油槽總容積之和， 數(shù)目為一個。 （二）油泵的選擇： 多采用 ZCY 型、 KCB 型齒輪油泵。 1．油泵的生產(chǎn)率 Q 計算 式中 t 為 6～ 8 小時充滿一臺主變壓器時間。 2．油泵的揚程 H 計算： 以能夠滿足最高和最遠的用油設備輸油要求為原則。 3．油泵的型號與臺數(shù)選擇：以 Q、 H 為依據(jù)，選擇油泵的型號與臺數(shù)。 通常大 型電站可設一臺或一臺以上；小型電站可設一臺移動式油泵。 （三）凈油設備的選擇 1．真空濾油機的選擇 式中： t 按 24 小時以內凈化變壓器用油。 2．壓力濾油機的選擇 考慮到壓力濾油機更換濾紙時間，其生產(chǎn)率按降低 30%計算，則其生產(chǎn)率為 （四）供油管徑、管材的選擇 1．管徑：供油管主要包括支管和干管。 （ 1）支管管徑選擇：由設備的接頭尺寸確定。 （ 2）干管管徑選擇：選擇方法有經(jīng)驗選擇法和流速法二種。 經(jīng)驗選擇法：壓力油管采用 d=32～ 65mm，排油管采用 d=50～ 100mm。 流速法：流速取值范圍為 1～ m/s，一般取 1～ 。 2．管材選擇 建議選用有縫或無縫鋼管，不采用鍍鋅鋼管（鋅與油反應，加速油氧化）；對連接管的選擇可以選軟管、軟銅管、耐油橡膠、軟膠管等型式的管材。 （五）布置 水電站的絕緣油系統(tǒng)油庫通常都設在廠外。 tWQL 139。 ?? ? )(%301 339。 hm LL ????? d ?? 27 第四節(jié) 壓縮空氣系統(tǒng)的設計計算 一、供氣對象及供氣方式 1．供氣對象和壓力等級 主要有高壓供氣對象和低壓供氣對象。其中高壓供氣對象包括油壓裝置供氣、氣動開關供氣等；低壓供氣對象包括油壓裝置制動用氣、風動 工具與設備吹掃用氣、機組檢修圍帶用氣、機組調相用用氣、主閥止水圍帶充氣以及防凍吹冰供氣等。 水電站中壓縮空氣系統(tǒng)按照其最高工作壓力，可劃分為高壓、中壓和低壓 3個壓力范圍；對于 10MPa以上為高壓； ～ 10MPa 以上為中壓； 以下為低壓。水電站中通常只有中、低壓兩個系統(tǒng)。 2．供氣方式 壓力油槽的供氣方式主要指氣系統(tǒng)的結構，通常有二種，一是將高、中和低壓氣分開，各自獨立供氣的氣 系統(tǒng)結構；一是采用高、中和低壓氣系統(tǒng)聯(lián)合組成供氣系統(tǒng)的結構，該結構一方面可用高、中壓氣經(jīng)減壓閥減壓后作為低壓氣的備用氣源；另一方面低壓氣可為高、中壓氣系統(tǒng)起動時作預充氣，需要設止回閥以防止高、中壓氣倒流。 二、高壓氣系統(tǒng)的設備選擇 1．空壓機選擇 式中： kQ －空壓機的總生產(chǎn)率， min/3m ； yp －壓油槽額定絕對壓力， MPa ； yV －壓油槽容積， 3m ； T －充氣時間，一般取 2～ 4小時，大型取上限，中、小型機組取下限值； vK －壓油槽中空氣所占容積的比例系數(shù)， vK ＝ ～ ； lK －漏氣系數(shù)，取 lK ＝ ～ ； 0P －大氣壓力， MPa 。 由 kQ 可選定空壓機型號，應設兩臺，一臺工作，一臺備用。 列出空壓機參數(shù)：生產(chǎn)率，排氣壓力（空壓機的壓力應大于壓力油罐的額定壓力）。 2．貯氣罐選擇 其容積可按壓力油罐內油面上升 100～ 150mm 時所需的補氣量來確定。 式中： gV －貯氣罐容積， 3m ； 1p －貯氣罐額定壓 力， MPa ； yV? －由于油面上升后需要補氣的容積， 3m ； D －壓力油罐內徑， m ； h? －油面上升的高度， vK ＝ ～ ； lK －漏氣系數(shù)， m ； h? ＝ ～ 。 取 gV (標準貯氣罐 )，大型電站可取兩只，中、小型水電站只設一個高壓貯氣罐。 (若考慮作制動的備用， gV 可取大一些 ) 3．管道選擇 按經(jīng)驗：干管根據(jù)油壓裝置的容積來選，當 gV ≤ ，選 gD =32 管 , 當 gV ≥ 16m3時，選用 gD = 。支管按壓油槽進氣接頭尺寸選擇。 hDVPPVPVyyyyg??????210060 )( TP KKVPPQ lvyyk ? 28 三、低壓氣系統(tǒng)設備選擇 1．制動貯氣罐選擇 按主結線事故時，兩臺機組同時制動考慮。機組制動用氣量取決于發(fā)電機所需的制動力矩，通常由電機制造廠提供制動用氣流量和制動所需氣壓及制動時間來確定。按水電站機組一次制動耗氣量 zQ 計算： 式中： zQ —— 機組一次 制動所需的自由空氣總量（ m3）； q —— 在工作壓力下，制動過程耗氣流量（ sL/ ），由廠家提供； t —— 制動時間（ min），一般為 2min； P —— 制動氣壓（ MPa），通常為本 ； 0P —— 大氣壓力（ MPa），通常取 。 2．氣罐容積計算： 機組制動用氣引自儲氣罐，儲氣罐容積必 須保證在制動用氣后，罐內氣壓保持在最低制動氣壓以上。 式中： gV — 儲氣罐容積， 3m ； zQ －一臺機組制動一次耗氣量， 3m ； Z — 全廠同時制動的機組臺數(shù)； P? －制動前后允許貯氣罐壓力降，一般取 ～ aMP ； 0P －大氣壓力，可取 aMP 。 對多機組大型水電站，制動儲氣罐最好設兩個，每個罐的容積應滿足一臺機組制動用要求。中小型水電站只設一個貯氣罐。貯氣罐的容積系列有： ， ， 1， 5， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10（ 3m ） 。 3．低壓空壓機選擇 (1)空壓機生產(chǎn)率計算 空壓機生產(chǎn)率按在一定時間（ 10～ 15min）內恢復儲氣罐壓力要求來確定。同時應按幾個用戶的最大耗氣量來確定 ： 式中： kQ －空壓機生產(chǎn)率， min/3m ； Z — 全廠同時制動的機組臺數(shù)； T? －貯氣罐恢復壓力所需的時間，一般取 T? ＝ 10～ 15 min。 (2)按風動工具連續(xù)工作校核 若電站風動工具與制動用氣聯(lián)合時，應按風動工具連續(xù)工作來校核空壓機的生產(chǎn)率，以保證機組檢修時，風動工具能連續(xù)穩(wěn)定地進行工作。校核公式為 ?? iilk ZqKQ 風 式中： 風kQ －空壓機生產(chǎn)率 ， min/3m ； iq －某種風動工具每臺的耗氣量， min/3m ； iZ －同型號的風動工具的臺數(shù)； lK －漏氣系數(shù)，一般取 lK ＝ ～ 。 若： QK制動 ≥ QK風動 ， 滿 足要求；反之，則取風動工具用氣量來選擇空壓機。根據(jù) kQ 選定空壓機型號，應設定兩臺，一臺工作，一臺備用。如果為綜合氣系統(tǒng)，則按綜合氣系統(tǒng)考慮選用空壓機。 對于機組臺數(shù)比較多，用氣量大的電站，應考慮設置專用吹掃、風動工具貯氣罐和空壓機。專用的空0100060 PqtPQZ ?PZPaQV Zg ??tZk ?? 0 29 壓機應有自動卸荷閥。 (3)空氣圍帶用氣 水輪機導軸承檢修密封圍帶用氣，充氣壓力通常采用 。耗氣量很小，不需設專用設備，可從制動干管或其他供氣干管引出。 蝶閥止水圍帶用氣，其充氣壓 力應比閥門承受的作用水壓力高 ～ 。耗氣量很小，不需設專用設備，可根據(jù)電站的具體情況， 從主廠房內的各級供氣系統(tǒng)直接引取，或經(jīng)減壓引取。 (4)列出空壓機的主要參數(shù)表。包括型號、數(shù)量、排氣壓力、排氣量和電機功率。 3．管道選擇 通常按經(jīng)驗選取，制動干管 gD =20～ 100mm，制動環(huán)管 gD =15～ 32mm，支管 gD =15mm ；風動供 氣管在 15～ 50mm范圍選取，應與風動工具的接頭相適應。 四、繪制系統(tǒng)圖 繪圖時必須按新標準繪制系統(tǒng)圖。具體可查閱手冊及相關資料。 1．按照壓縮空氣各用戶所需的工作壓力和供氣質量及所處的位置，對某用戶單獨設置供氣系統(tǒng)或對若干用戶建立綜合供氣系統(tǒng)。 2．設置壓縮空氣系統(tǒng)，應保證主機等設備的正常運行及操作需要，并盡量使壓縮空氣系統(tǒng)簡化。 3．在一個壓縮空氣系統(tǒng)中，至少應設置 2臺空壓機，其中 1臺備用。但對機組調相壓水和檢修用的壓縮空氣系統(tǒng)，可不設備用空壓機。 4．在空壓機出口應裝設溫度繼電器，監(jiān)視空壓機的排氣溫度 。在氣水分離器上裝設自動閥，空壓機啟動時延時關閉，使其無負荷啟動；停機時打開，起卸荷作用，并自動排污。 5．在貯氣罐上裝設安全閥，壓力表和排污閥。 6．在機組制動管道和進水閥圍帶給氣管道上裝設自動給、排氣用的電磁空氣閥和監(jiān)測管內氣壓的壓力信號器以壓力表（即需采用制動柜，并設有手、自動制動和手、自動復歸；或者采用集成制動裝置）。 7．機組的調相壓水充氣，應是自動控制的，應裝設自動閥門和相應監(jiān)測表計。 8．在自動運行的水冷式空壓機冷卻進水管上，應設自動閥門，在排水管道上應裝設示流信號器。 第五節(jié) 技術供水系 統(tǒng)的設計計算 一、供水對象及用水量計算 (一 )水輪發(fā)電機空氣冷卻器冷卻水量 發(fā)電機在運行時產(chǎn)生的電磁損耗（包括銅損、鐵損、勵磁損耗和附加損耗等），使線圈與鐵芯的溫度升高。按規(guī)定，經(jīng)過空氣冷卻器后的空氣溫度不超過 35176。 C，空氣冷卻器進水與出水的溫差要求在 2～ 4℃范圍內。制造廠是按進水溫度為 25176。，發(fā)電機帶最大負荷連續(xù)運行時所產(chǎn)生的最大的熱量來確定用水量的?？砂匆韵鹿接嬎悖? tc NQ Dk ??? 3600 ZD NNN ????? ? ? )1( 式中： 30 c －水的比熱， 25℃時 C＝ 103J/（ Kg℃）； t? －冷卻器進出口水溫差，當發(fā)電機工作溫度（ 60～ 80℃）時，可取下限值：入口水溫≤ 10℃， t? ＝4℃；入口水溫＝ 10～ 20℃， t? ＝ 3℃；入口水溫≥ 20℃， t? ＝ 2℃； DN? －發(fā)電機的電磁損失， kW； N －發(fā)電機額定功率， kW； ? －發(fā)電機效率， %；一般小型機組 ? ＝ ～ ；大型機組 ? ＝ ～ ； ZN? －發(fā)電機軸承的機械損耗， kW；對于懸式機組包含推力軸承和導軸承摩擦損耗（其中導軸承按10～ 20% TN? 計算），推力軸承摩擦損耗功率 TN? 可按式下計算： P －推力軸承負荷， N ；立式機組含軸向水推力和機組轉動部分重量，一般推力瓦上單位壓力為（ 2～4） 106 Pa ； f －鏡板與推力瓦的摩擦系數(shù)，當油溫在 40～ 50℃時，小機組 f ＝