水电站设计计算书

水电站课程设计任务书及指导书引水式水电站引水系统设计（供水工专业用）水利工程系2019.05.01设计任务书一目的和作用课程设计是工科院校学生在校期间一个较为全面性、总结性、实践性的教学环节。

它是学生运用所学知识和技能，解决某一工程问题的一项尝试。

通过本次课程设计使学生巩固、联系、充实、加深、扩大所学基本理论和专业知识，并使之系统化；培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神；培养学生初步掌握工程设计工作的流程和方法，在设计、计算、绘图、编写设计文件等方面得到一定的锻炼和提高。

二基本资料梯级开发的红旗引水式水电站，电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。

电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。

该电站水库库容较小，不担任下游防洪任务，工程按二等Ⅱ级标准设计。

经比较分析，该电站坝型采用混凝土重力坝，厂房型式为引水式，安装4台水轮发电机组。

引水系统的布置应考虑地形、地址、水力及施工条件，考虑到常规施工技术条件，引水隧洞洞泾不宜超过12m。

因此，引水系统采用两条引水隧洞，在隧洞末端各设置一个调压室，从每个调压室又各伸出两条压力管道，分别给4台机组供水。

供水方式为单元供水，管道轴线与厂房轴线相垂直，水流平顺，水头损失小。

经水能分析，该电站有关动能指标为：水库调节性能年调节装机容量 16万kw （4台×4万kw）水轮机型号HL240 额定转速107.1r/min校核洪水位（0.1%）194.7m 设计洪水位（1%）191.7m正常蓄水位191.5m 死水位190m最大工作水头38.1 m 加权平均水头36.2 m设计水头36.2 m 最小工作水头34.6 m平均尾水位152.0 m 设计尾水位150.0 m发电机效率 96%-98%单机最大引用流量 Q max=124.91m3/s引水系统长度约800m三试根据上述资料，对该电站进行引水系统的设计，具体包括进水口、引水隧洞、调压室及压力管道等建筑物的布置设计与水电站的调节保证计算等内容。

标准文档混凝土重力坝坝顶超高计算书标准格式工程设计分院坝工室2006.3.核定：审查：校核：编写：——水电站工程（或水库工程、水利枢纽工程）混凝土重力坝坝顶高程计算书1 计算说明1.1 适用范围（设计阶段）本计算书仅适用于工程设计阶段的（坝型）坝顶超高/高程计算。

1.2 工程概况工程位于省市（县）的江（河）上。

该工程是以为主，兼顾、、等综合利用的水利水电枢纽工程。

本工程规划设计阶段（或预可行性研究阶段，可行性研究阶段/初步设计阶段，招标设计阶段）设计报告已于年月经审查通过。

水库总库容×108m3，有效库容×108m3，死库容×108m3；灌溉面积亩；水电站装机容量MW，多年平均发电量×108 kW·h，保证出力MW。

选定坝址为，选定坝型为。

根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003，工程等别为等型工程，拦河坝为级永久水工建筑物。

（因拦河大坝坝高已超过其规定的高度，拦河坝应提高级，按级建筑物设计。

）1.3 计算目的和要求通过混凝土重力坝坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位高差的计算，以确定防浪墙顶高程和大坝高度，为坝体断面设计及坝体工程量计算提供可靠的依据。

1.4 计算原则和方法1.4.1 计算原则(1)坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位的高差，包括最大浪高、波浪中心线至水库静水位的高度和安全超高。

(2)确定的坝顶高程不得低于水库正常蓄水位及设计洪水位。

(3)坝顶高程的确定尚需考虑枢纽中其他建筑物(如船闸坝顶桥下通航净空) 对坝顶高程的要求。

1.4.2 计算方法因选定坝型为（混凝土重力坝），防浪墙顶在水库静水位以上的高差按《混凝土重力坝设计规范》DL 5108-1999式(11.1.1)计算，即：∆h=h1%+h z+h c式中，∆h—防浪墙顶至水库静水位的高差，m；h1%—浪高，m；h z−波浪中心线至水库静水位的高度，m；h c−安全超高，m。

D1
7
转速计算值介于发电机同步转速 107.1r/min 和 100r/min 之间。
（1-4）
2
（《水轮机》P165）
（3）效率 的计算：
查表，得
HL240
型水轮机模型参数：转轮直径
D 1m
=
0.35
m，最优工况下的最高
效率 mo = 0.92。则可求出原型效率为：
max 1 (1mo)5
D1m D1
g
（1-15）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77r/min。取最优单位转速 n110 与出 力限制线交点的单位流量为设计工况点的单位流量，则 Q11r = 1.098 m3/s，对应的模型效 率 m = 0.895。暂取效率修正值△ = 0.03，则设计工况下原型水轮机效率 = m +△ =
（备注：《水轮机》 P371） 1.3.2 对 HL240 型水轮机工作点的检查和修正 I 方案：6 台机组，单机 41.7 万千瓦。水轮机基本参数计算： (1)转轮直径 D1 的计算： 水轮机额定出力
Pt
nG
g
417000 0.98
425510（KW）
（1-2）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77（r/min）。取最优单位转速 n110 与
（1-20）
Qr Q11r D12 Hr 1.0986.52 94 442.4 （m3/s） （5）几何吸出高度 Hs 的计算：
（1-21）
在设计工况下，模型水轮机的空化系数 m = 0.114
(《水轮机》P321)
查《水轮机》图 3-7，得 = 0.02。
则吸出高度 H s 为：

(完整word版)4×50MW水电站电气部分设计本科毕业设计（论文）4×50MW水电站电气部分设计XXX指导教师XXXX专业年级电气工程及其自动化学号XXXXX二〇一二年十二月中国昆明摘要本设计为4×50MW 的水力发电厂的电气部分（发电机、变压器、电气一次主接线及屋外升压站配电装置等）进行初步设计，初步设计内容包含屋外升压站所电气设计，新建4×50MW的水电厂，分为三个电压等级。

以一回220Kv电压等级的架空线路输入系统，两回110Kv电压等级的架空线路供地方用电，10Kv系统为水电厂自用电。

220Kv采用单母线接线，110Kv侧采用单母线分段接线，安装两台SFPS7-120000∕220三绕组变压器。

通过对原始资料的详细分析，并结合设计任务书的要求，进行了电气主接线方案的技术经济比较；地区负荷的设计计算；短路电流计算；主要导体和电器设备的选择和校验；配电装置、防雷设计、继电保护规划设计，最后编制了设计说明并绘制了主接线。

通过对此次设计的训练，进一步巩固加深了所学的专业基础知识和专业技能，培养了使用规范化手册、规程等基本工作实践能力。

关键词：水电站电气主接线短路电流设备选型防雷继电保护前言1.1设计目的和意义一、毕业设计的目的和意义毕业设计是在完成全部专业课基础上进行的最后一个实现培养目标的一个重要教学环节，是培养学生综合素质和工程实践能力的教育过程，对学生的思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能力具有深远的影响。

通过前期对专业课的学习以及实习活动，使其对电能的生产、分配和输送过程有了全面的了解，但对电厂接入系统的方式，短路电流的计算、电气设备以及载流导体的选择以及配置情况只停留在理论水平。

通过毕业设计应达到以下要求：1、所以通过毕业设计的训练，进一步巩固和加深所学的理论知识、基本技能，使之系统化和综合化。

2、培养我们独立工作，独立思考并运用所学的知识解决实际工程技术问题的能力。

（3）事故备用容量。为了避免因机组发生故障而影响系统正常供电，笔削在电力系统中设置一定 数量的事故备用容量。
（4）检修备用容量。如果系统容量中没有足够的空闲容量，难以安排机组检修，就要设置一定的 检修备用容量，但石板情况下，力求不设或者少设置此部分备用。
（5）重复容量。在寻常年份，都会有水量富余，若仅以必须容量工作会产生大量弃水。为了利用 次部分水量来发电，只需要增加一部分电机容量，而不增大坝等水工建筑物的投资，这部分容量 并非保证电力系统政策供电所必需的，故称为重复容量。在设置重复容量的电力系统中，系统 的总装机容量就是必需容量与重复容量之和。
工程规划阶段，一般是先要拟定几个正常蓄水位方案，针对每一个方案 去求装机容量、保证出力、多年平均发电量和有利的死水位等指标，这也是 水能计算的主要任务。
1.确定水电站的动能指标，主要是保证出力、多年平均发电量、装机容量； 2.确定水库的特征水位，正常蓄水位和死水位等； 3.选定机电设备，水轮机组等； 4.经济评价
p n 1 [E (n 1E n)/E n] 10 % 0 为第n年到第（n+1）
年的增长率。其中E为发电量，有此式可以推出；
E n 1 E n (1 p n 1 )和 P (nE n 1 /E 1 1 ) 1% 00
设计负荷水平年:电力负荷总是随着国民经济的发展而逐年增长的，在规划设计水电站时， 考虑电力系统远景负荷的发展水平，与此负荷水平相适应的年份称为电力负荷水平年。
年负荷图。
❖ 日负荷图
日负荷图反映的 是一天之内电力 负荷的变化过程 线。日负荷图有 三个特征数值： 日最大负荷、日 均负荷和日最小 负荷。
为便于利用日 负荷图进行动能 计算，常需要事 先绘制日电能累
计曲线。

下面按官厅水库公式计算h1%，hz。
式（1.1）
式（1.2）
式（1.3）
式中h—当 =20～250时，为累计频率5%的波高h5%；当 =250～1000时，为累计频率10%的波高h10%。g为9.8 m/s2。Cth=(e^x+e^-x)/(e^x-e^-x)。
v0为计算风速，m/s。设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。设计洪水位时，采用多年平均最大风速的1.5倍即 ；校核洪水位时，采用多年平均最大风速12.7m/s。
1.00
0.200
0.200
12.522
出口断面
140.63
1.00
12.522
总和
0.662
96.57
0.145
12
13
14
15
16
17
vi2/2g
(m)
hji=(4)*(12)
(m)
hfi=(9)*(12)
(m)
Hwi
(m)
H=水位-出口底板高层-hwi（m）
zi+pi/γ=Hi-v2/2g(m)
根据《混凝土重力坝设计规范（SL319-2005）》规定:非溢流坝段的基本断面呈三角形，其顶点宜在坝顶附近。基本断面上部设坝顶结构。坝体的上游面可为铅直面、斜面或折面。实体重力坝上游坝坡铅直。下游坝坡可采用一个或几个坡度，应根据稳定和应力要求并结合上游坝坡同时选定。下游坝坡宜采用1∶0.6～1∶0.8，下游坝坡取1：0.75。
坝前水深H=正常蓄水位-河床底高程=718.00-674.5=43.5 m
此时 =9.8*218.7/12.72=13.29m为累计频率为5%的坡高
校核洪水位时沿风向的地址剖面面积S=2958.3072m2，

四.限制出力线绘制方法
• 作用：使允许破坏的那些特枯年供水不至
于完全中断，以免水电站突然大量降低供 电。 • 目的：提前限制供水，逐步减低其供水量。 • 绘制方法：可用绘制防破坏线相同的那些 来水年份，以顺时序按保证出力操作，并 取下包线即可。
第六节 无调节水电站水能计算
• 对于无调节水电站，因无调节库容来调蓄
• 根据上面这张表，可以画出重复容量年持
续曲线。（见下图） • 图中h经济为经济利用小时数，计算方法见下 一张。
重复容量动能经济计算
• 假设额外设置重复容量为△N重，平均每年
工作为h经济小时，则每年生产电能为： △E= △ N重h经济 水电站总支出为： △ N重K水（1+PT抵 ） 火电站总支出为：α△ N重h经济（K燃+uT抵） 比较上面两式，只有当前者小于后者时， 增加水电站重复容量才有利，即： h经济≥ K水（1+PT抵 ）/ α（K燃+uT抵）
多年调节水电站工作容量的选择： 多年调节水电站计算方法和年调节一样， 先绘制工作容量与相应全年电能关系曲线， 再由水电站保证电能值查得相应的工作容 量。
2.重复容量选择
• 在洪水期，为了减小弃水，提高径流利用
率，加大电站装机容量，以代替火电站电 能，节约煤耗。 • 设置重复容量是否经济合理，一方面看弃 水量利用程度，另一方面同替代煤耗的经 济性有关。
第七节 抽水蓄能电站简述
• 概念：指利用单向或可逆式水泵在系统负
荷低落把大量的水抽到高处储蓄起来，供 以后电力系统负荷高峰时补充用电之需， 这种装置称抽水蓄能电站，也叫水力蓄能 电站。 • 分类：季节性蓄能和昼夜间蓄能。
• 分析：从能量的角度来说，这种形式的电
站显然是亏损的（蓄放之间的能量损耗）； 但从经济的角度来说，它却是可以盈利的。 （低进高出）

目录：1.抽水蓄能电站基本参数 (4)1.1特征水头计算 (4)2挡水、泄水建筑物基本尺寸计算 (5)2.1防浪墙顶高程的计算 (5)2.1.1工况一 (5)2.1.1.1计算风速 (5)2.1.1.2波浪要素计算 (5)2.1.1.3最大波浪爬高计算 (6)2.1.1.4最大风浪雍高计算 (7)2.1.1.5坝顶防浪墙高程计算 (7)2.1.2工况二 (7)2.1.2.1计算风速 (7)2.1.2.2波浪要素计算 (8)2.1.2.3最大波浪爬高计算 (8)2.1.2.4最大风浪雍高计算 (10)2.1.2.5坝顶防浪墙高程计算 (10)2.1.3工况三 (10)2.1.3.1计算风速 (10)2.1.3.2波浪要素计算 (10)2.1.3.3最大波浪爬高计算 (11)2.1.3.4最大风浪雍高计算 (12)2.1.3.5坝顶防浪墙高程计算 (12)2.1.4工况四 (12)2.1.4.1计算风速 (13)2.1.4.2波浪要素计算 (13)2.1.4.3最大波浪爬高计算 (14)2.1.4.4最大风浪雍高计算 (15)2.1.4.5坝顶防浪墙高程计算 (15)2.2泄水建筑物截面尺寸 (15)3水电站引水建筑物 (16)3.1输水系统布置 (16)3.2输水系统各组成建筑物设计 (16)3.2.1引水隧洞 (16)3.2.2压力管道 (16)3.2.3 尾水隧洞 (17)3.3上下库进出水口 (17)3.3.1进出水口位置选择 (17)3.3.2进出水口的轮廓尺寸确定 (18)3.3.2.1隧洞直径 (18)3.3.2.2进/出水口的参数 (18)3.4调压室 (20)4.电站部分参数计算 (21)4.1水泵水轮机参数的计算 (21)4.1.1水泵水轮机的额定出力N r (21)4.1.2水泵水轮机的最大引用流量Q (21)4.1.3水泵水轮机的性能参数计算 (21)4.1.4水泵水轮机主要尺寸和重量估算 (24)4.2蜗壳与尾水管 (25)4.2.1 蜗壳尺寸 (25)4.2.2 尾水管尺寸 (26)4.3发电电动机的类型选择 (27)4.3.1 电动发电机外形尺寸 (27)4.3.2 外形尺寸估算 (28)4.3.2.1平面尺寸估算 (28)4.3.2.2 轴向尺寸计算 (29)4.3.3 发电机重量估算 (30)4.4调速设备选择 (30)4.4.1 调速功计算 (30)4.4.2 接力器选择 (30)4.4.2.1接力器直径的计算 (30)4.4.2.2接力器最大行程计算 (31)4.4.2.3接力器容积计算 (31)4.4.2.4 主配压阀直径计算 (31)4.4.3 油压装置 (32)4.5进水阀的选择 (33)4.6主厂房主要尺寸的拟定 (33)4.6.1 高度方向尺寸的确定 (33)4.6.2宽度方向尺寸的确定 (34)4.6.3长度方向尺寸的确定 (35)4.6.4.1.机组段长度 (35)4.6.4.2 端机组段长度 (36)4.6.4 装配场尺寸的确定 (36)5 专题：上游调压室涌浪高度计算 (37)5．1判断是否需要设置调压室 (37)5.1.1上游引水道设置调压室的判断准则 (37)5.1.2 尾水道设置调压室的判断准则 (38)5.2调压室的位置选择 (38)5.3上游调压室的稳定断面面积计算 (38)5.3.1水头损失计算 (38)5.3.1.1 引水隧洞的水头损失h w0 (39)h (41)5.3.1.2 压力管道的水头损失wm5.3.2上游调压室的托马断面面积计算 (44)5.4上游调压室涌浪计算 (45)5.4.1 调压室涌波水位计算工况选择及其对应水头损失计算 (45)5.4.1.1引水隧洞的水头损失h w0计算 (45)5.4.2 几种调压室的涌浪计算比较 (51)5.4.2.1 简单式调压室涌浪计算 (51)5.4.2.2 阻抗式调压室涌浪计算 (53)5.4.2.3 差动式调压室涌浪计算 (56)5.4.2.4 带上室的阻抗式调压室涌浪计算 (59)5.5调压室选择设计 (62)5.5.1 分析涌浪计算结果选择调压室型式 (62)5.5.2 对所选择的调压室进行结构设计 (63)5.5.3 校核洪水位工况下对调压室涌浪校核 (63)5.5.4 抽水断电工况带扩大上室调压室的最低涌浪计算 (64)1.抽水蓄能电站基本参数1.1特征水头计算根据经验初步估算水头损失为抽水蓄能电站毛水头的5%，各种可能的水位组合下的作用水头计算如下：上库为正常蓄水位，下库为正常蓄水位的情况（根据经验假设出现概率为30%）：H 1=H正（上库）-H正（下库）-5%（H正（上库）-H正（下库））=1489.5-1050-5%（1489.5-1050）=439.5-21.975=417.525m上库为正常蓄水位，下库为死水位的情况（根据经验假设出现的概率为50%）：H 2=H正（上库）-H死（下库）-5%（H正（上库）-H死（下库））=1489.5-1040-5%（1489.5-1040）=449.5-22.475=427.025m上库为死水位，下库为正常蓄水位的情况（根据经验假设出现的概率为15%）：H 3=H死（上库）-H正（下库）-5%（H死（上库）-H正（下库））=1460-1050-5%（1460-1050）=389.5m上库为死水位，下库为死水位的情况（根据经验假设出现的概率为5%）：H 4=H死（上库）-H死（下库）-5%（H死（上库）-H死（下库））=399.0m 由上述情况得出：Hmax =H2=427.025mHmin =H3=389.5m根据各水头出现的频率计算加权平均水头为：Hav=417.145m抽水蓄能电站的设计水头的计算近似于引水式电站的设计水头计算，即Hr =Hav=417.145m2挡水、泄水建筑物基本尺寸计算2.1防浪墙顶高程的计算坝顶高程的计算，应该同时考虑以下四种情况，①设计洪水位加正常运用情况的坝顶安全超高；②校核洪水位加非常运用情况的坝顶安全超高；③正常蓄水位加正常运用情况的坝顶安全超高；④正常蓄水位加非常运用情况的坝顶安全超高再加地震区安全超高。

水电站电气一次部分设计任务书一、目的与意义1、结合毕业设计任务，加深对所学知识内在联系的理解，并能灵活地加以综合应用。

2、根据所学的知识及课程设计任务，学会提出问题、解决问题，最终将知识转化为能力。

3、通过课程设计的实践，熟悉工程设计的全过程，掌握工程设计的思想、方法、手段，树立必要的工程概念，培养一丝不苟的求实态度。

4、掌握资料的收集、工程计算、工程技术图纸的绘制标准以及绘制方法。

设计报告的撰写等。

二、原始资料1、待建水电站概况待建水电站220KV出线3回，其中两回220KV线路与系统相连，另一回220KV线路与一220KV变电站相连。

110KV出线四回，其中两回送铜山岭有色金属矿，另两回分别送水坼口变电站和大沃集变电站。

考虑到该水电站在系统中的地位、位置，220KV及110KV出线各预留1回。

待建水电站与系统间的地理连接图见附件一。

3、其他220KV及110KV线路参数：正序电抗为0.4Ω/Km，零序电抗为正序电抗的4倍。

水电长的自用电按装机容量的0.5%考虑。

三、设计内容本课程设计的内容包括水电站电气一次部分的主要内容。

课程设计完成后所提交的毕业设计论文应包括如下内容。

1、负荷计算及主要变压器的选择；2、主接线方案设计、评价、比较与选择；3、短路设计计算过程及结果汇总表；4、主要高压电气设备的选择、校验计算及结果汇总表。

四、设计要求及注意事项1、附件一中水电站运行方式：风水季节4台机组满发，枯水季节考虑1台机组运行。

2、水电站电气主接线设计时，应至少考虑三种待选方案，经过技术性（主要是供电可靠性、运行灵活性）、经济性（主要是设备投资）比较后，确定推选方案。

3、对于推荐方案，要进行详细的短路电路计算（包括三项对称短路、单相接地短路计算），短路电流计算结果应汇总成表。

其他待选方案课不进行短路计算、电气设备的选择与校验等工作，但要给出电气主接简图。

4、对于推荐方案的电气主接线图，应在图中注明电气设备的型号、规格、参数等技术数据（相同设备可只在一处注明）。

龙洞河水电站有压引水隧洞结构计算书1 工程概况公明供水调蓄工程供水隧洞是从鹅颈至公明水库连通隧洞L0+387桩号接往石岩水库的一条供水隧洞，全长6.397km，桩号为G0+000~G6+397。

根据初步设计报告供水隧洞为2级建筑物，设计流量为10.24m3/s，采用圆型断面，内径为3.4m。

供水隧洞进口底高程为29.60m，出口底高程为27.50m，隧洞全段纵坡为-0.0328%。

供水隧洞Ⅱ类围岩3576m、Ⅲ类围岩1836m、Ⅳ类围岩345m、Ⅴ类围岩310m。

2 设计依据2.1 规范、规程《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）（以下简称“隧洞规范”）《水工隧洞设计规范》（DL/T 5195-2004）（电力行业标准，下称“电力隧洞规范”）《水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）》（SDJ20-78）（以下简称“砼规”）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）2.2 参考资料《深圳市公明水库调蓄工程初步设计报告》（深圳市水利规划设计院，2007.05）《G-12隧洞衬砌内力及配筋计算通用程序》《PC1500程序集地下结构计算程序使用中的几个问题》（新疆水利厅，张校正）《取水输水建筑物丛书－隧洞》《水工设计手册－水电站建筑物》（水利电力出版社，1989）《水击理论与水击计算》（清华大学出版社，1981）《水力学－下册》（吴持恭，高等教育出版社，1982）3 计算方法隧洞支护及衬砌结构按新奥法理论进行设计，支护型式采用锚喷支护通过工程类比确定，喷锚支护类型及其参数参照电力隧洞规范附录F 表F.1选取；衬砌型式采用钢筋混凝土衬砌。

根据隧洞规范6.1.8条第2点规定，围岩具有一定的抗渗能力、内水外渗可能造成不良地质段的局部失稳，经处理不会造成危害者，宜提出一般防渗要求，本工程按限制裂缝宽度设计，裂缝宽度短期组合不超过0.3mm，长期组合不超过0.25mm。

隧洞衬砌采用结构力学方法计算。

目录1 引言 (1)2 发电厂电气主接线的最佳方案 (2)2.1 概述 (2)2.2 技术比较 (3)2.3 经济性比较 (4)2.4 主变压器的选择 (5)3 发电厂厂用电接线的最佳方案 (6)3.1 方案确定 (6)3.2 厂用变压器的选择 (7)4 短路电流的计算 (9)4.1 网络变换 (9)4.2 求计算电抗 (9)4.3 计算电抗求值 (14)4.4 短路电流计算 (15)4.5 短路冲击电流值的计算 (17)5 发电机变压器的保护配置 (18)5.1 概论 (18)5.2 发电机—变压器组保护配置 (18)6 电气设备的选择与校验和保护配置 (20)6.1 保护的配置方案 (20)6.2 设备选择（电气主接线部分）(GIS) (22)6.3 厂用电设备选择 (29)6.4 支柱绝缘子及避雷器的选择 (32)7 高压配电装置的设计 (35)7.1 设计原则与要求 (35)7.2 布置的一般要求 (35)7.3 不同型式配电装置的特点 (36)7.4 管母线布置的优点 (37)8 避雷针的保护范围计算 (38)8.1 避雷针保护范围的计算步骤 (38)8.2 避雷针保护范围的计算 (39)参考文献 (44)谢辞 (45)附录 (46)1 引言电力的发展对一个国家的发展至关重要，现今300MW及其以上的大型机组已广泛采用，为了顺应其发展，也为了有效的满足可靠性、灵活性、及经济性的要求，本设计采用了目前我国应用最广泛的发电机—变压器组单元接线，主接线型式为双母线接线，在我国已具有较多的运行经验。

设备的选择更多地考虑了新型设备的选择，让新技术更好的服务于我国的电力企业。

并采用适宜的设备配置及可靠的保护配置，具有较好的实用性，能满足供电可靠性的要求。

本设计的内容包括：（1）确定发电厂电气主接线的最佳方案；（2）确定发电厂厂用电接线的最佳方案；（3）计算短路电流；（4）确定发电厂电流互感器、电压互感器、避雷器、避雷针、继电保护及自动装置的配置方案；（5）电气设备的选择和校验；（6）高压配电装置的设计；（7）绘制有关图纸（电气主接线图、、配电装置平面图与断面图、避雷针保护图）（8）最后进行打印和计算机绘制图纸，并进行不少于5000字的外文资料的翻译工作。

水电站初步技术设计毕业设计设计题目：八盘溪水电站初步技术设计（发电机和电气部分）设计任务指导书第一部分设计原始资料一、电站地理位置：位于华南地区北江流域。

二、枢纽任务：以防洪为主，兼顾减淤、防凌，供水与发电。

三、水电站设计保证率：90%。

四、水能开发方式：坝式开发，电站为岸边引水式地下厂房。

五、地质概况：建坝位置河道开阔覆盖层30-40米。

山体为砂岩断层相对较少六、水能规划主要参数1、水库调节性能及参数：水库调节性能：不完全年调节总库容：136.4亿立方米正常蓄水位：255.0米有效防洪库容：40.5亿立方米设计洪水位：267.3米调水调沙库容：10.0亿立方米校核洪水位：268.0米死水位：235.0米2、总装机容量：P总=1200MW 保证出力：400MW3、水轮机工作水头最大水头Hmax=120m 平均水头Hav=95m设计水头Hr=90m 最小水头Hmin=80.04、水库运行水位7-9月按死水位运行， 10-6月按正常高水位运行。

5、引水系统水头损失△H=2.97*10-5Q 2 ， Q为单机流量6、坝下游牲征水位洪水尾水位： 139.36m 洪水尾水位：139.49 正常尾水位： 134.72 最低尾水位：133.647、泥沙条件时段（年）第1~3年第4~10年第11~14年过机泥沙kg/m3 7.4 21.5 35.3七、交通：交通便利，坝址下游有铁路干线经过。

八、本电站采用8 台HL180水轮机，发电机型号：SF150-20/1136；额定转速n=150r/min.1、本电站承担蜂荷任务备用，汛期担负基荷。

2、本电站有500KV和220KV两极电压接入系统。

其中500KV电压一回，220KV电压八回。

3、短路电流计算参数基淮容量：100MVA系统等值电抗母线运行电压500KV 正序电抗：0.0063零序电抗：0.0183 正序525KV 最高550KV220KV 正序阻抗：0.0078零序阻抗：0.0146 正序217KV 最高242KV发电机X”d<=0.22(饱和值) 额定功率因数0.9（滞后）4、厂用电有6KV和0.4KV两种电压等级，厂用变压器按装机容量的0.5%选定第二部分任务与要求一、发电机部分1、根据水电站装机形式，单机出力和转速，确定发电机类型及结构形式，以及单机容量，电压等级，功率因数等。

第5章 水电站水能计算
第一节 水能计算的目的和主要内容

一、水能计算的目的 河流中蕴藏着巨大的能量，水电站就是利用河流水能生产电能的动力生产 企业，其产品为电能。水能计算的目的在于确定水电站的工作情况，比如出 力和发电量。 水库兴利调节计算的实质是解决来水、用水、设计保证率和水库库容之 间的关系，水能计算中将“库容”可以理解为水利工程的规模，“需水”变 成了需电，和径流调节不同的是水能计算更复杂一点，因为其中有了水头因 素。 工程规划阶段，一般是先要拟定几个正常蓄水位方案，针对每一个方案 去求装机容量、保证出力、多年平均发电量和有利的死水位等指标，这也是 水能计算的主要任务。
三、水能计算的基本方程和主要方法
（1）数值计算法。这是解微分方程的一种近似解，有欧拉法、梯形法、龙格—库塔法等（可以
参看有关书籍）。此种方法要多次迭代，计算工作量颇大，随着电子计算机广泛应用，它还是挺 有前途的。
Q q ） t V V V 1 2 （2）列表试算法。 （ 通过假定某个位置的q平均，逐步求解各

水电站多年平均发电量
是指多年工作期间水电站平均每年所生产的发电量，是水电 站动能效益的指标。在正常蓄水位和死水位已知的情况下， 可以用长系列或代表年法计算。
1.全部水文系列法 共有n年的水文资料，计算时段是t，可求n*t个时段的平均出力数值，按大 小排列，绘制时段出力保证率曲线。将保证率曲线的坐标换算成一年的持续小时 数，则任何保证率p相应的持续小时数为p*8760，根据拟定的装机容量得出多年 平均发电量。 多年平均发电量也可以根据下算式计算： E均=(∑Ei)/n 2.代表年法 E均=(E丰+E平+E枯)/3
个方程式。如果与假定值不符，再重新假定（如表）。

计算说明书━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━工程名称：工程1计算类型：无调节或日调节水电站水能计算一、计算原理1.计算方法和公式按照《小水电水能设计规程》(SL 76-2009)附录C及《水能设计》(上册)第一章第五节所述方法进行计算，主要步骤如下：(1)将全部径流系列的日平均流量资料从小到大划分成几十个流量阶梯，为统计方便，划分流量时可取整数值。

通常在小流量段出现的流量数较多，故流量分级的数值范围可以小些，反之，大流量的流量分级数值范围可以大些。

(2)流量分级数值范围划定后，将历年逐月日平均流量按划定的流量范围统计出现的次数，列表形式如规范表C.0.2。

(3)按规范表C.0.3列表进行水能计算。

(4)大多沙河流上，汛期常降低水位排沙，这种情况需按冲沙期与非冲沙期分别进行计算，然后再进行全年的综合能量计算。

(5)计算结果包括加权平均水头，绘制流量保证率曲线、出力保证率曲线及出力和电量关系曲线等。

注意：上游水位对于无调节水电站为正常蓄水位；对于日调节水电站为正常蓄水位与死水位的平均值。

2.规程规范(1)、《小水电水能设计规程》(SL 76-2009)3.参考文献(1)、《水能设计》(上册)，电力工业部成都勘测设计院主编，电力工业出版社二、基本数据出力系数 A：8.2冲沙期：6-9(月)非冲沙期上游水位：474（m）冲沙期上游水位：469（m）水头损失：1（m）设计保证率：75（%）历年日平均流量出现次数统计表冲沙期次数(次) 全年次数(次) NO. 流量等级(m3/s) 平均流量(m3/s) 非冲沙期次数(次)1 326-350 338 22 222 351-375 363 153 1533 376-400 388 467 4674 401-425 413 836 8365 426-450 438 675 6756 451-500 475.5 1148 11487 501-600 550.5 1203 12038 601-700 650.5 760 4 7649 701-850 775.5 797 2 79910 851-1000 925.5 642 5 64711 1001-1250 1125.5 748 80 82812 1251-1500 1375.5 538 176 71413 1501-1750 1625.5 405 331 73614 1751-2000 1875.5 298 433 73115 2001-2250 2125.5 225 498 72316 2251-2500 2375.5 122 472 59417 2501-3000 2750.5 149 941 109018 3001-4000 3500.5 53 1173 122619 4001-5000 4500.5 2 394 39620 5001-7000 6000.5 0 126 12621 7001-7020 7010.5 0 1 1合9243 4636 13879 计下游水位流量关系曲线NO. 流量(m3/s) 下游水位(m)1 338 433.342 363 433.423 388 433.524 413 433.65 438 433.686 475.5 433.87 550.5 4348 650.5 434.269 775.5 434.4810 925.5 434.8411 1125.5 435.1612 1375.5 435.5213 1625.5 435.8614 1875.5 436.215 2125.5 436.516 2375.5 436.817 2750.5 437.218 3500.5 437.9619 4500.5 438.9420 6000.5 440.2621 7010.5 441.04三、计算结果无调节或日调节水电站非冲沙期水能指标计算表上游水位下游水位净水头出力出力差值出现次数累积次数保证率持续时间电能s) Zsi(m) Zxi(m）Hi(m) Ni(kW) ΔNi(kW) ni Sni Pi(%) ti(h) Ei(万kW.h)(3) (4）(5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12)=(7)×(11)474 433.41 39.59 109720.77 22 9243 100.00 5832474 433.48 39.52 117621.73 7900.96 153 9221 99.76 5825 4602.357 474 433.55 39.45 125500.33 7878.60 467 9068 98.11 5769 4545.835 474 433.62 39.38 133357.25 7856.92 836 8601 93.05 5574 4379.645 474 433.69 39.31 141193.11 7835.86 675 7765 84.01 5163 4045.792 474 433.78 39.22 152908.62 11715.51 1148 7090 76.71 4686 5490.455 474 433.96 39.04 176207.92 23299.30 1203 5942 64.29 4111 9579.184 474 434.19 38.81 207016.87 30808.95 760 4739 51.27 3369 10381.580 474 434.45 38.55 245145.49 38128.62 797 3979 43.05 2750 10486.789 474 434.74 38.26 290381.94 45236.45 642 3182 34.43 2259 10219.667 474 435.09 37.91 349889.76 59507.82 748 2540 27.48 1805 10742.280 474 435.49 37.51 423086.94 73197.18 538 1792 19.39 1366 10003.624 474 435.86 37.14 495073.50 71986.56 405 1254 13.57 960 6917.607 474 436.20 36.80 565939.89 70866.39 298 849 9.19 663 4701.692 474 436.52 36.48 635758.06 69818.18 225 551 5.96 441 3083.693 474 436.83 36.17 704587.10 68829.04 122 326 3.53 276 1904.346 474 437.26 35.74 806082.64 101495.54 149 204 2.21 167 1697.061 474 438.05 34.95 1003258.41 197175.76 53 55 0.60 81 1611.120 474 438.99 34.01 1255251.31 251992.91 2 2 0.02 17 453.146注1：第(2)栏Q i在表中自上而下，按数值由小到大排列；注2：第(5)栏的数值等于本行第(3)栏的数值与第(4)栏的数值之差再减去水头损失，H i=Z si-Z xi-ΔH；注3：第(7)栏的数值等于本行第(6)栏的数值与上一行第(6)栏的数值之差，ΔN i=N i-N i-1；注4：第(9)栏的数值为来自本表第(8)栏的数值之最末一行向上逐渐累积，即S ni=S ni+1+n i；注5：第(10)栏的P i=S ni/S n1；注6：第(11)栏的t i=8760(或t1)×(P i+P i-1)/200，当i≥2时；注7：第(13)栏的第一行数值SE1=N1×t1；注8：第(13)栏其它行SE i=SE i-1+E i；无调节或日调节水电站冲沙期(6-9月)水能指标计算表上游水位下游水位净水头出力出力差值出现次数累积次数保证率持续时间电能s)Zsi(m) Zxi(m）Hi(m) Ni(kW) ΔNi(kW) ni Sni Pi(%) ti(h) Ei(万kW.h)(3) (4）(5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12)=(7)×(11)469 434.19 33.81 180346.37 4 4636 100.00 2928469 434.45 33.55 213350.00 33003.62 2 4632 99.91 2926 9659.292 469 434.74 33.26 252436.44 39086.45 5 4630 99.87 2924 11432.169 469 435.09 32.91 303744.26 51307.82 80 4625 99.76 2922 14995.385 469 435.49 32.51 366691.44 62947.18 176 4545 98.04 2895 18228.177 469 435.86 32.14 428428.00 61736.56 331 4369 94.24 2814 17378.516469 436.20 31.80 489044.39 60616.39 433 4038 87.10 2654 16092.694 469 436.52 31.48 548612.57 59568.18 498 3605 77.76 2413 14377.250 469 436.83 31.17 607191.60 58579.04 472 3107 67.02 2119 12416.289 469 437.26 30.74 693312.14 86120.54 941 2635 56.84 1813 15615.921 469 438.05 29.95 859737.91 166425.77 1173 1694 36.54 1367 22751.278 469 438.99 29.01 1070730.82 210992.91 394 521 11.24 699 14758.399 469 440.23 27.77 1366514.90 295784.08 126 127 2.74 204 6052.676 469 440.98 27.02 1553070.08 186555.18 1 1 0.02 40 754.076无调节或日调节水电站多年综合水能指标计算表出力出力差值出现次数累积次数保证率持续时间电能累积电能Ni(kW) ΔNi(kW) ni Sni Pi(%) ti(h) Ei(万kW.h) SEi(万kW.h) 109720.77 22 13879 100.00 8760 96115.394 117621.73 7900.96 153 13857 99.84 8753 6915.757 103031.151 125500.33 7878.60 467 13704 98.74 8697 6852.674 109883.825 133357.25 7856.92 836 13237 95.37 8502 6680.085 116563.911 141193.11 7835.86 675 12401 89.35 8090 6339.960 122903.870 152908.62 11715.51 1148 11726 84.49 7614 8920.319 131824.190 176207.92 23299.30 1203 10578 76.22 7038 16399.913 148224.103 180346.37 4138.46 4 9375 67.55 6296 2605.928 150830.031 207016.87 26670.50 760 9371 67.52 5915 15778.136 166608.167 213350.00 6333.12 2 8611 62.04 5674 3593.949 170202.116 245145.49 31795.50 797 8609 62.03 5434 17278.846 187480.961 252436.44 7290.95 5 7812 56.29 5182 3778.328 191259.289 290381.94 37945.50 642 7807 56.25 4929 18703.782 209963.071 303744.26 13362.32 80 7165 51.62 4724 6313.608 216276.680 349889.76 46145.50 748 7085 51.05 4497 20752.009 237028.689 366691.44 16801.68 176 6337 45.66 4235 7116.818 244145.506 423086.94 56395.50 538 6161 44.39 3944 22243.386 266388.892 428428.00 5341.06 331 5623 40.51 3718 1986.260 268375.152 489044.39 60616.39 433 5292 38.13 3444 20879.963 289255.116 495073.50 6029.11 405 4859 35.01 3203 1931.426 291186.541 548612.57 53539.07 498 4454 32.09 2939 15735.347 306921.889 565939.89 17327.32 298 3956 28.50 2654 4598.788 311520.676 607191.60 41251.71 472 3658 26.36 2402 9912.217 321432.894 635758.06 28566.46 225 3186 22.96 2159 6169.961 327602.854 693312.14 57554.08 941 2961 21.33 1939 11164.911 338767.765 704587.10 11274.96 122 2020 14.55 1571 1772.341 340540.106 806082.64 101495.54 149 1898 13.68 1236 12549.526 353089.633 859737.91 53655.27 1173 1749 12.60 1150 6175.385 359265.018 1003258.41 143520.50 53 576 4.15 733 10530.593 369795.611 1070730.82 67472.41 394 523 3.77 346 2340.129 372135.740 1255251.31 184520.50 2 129 0.93 205 3796.716 375932.456 1366514.90 111263.58 126 127 0.92 80 898.895 376831.3511553070.08 186555.18 1 1 0.01 40 753.587 377584.938流量保证率关系表冲沙期次数(次) 全年次数(次) 累积次数Sn 保证率P(%) 平均流量(m3/s) 非冲沙期次数(次)338 22 22 13879 100.00363 153 153 13857 99.84388 467 467 13704 98.74413 836 836 13237 95.37438 675 675 12401 89.35 475.5 1148 1148 11726 84.49 550.5 1203 1203 10578 76.22 650.5 760 4 764 9375 67.55 775.5 797 2 799 8611 62.04 925.5 642 5 647 7812 56.29 1125.5 748 80 828 7165 51.62 1375.5 538 176 714 6337 45.66 1625.5 405 331 736 5623 40.51 1875.5 298 433 731 4887 35.21 2125.5 225 498 723 4156 29.94 2375.5 122 472 594 3433 24.74 2750.5 149 941 1090 2839 20.46 3500.5 53 1173 1226 1749 12.60 4500.5 2 394 396 523 3.77 6000.5 0 126 126 127 0.92 7010.5 0 1 1 1 0.01加权平均水头：H权=ΣH i n i/Σn=498509.069/13879=35.918(m)保证流量Qp=564.528(m3/s)保证出力Np=176788.438(kW)装机容量为200000时，年发电量为162457.000(万kW·h)四、图形结果────────────────────────────────────────────────────────计算软件：SGGH-Tools 2011 计算者：校核者：计算日期：2012-4-14。