金沙沟水电站机电系统设计.doc

前言 水资源是基础性的自然资源，是一种可持续的资源。水力发电是一种可再生的清洁能源。我国幅员辽阔，江河纵横、湖泊众多，蕰藏着巨大的水能资源。而且是世界上水能源最丰富的国家，且水电开发建设的自然条件非常优越。从资源的利用率上来看，非常利于水力发电。 本论文是根据金沙沟水电站的相关原始资料进行编写的，设计的题目是：金沙沟水电站的设计，根据设计的要求和基本情况，我们运用了三年在所学到的专业知识，将理论和实践紧密相联接，对我们三年的学习情况的总结和应用，同时，也培养我们独立完成任务，善于发现问题和解决问题的能力，力求做到设计更加完整，数据更精准，文字更简洁，能够通俗易懂，叙述条理清晰，便于理解。 本论文设计的内容有：水轮机组的选型设计，调节保证计算及调节设备的选择、水轮机组的辅助设计、水电站电气部分计算及选型，厂房尺寸设计等。 由于编者所学有所短缺，能力有限，设计过程中可能会有疏漏与不妥之处，希望读者，给予指正。 编者 2012年5月 目录 第一章 水轮机的选型设计 4 1.1水轮机型号选定 4 1.2 原型水轮机各方案主要参数的选择 4 1.3 较优方案 10 1.4 技术经济指标计算 10 1.5 最优方案选择 15 1.6 最优方案的进出流水道计算 16 1.7 绘制厂房剖面图 21 第二章 调节保证计算及调速设备的选择 26 2.1 调节保证计算的目的和任务 26 2.2 设计水头下甩全负荷 27 2.3 最大水头甩全负荷 31 2.4调速设备的选择 34 第三章 辅助设备 34 3.1 气系统的设计 34 3.2 水系统的设计 38 3.3 油系统的设计 44 第四章 电气部分 47 4.1 接入系统设计 47 4.2 电气主接线设计 48 4.3 短路电流计算 50 4.4 电气设备选择 60 谢辞 66 参考文献 67 附录一 68 附录二 68 附录三 68 附录四 68 附录五 68 附录六 68 附录七 68 附录八 68 摘要 关键词：水轮机组选型、水电站机电初步设计、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。 金沙沟水电站位于我国湖南省中部的沙水流域上，在沙溪县上游12公里处，电站建成后将向汀中地区供电，其主要供电地区为长沙等地。 金沙沟水电站坝址在大叶江上游200公尺处，坝址地区条件优越，两边边坡稳定，坝址段上游河谷宽浅，坝段下部河谷狭窄。 厂址选在大坝下游右岸上，水由隧洞式压力钢管引入厂房，长约150米。公路自下游在右岸进入厂区。 水电站机电部分设计主要根据水电站水头范围进行水轮机的主机选型，然后在同一型号中按不同的方案由模型综合特性曲线在最大和最小水头下的比转速最大范围包围高效率区间来选定三个较优方案，利用面积法比较三个较优方案的平均效率，同时参考技术经济指标从中选出最优方案，然后利用最优方案的参数，来进行相关的进出水流道计算，从而确定蜗壳和尾水管的具体尺寸。根据流道的尺寸对水电站进行调节保证计算，保证满足水电站的调节要求，蜗壳水击压力上升在允许范围里，同时确定调节时间常数。 水电站厂房尺寸的确定，主要参数要根据发电机和蜗壳和尾水管的尺寸来确定，在确定厂房尺寸后，对厂房内的辅助设备的布置要充分考虑安装和检修的可行性和方便性。 在电气部分，要根据装机容量和机组台数来进行主接线设计和接入系统设计，在设计中要充分考虑电站的在系统中的地位，从而确定电站的安全系数，由此来综合考虑来确定电气主接线的形式。在设计中要力求安全行高，控制简单方便，同时尽量节省开支。 第一章 水轮机的选型设计 1.1水轮机型号选定 一、水轮机型式的选择 根据原始资料，该水电站的水头范围为57-90.5m，电站总装机容量44万千瓦，拟选2、3、4、5台机组，平均水头为70米，最大水头为90.5m，最小水头为57.5m。 水轮机的设计水头估算为 按我国水轮机的型谱推荐的设计水头与比转速的关系， 水轮机的比转速为 根据原始资料，适合此水头范围的水轮机类型有斜流式和混流式。 又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，可适用30～700m； （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。 故选择混流式水轮机。 因此，选择在225.27mkw左右的混流式水轮机为宜。根据《能源动力类水动专业毕业设计与课程设计指南》中表2-1，本电站水头变化范围(H=57.5-90.5m),适合此水头范围的有HL22