青羊沟水电站机组选型设计.docx

Vol.46,No.6Jun.,2010

Vol.46,No.6Jun.,2010

第46卷第6期2010年6月

GansuWaterConservancyandHydropowerTechnology

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·设计与研究·

青羊沟水电站机组选型设计

王雨云

(甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州730000)

摘要：结合青羊沟水电站机组选型设计实践，简要介绍了中高水头段、流量变幅大、含沙量高的水电站机组选型设计思路。

关键词：机组选型；中高水头；泥沙磨蚀；小流量；青羊沟水电站中图分类号：TV734文献标识码：B

1电站概况

青羊沟水电站位于甘肃省酒泉市肃北蒙古族自治县鱼儿红乡境内的疏勒河干流上，为有压引水式日调节中型水电站。电站最大水头133.42m,加权平均水头123.63m,最小水头114.74m,额定水头116m;电站总装机容量56MW,多年平均发电量2.131亿kW·h,装机年利用小时数3805h,保证出力10.23MW。电站位于多泥沙河流，多年平均含沙量为3.23kg/m3,实测最大断面含沙量为166kg/m3。其多年平均悬移质输沙量为311.4万t,坝址处多年平均总输沙量为372.9万t。输沙量的年际变化很大，年内分配也很不均匀，主要集中在汛期6~9月间，其输沙量为357.5万t,占年总输沙量的95.87%。根据疏勒河年径流特性，12月至翌年3月为冬季枯水期，径流以地下水补给为主，流量小而稳定。枯水期平均流量区间为3.59m3/s(P=99.95%)~6.87m3/s(P=95.29%)。

2机组选型设计

2.1水轮机额定水头的确定

电站电能加权平均水头为123.63m,根据电站动能参数指标和“日平均流量对应水头关系系列表”,同时考虑汛期运行的需要，结合电站特点，经分析计算，最终确定水轮机额定水头为116.00m。

2.2水轮机型式的确定

电站机组的运行水头范围为114.74~133.42m,机型选定为混流式水轮机。

2.3单机容量及机组台数的确定

根据装机规模，机组台数可选2台、3台或4台。2台机单机容量较大、投资较省，但单机故障对发电量影响较大，运行灵活性也较差，难以保证电站在枯水季节的稳定运行。4台机运行灵活，但机电设备和厂房土建投资比3台机高，经济上不合理。电站装3台机时，厂房土建投资和机电设备造价较4台机方案省；较2台机运行灵活，发电受阻容量小，机组处于水轮机稳定运行范围之内，电站运行平均效率较高。综上所述，设计推荐装机3台。

结合本电站特点，就电站的装机拟定了如下2个方案进

行比选：方案一：2台大机、单机容量为23MW,1台小机、单机容量为10MW(小机可在枯水小流量时运行);方案二：3台机、单机容量为18.667MW。两个装机方案的技术参数比较见表1。从表1可以看出，在水轮机比转速相当的情况下，方案一的水轮机直径分别为大机D=1.77m、小机D?=1.20m,方案二的水轮机直径为D?=1.63m,发电机机座号及型式、参数两方案相当，即无论采用哪个方案，其技术合理性、机组制造难易程度、运输条件均相当，厂房布置方式亦相近。从经济角度考虑，方案一较方案二厂房工程总投资少35万元，同时年平均发电量多830万kW·h。若每度电上网电价按0.227元计算，每年可增收电费188.41万元，即方案一的经济效益明显优于方案二。但方案一的小机主轴较长(需结合大机的整体结构尺寸布置来确定小机的主轴长度),可能对机组的稳定运行有影响。故在机组招标时，须明确要求机组制造厂家采取有效措施，确保机组稳定运行。另外，从目前昌马水库以上河段的疏勒河流域梯级规划开发的各电站(如下游已建成的昌马水库电站、正建的黄土湾水电站、待建的月亮湾一级水电站等)配机情况看，多为大、小机(“2大1小”)配置。

综合上述分析，考虑到小流量时能充分利用水能资源，使水轮机运行在较优工况区域，同时兼顾电站运行调度的灵活性、机组运行稳定性和电站建设的经济性，电站最终推荐方案一，即2×23MW+1×10MW方案(“大小机方案”)。

2.4水轮机参数确定

(1)水轮机比速系数及比转速的选择

比速系数及比转速是综合衡量水轮机的能量、空化和水力稳定性的综合技术指标，是反映不同国家、地区及其不同年代水轮机的设计、制造水平。根据本电站的运行条件，参考黄河、黑河、洮河等多泥沙河流上已建电站的设计及运行经验，其水轮机参数的选择应充分考虑泥沙磨损的影响，不应追求过高的比转速水平，以