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技术交流SMALLHYDROPOWER2014NoL,TotalNoI75

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几例新型小水电站水轮机设计特点的探讨

孙见波张巍徐伟(水利部农村电气化研究所浙江杭州310012)

【摘要】目前国内外的众多研究机构和科技公司加大了新型水轮机的研发设计工作，对于小水电而言，在坚持设计简单、运行高效的同时，越来越重视机组对环境的影响。对几例新型小水电站水轮机的特点进行阐述。图12幅，表3个。

【关键词】小水电站新型水轮机设计特点探讨

0引言

小水电是一种可再生清洁能源，能促进水土保持和环境保护，改善生态环境。通过适合农村水资源开发的小水电规划、设计和工程建设，研究开发适合农村水电站的设备产品，通过改进加工工艺、生产制造等相关技术，因地制宜地开发当地水资源的多元价值，重视保护农村水资源和加强水利设施建设，解决当地农村居民生活和乡镇企业发展所需能源的就地供给，有效地促进农村电气化建设。通过合理的综合规划建设，形成农村生态、低碳经济和长期高效的可持续发展社会。因此，开发小水电是节能减排的理想选择。运用科技手段，推出不同型式的水轮机，适用于不同的小水电站用户所需，配合我国从2003年开始试点的小水电代燃料工程，为保护环境和能源开发取得双赢效果。

1小水电站特点

1)分布广，而且多在远离大电网的农村和山区，主要集中在中西部地区，具有分散布点、就地开发、就近成网、成片供电的特点，作为农村电气化建设的重要组成部分，小水电是大电网天然的有益补充，可以改善区域经济差异。

2)小型水电站多是径流式电站，利用自然水流，不需修建蓄水库和高坝等设施，因此，水头

收稿日期：2013-11-15

作者简介：孙见波(1979-),男，工程师，主要从事水电站机电设备设计研发工作。

Email:jbsun@hrcshp.org

低、规模小、造成的环境影响较小。

3)小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低。

4)电站建设简易，工艺简单，方便利用当地劳动力和建筑材料。

2几例新型的小水电水轮机

水轮机是水轮发电机组的核心部件，其性能的优劣直接决定了水电工程开发的效益和可行性。随着水头的降低，水轮机设计难度加大，水能利用越来越难。

小水电水轮机力求设计简单，制造和加工工艺简易，投资低且效率适当，适合当地的经济条件、工业技术条件及环境保护的要求。国内外一些研究机构和科技公司对小水电进行了研发和创新。下面结合几例新型水轮机设计，介绍目前小水电站水轮机设计的一些成果。

2.1箱式机组

常规水轮机设计按设计形式和运行水头可分为冲击式、混流式、轴流式、灯泡式等，其优势是技术成熟，制作工艺成熟，具备丰富的运行经验，但存在工程土建量大，设备安装和运行维护费用高等缺点。鉴于小水电的机组尺寸小，箱式机组设计将所有模块化的发电设备组装在金属箱体内，具有布置紧凑、安装检修和操作方便、土建投资少、安装工期短、便于实现自动化无人值班管理等优点，非常适合小型电站(见图1)。同时，箱式机组的主要设备是常规水轮发电机组，效率高，可靠性强。国内双龙洞电站、四川叁熙口水电站、岩坦水电站

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小水电2014年第1期(总第175期)农村水电及电气化

4提高电网运行电压，降低损耗

线路和变压器的功率损耗为△P=3I2R=

[(P2+Q2)/u2]R,从式中可见，有功功率不变时，若将电网的电压升高，则通过电网的电流就相应减小，功率损耗随之降低，即电网功率损耗与运行电压的平方成反比。因此，采取升压是降低线路损耗的有效措施。把升压和改造电网结合进行，不仅可以简化电压等级和接线，还可以减少重复的变电容量，大幅度降低线路损耗。但又要适当控制电网运行电压，减少配电变压器空载损耗，因为配电变压器铁损(空载损耗)占总损失的80%,而配电变压器固定损耗与配电网运行电压的平方成正比，配电变压器固定损耗为△P=(u/ua)22AP?

式中为配电网的运行电压，。为配电网的额定电压，△P?为各台配电变压器空载损耗。

因此，在保证末端用户的电压偏移在允许范围内，在农用电低峰期要适当降低农网运行电压，在农用高峰期要适当提高农网运行电压。

(上接第13页)NatelEnergy公司针对超低水头研究开发的水轮机，转轮的叶片呈链式排列，效率高达80%以上。NatelEnergy公司利用某灌溉站的