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小水电2011年第6期(总第162期)第二届“中国小水电论坛”论文专辑

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小型水电站机电部分设计的思考

吴强(泸州职业技术学院电子工程系四川泸州646000)

【摘要】民营企业投资水电站建设，引发了小型水电站机电部分设计改革，对设计人员提出了更高的要求。让业主参与到主要设备选型中来，选好水轮发电机组、辅助设备、高低压配电装置、微机保护及综合自动化等设备，有利于优化水电站运行方式，提高投资效益。

【关键词》小型水电站电站设计优化设备提高效益

小型水电站的设计一般都是由地区水利勘测设计院进行设计，设计流程分为可研报告、初步设计和技术施工设计三个阶段。过去在做设计时，因投资电站的建设主体是国家的集体单位或企业，主要有地方电力公司、水电局、公社等，所以设计中主要以设计院为中心，投资费用主要是画了算，对经济效益要求不高，对设计人员的要求相对也不高。随着水电站建设投资的开放，民间资金大量投向中小型水电站，如何实现资金的高效利用，引发了以业主为中心进行电站设计的变革，这对设计人员的综合知识提出了更高的要求。

1水轮发电机组的选择

在过去主要是在水能计算的基础上，通过所设计电站的水头、流量、出力计算确定单机功率和机组台数；再通过水轮机标准系统型谱，开展选型比较，初步确定选择的水轮机型号、装置方式和相关参数，再通过查设计手册选定机组，之后开展初步设计。设计院需要做很多的工作，特别需要拟定水轮制造任务书以及设计相关的图纸等。在技术施工设计阶段，需要建设方确定机组供货厂商后，针对厂商图对原来的初步设计进行变更，重新进行设计，这增大了设计院的工作量和设计成本。

现在开展设计，如能在初设中与业主进行有效的协调，由设计院提出所选机型，联系多个水轮机

收稿日期：2011-09-13

作者简介：吴强(1961-),男，副教授，主要从事水电站运行、管理、调试、设计、职工培训及高职教育管理、人才培养研究等工作。

Email:wuqiang1961@

及辅助设备制造厂，请制造厂提供对应机组设备的主要图纸、技术资料和报价，设计院提出参考供货厂建议，让业主在这一过程中参与到设计中来，通过制造厂的实地考察和设备在电站中的使用考察，与制造厂达成意向协议，确定出设备提供厂家，这样更有利于设计的高效率。如某小电站(4×800kW机组)通过与厂家联系和现地考察，就选择了耗水低效率高但投资大的冲击式水轮机组。

2辅助设备的选择

机组配套的调速器、自动化、励磁装置也可以有一个初步意向，设计院可以根据自己的实力提出一些更合理的要求来，业主也可以提出有利于今后运行管理的意见，这对电站运行后多发电是十分有利的。如某小型水电站(2×3200kW),通过现场考察选择了无刷励磁，节约了投资，而且运行情况良好，维护工作量很小。

油系统按常规需要设计机组供油系统。但从很多小型电站看，机组平时少有加油，供油管内长期无油，时间一长会生锈，到需要利用它对机组加油时，就无法使用了；很多小型电站都出现了相同情况。因此，从实际出发，可以考虑不设计该系统。

调速器有很多选择步进电机的，而现在的新技术是用PCC、数字阀和高油压(16MPa)调速器。由于采用了氮气贮能，电站可以不设计中压气，因而减化了气系统设备和降低了运行维修成本。

在机组供水方面，很多都采用前池取水，自流供水(中水头电站);或前池取水，通过电磁滤水器由水泵供水的系统。小水电站前池一般在洪水时杂物很多、泥砂很重，供水质量很难保证，一般滤

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水器不起作用。因此，在低水头技术供水量大的电站建议采用密闭循环、水泵供水方式。这一系统采用经过水质处理的清洁水，通过机组冷却设备后，带走机组运行产生的热量，经排水管道排入循环水池；水泵从循环水池内抽水至布置于尾水中的尾水冷却器，与河水进行冷热交换作用后温度降低；然后又送到机组。这样设计，可以确保机组的安全稳定运行，提高机组的运行效率和多发电。

3电气一次部分设计

一般小型水电站的电气主接线主要采用单母线，或发—变组单元接线。厂用电主要从发电机母线和高压母线取电。具体采用什么方式，必须结合现场实际进行方案的技术经济比较，然后进行优化，以确保运行中的适用、安全和可靠。因电站一般距中心变电站较远，设备可以只选不作校验。通过多个电站的运行比较，主要值得优化的问题如下：