大中型水电站额定水头选择探讨

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铅山抽水蓄能电站额定水头选择

铅山抽水蓄能电站额定水头选择
隋菲菲;刘静茹;王斌
【期刊名称】《工程技术研究》
【年(卷),期】2024(9)6
【摘要】水蓄能电站是顺应社会发展潮流的朝阳行业,我国大力提倡和扶持水力发电站的建设,而抽水蓄能电站额定水头的选择直接影响机组的使用效率、使用寿命及可靠性和稳定性。

水轮机是一种用于发电的重要设备,其安装质量直接影响发电站的安全和运行效率。

研究抽水蓄能电站额定水头是水轮机稳定运行的保障,能确保水蓄能电站安全运行。

文章对抽水蓄能电站水泵水轮机额定水头的选取方法进行了探讨,进行了铅山抽水蓄能电站额定水头的选择。

【总页数】3页(P201-203)
【作者】隋菲菲;刘静茹;王斌
【作者单位】山东电力工程咨询院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV734
【相关文献】
1.荒沟抽水蓄能电站机组额定水头的选择
2.惠州抽水蓄能电站水泵水轮机水轮机工况额定水头选择
3.惠州抽水蓄能电站水泵水轮机水轮机工况额定水头选择
4.基于综合利用水库建设抽水蓄能电站的额定水头选择探讨
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长距离引水径流式水电站装机容量及水轮机额定水头的确定

长距离引水径流式水电站装机容量及水轮机额定水头的确定李朝晖（吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长春130021）【摘要】文章结合光明水电站二期工程引水电站初步设计，分析论述了在引水洞径已定的情况下，具有长距离引水系统的径流式水电站的特点，流量、水头的相互作用对电站装机容量的影响，以及水轮机额定水头的合理确定等问题。

【关键词】长距离引水系统径流式额定水头1 电站概况光明水电站二期工程位于吉林省安图县境内。

工程利用长引水隧洞将四、五道白河的水引至光明水电站一期工程，并在引水洞出口（引水电站）和光明水电站一期工程（增容电站）两处装机，尾水进入三道白河，使三道白河上的梯级电站受益，工程的主要任务是发电。

引水电站总装机2.3MW，单机容量分别为0.9MW机组2台，0.5MW机组1台。

本文根据引水电站的实际情况进行分析论证。

2 电站基本参数2.1水位上游正常蓄水位1030.00 m下游正常尾水位981.56 m最低尾水位980.51 m2.2 水头最大净水头49.50 m加权平均水头43.90 m最小净水头36.94 m2.3 流量多年平均流量 3.18 m3/s最大引用流量8.00 m3/s最小引用流量0.50 m3/s3 电站特点光明水电站二期工程引水电站的特点：①具有一个长距离的发电引水系统，压力引水洞总长10918.70m；②电站为径流式，无调解能力，流量随季节变化丰枯明显，详见“表-1电站径流资料”；表-1 电站径流资料注：表中流量包括0.5 m3/s环境流量，电站实际引用流量为在流量级基础上减去环境流量。

③本电站是利用增容电站引水洞发电的电站，最大引用流量受增容电站引水流量限制，工程整体规模决定了引水洞径。

4 电站特点对电站装机容量的影响由于具有一个长距离的发电引水系统，电站水头和引用流量的关系变化十分密切。

水头、流量两个水力参数的相互作用对装机容量产生巨大影响。

①水头、流量两个水力参数的相互作用电站净水头计算公式：H净= H静-△h（H净：电站净水头；H静：上下游水位差；△h：水头损失）△h=k Q2 （k：损失系数；Q：电站引用流量）根据上述公式可以看出：在发电引水洞径已定的情况下，随着电站引用流量的增加，压力引水系统的水力损失相应加大，在电站静水头（H静）变化幅度不大的情况下，净水头（H净）下相对明显；当流量增加到一定程度时，电站净水头（H 净）下降幅度加剧。

立洲水电站水轮机额定水头的优选方法

ＴＡＮＧｉＧＡＯａ —ｏｇ，Ｌｅ，ＣｈｏｒｎＺＨＡＯｎｍｉｇＬｉ — ｎ
ｆ．ｙｒｃｉａｕａｇｎｉｅｉｏｐｒｔｎＯ￣ｎ５０１Ｃｉ；．ｂｉｎｖｒｉＯＥｇｎｅｉ，ｎａ５０８Ｃｉ）１ｄｏｈＧ￣ｎＥｇｎｒｇＣｒｏａｉ，ｕｇ５０８，ｈａ２ＨｎｅｎｏｎＨｅｅＵｉｓｙｆｎｉｒｇＨａｄｎ０６３，ｈａｅｔｅｎｎ
摘要：确定一个合适的水轮机额定工作水头，对于保障水轮发电机组的稳定运行和提高水电站
运行的经济效益是至关重要的。以立州水电站水轮机选型设计为例，通过对不同额定水头方案
水轮机的加权平均效率、投资、运行可靠性等的分析和比较，阐述了确定水轮机额定水头时应
ＡｂｔａｔＴｈｅｅｍｉａｉｎｏｕｔｂｅｔｒｉｅｒｔｄｏｅａｉｇｈａｓｅｓｎｉｌｆｒｅｓｒｇｓａｌｐｒｔｎｏｓｒｃ：ｅｄｔｒｎｔｆｓｉｌｕｂｎａｅｐｒｔｅｄｉｓｅｔｏｎｕｉｔｂｅｏｅａｉｆｏａａｎａｎｏｈｄｏｌｃｒｃｇｎｒｔｇｓｔｎｙｒｅｅｔｅｅａｉｅｄｉｒｖｎｅｅｏｏｃｂｎｆｓｏｙｏｏｒｓａｉｎｒｎｉｇＬｉｈｕＨｙｏｏｒｉｎａｍｐｏｉｇｔｃｎｍｉｅｅｉｆｄｐｗｅｔｔｕｎｎ．ｚｏｄｐｗｅｈｔｈｒｏｒ
１额定水头的优选计算

抽水蓄能电站额定水头的选取

抽水蓄能电站额定水头的选取抽水蓄能电站额定水头的确定直接关系到电站运行的稳定性和经济性，而它的选择与常规电站水轮机额定水头的确定既有相似之处、又有不同之处因此，充分考虑各方面的制约因素，正确拟定比选方案，全方位进行比选对于额定水头的选择至关重要。

我国设计规范对额定水头的选取作了如下原则性的规定：“抽水蓄能机组额定水头、额定扬程选择应根据上、下库水位变幅、水头损失及电站运行方式分析确定”。

水轮机的转轮特性首先由水泵工况确定，当机组的模型综合特性曲线确定后，额定水头的提高只是影响水轮机的工作点。

在水轮机模型综合特性曲线上可以看出，随着额定水头的提高，水轮机运行范围中从额定水头到最小水头这一工作范围均向最高效率点方向偏移。

如额定水头偏低，为保证发出额定出力，导叶开度相对较大，使水轮机工况远离最优区运行，效率显著下降。

抽水蓄能电站的水泵水轮机既要作水轮机运行、又要作水泵运行，由于水道系统和机组本身流道引起一定的水头损失，使得水泵工况下水泵扬程必然大于上下库的静水位差，而发电时水轮机发电水头小于静水位差，这样，单转速水泵水轮机不可能同时满足两种工况的最优转速条件。

由于水泵工况无法通过控制导水叶开度来调节流量和输入功率，水泵的高效区较窄，所以总是先以水泵工况为主进行水泵水轮机的水力设计，再用水轮机工况校核。

由于水泵水轮机特性和引水系统水力损失的原因，造成水轮机工况总是偏离最优效率区运行，即处于最优效率区以下的运行水头范围。

一般来说，水泵水轮机的额定水头选得越高，水轮机工况的高出力运行范围就越靠近最优效率区，也就越有利于机组参数的优化和稳定性的提高。

一般情况下，抽水蓄能机组的发电水头可按满发额定容量时最小的上、下水库水位差减去相应的水头损失确定。

从电站运行效益来看，抽水蓄能电站以提供调峰容量效益为主。

因此，额定水头的选择应在经济合理的前提下，尽可能减少电站的受阻容量。

以某蓄能站为例，根据制造厂提供的转轮特性曲线分析，当水轮机的额定水头为624m时，最小水头出力为293MW，为机组额定出力的95.87%；额定水头为632m时，最小水头出力为288.8MW，为机组额定出力的94.36%；额定水头为640m时，最小水头出力为281.6MW，为机组额定出力的92%.随着额定水头由624m提高到632m和640m，水轮机额定水头效率分别提高了0.6%，1%，最小水头效率提高了0.6%和0.9%。

中小型水电站水轮机选型与优化的探讨

中小型水电站水轮机选型与优化的探讨一、中小型水电站的发展现状中小型水电站是指装机容量在10MW以下的水电站，它们通常建设于山区、丘陵地带，利用山间溪流、小河流等水资源进行发电。

我国拥有丰富的水资源，中小型水电站在我国的能源结构中占据着重要的地位。

根据《中国水电规划纲要（2016-2020）》，我国中小型水电站的装机容量将超过6000万千瓦，其中以云南、贵州、四川、湖南等省份为主要发展地区。

中小型水电站具有建设周期短、投资少、环境友好等特点，是我国水电产业中的重要组成部分。

二、水轮机的选型原则1. 资源条件：中小型水电站的水资源条件多种多样，有的水流充沛、水头较大，适合选择斜流水轮机；有的水流较小、水头较低，适合选择横流水轮机。

在选型时需结合实际的水资源条件，选择适合的水轮机类型。

2. 经济性：水轮机的选型应充分考虑其造价和运行成本，以确保建设和运营的经济效益。

一般来说，对于水头较低的水电站，应选用效率较高的水轮机，使得发电成本更低，经济效益更好。

3. 可靠性：水轮机作为水电站的核心设备，其可靠性和稳定性对水电站的正常运行和发电效率具有重要影响。

在选型时需要考虑水轮机的品牌、技术和质量等因素，以确保其长期可靠运行。

4. 适应性：水轮机的选型还需要考虑其在不同水流条件下的适应性。

部分水电站可能会受到季节性水流的影响，因此需要选择具有一定适应性的水轮机，以确保在不同水流条件下都能够正常运行。

三、水轮机的优化设计1. 流道设计优化：水轮机的流道设计对其能效和稳定性具有重要影响。

通过采用先进的流道设计理论和仿真技术，可以对水轮机的流道形式和参数进行优化，提高水轮机的整体效率和性能。

3. 装置布置优化：水轮机的装置布置对整个水电站的运行效率和安全稳定性有影响。

通过合理布置水轮机和相关设备，可以减少水流损失和能量损失，提高水电站的整体发电效率。

四、中小型水电站水轮机选型与优化案例分析以某中小型水电站为例，其水头为45m，流量为20m³/s。

MMK水电站水轮机额定水头的选择

MMK水电站水轮机额定水头的选择文章结合MMK水利枢纽工程电站初步设计，对于具有调节库容水头变幅大的水电站，通过对不同额定水头方案的分析和比较，选择合适的水轮机额定水头，以保障机组稳定运行和提高电站的经济效益。

标签：水电站；水头变幅大；额定水头1、电站概况MMK水利枢纽工程是新疆某河流上的控制性枢纽工程，起着龙头水库的重要作用，是一座具有防洪、灌溉和发电等综合利用任务的水利工程。

水库正常蓄水位1899.5m，正常蓄水位相应库容1.11亿m3，死水位1870m，死库容0.13亿m3，调节库容0.98亿m3。

电站装机容量为30MW，多年平均年发电量为0.81亿kW·h，装机年利用小时数为2701h。

最大工作水头为57m，最小工作水头为23m，加权平均水头为45.5m。

2、工程特性MMK水利枢纽主要承担防洪、灌溉任务，兼顾发电，水库为不完全年调节水库，电站的供电范围为喀克电网，在系统承担基荷运行。

电站水头受水库运行方式影响很大，水库在6、7月份需排沙运行，电站发电水位由正常蓄水位降至死水位，消落深度29.5m，其余月份电站发电水位均处于正常蓄水位。

水电站前期设计阶段，通常用最大水头与最小水头的比值Hmax/Hmin来衡量水轮机水头变化的大小，Hmax/Hmin大于1.6的水电站可视为水头变幅偏大。

本电站最大水頭57m，最小水头23，Hmax/Hmin值为2.48，远远超过标准值，水轮机水头变幅很大。

3、额定水头的分析选择水电站额定水头是发电机发出额定容量时水轮机所需的最小水头，在水轮机综合运行特性曲线上是指水轮机出力限制线与发电机出力限制线交点对应的水头。

在额定水头的选择阶段，特别是对于水头变幅大的水电站，低水头功率受阻和高水头运行稳定性及高效率区利用是客观存在的问题。

一般来说，额定水头变低，电站受阻容量变小，但机组稳定运行范围会变窄；反之，额定水头变高，机组稳定运行的范围会变宽，机组安全运行更有利。

双江口水电站水轮机额定水头的选择

双江口水电站水轮机额定水头的选择
双江口水电站水轮机额定水头的选择
张帅
【摘要】摘要:额定水头既是水轮机的重要参数,也是电站的重要动能参数。

从水轮机运行特性、动能经济指标、统计成果及机组制造可行性等方面出发,介绍了双江口水电站额定水头的选择成果,并论述了发电机不设最大容量的可行性。

【期刊名称】四川水力发电
【年(卷),期】2010(029)005
【总页数】4
【关键词】水轮机;额定水头;最大容量;双江口水电站
1 概述
双江口水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州马尔康县与金川县交界处的大渡河上游干流,为大渡河干流河段自上而下梯级开发规划的第五级电站。

双江口水库具有年调节能力,为大渡河干流河段梯级开发的上游控制性水库。

电站安装4台额定功率为500 MW的水轮发电机组,建成后供电范围为四川电网,并参与华中电网的西电东送,在系统中担负峰腰荷。

电站最大水头为251.4 m,最小水头161.6m,加权平均水头222.7 m。

2 额定水头的选择
额定水头是水轮机发额定出力的最小水头。

在额定水头选择阶段,水轮机高水头运行稳定性和高效率区的利用以及汛期受阻功率始终是争论的焦点,特别是对于水头变幅大的水电站,低水头的功率受阻和高水头的运行稳定性及高效率区的利用是不能回避的问题。

一般来说,额定水头低一些,电站受阻容量小,但机组稳定运行功率范围将收窄。

反之,额定水头高一些,机组将有更宽的稳定运行功率范围,。

关于有汛限水位大型水电站额定水头的选择问题

关于有汛限水位大型水电站额定水头的选择问题
郭翔鹏
【期刊名称】《水电站机电技术》
【年(卷),期】2003(000)0z1
【摘要】对有汛限水位大型水电站,由于汛期长期处于低水头情况,在工程设计中,往往确定的额定水头偏低,带来机组不匹配以及高水头的稳定运行问题,本文通过对三峡等工程的具体分析,提出在工程设计中选择额定水头的意见和建议.
【总页数】5页(P43-47)
【作者】郭翔鹏
【作者单位】中国长江三峡工程开发总公司,湖北,宜昌,443002
【正文语种】中文
【中图分类】TV7
【相关文献】
1.关于有汛限水位大型水电站额定水头的选择问题 [J], 郭翔鹏
2.几内亚苏阿皮蒂水电站机组额定水头选择 [J], 杨永建;杨尚宇
3.洛宁抽水蓄能电站额定水头比选研究 [J], 宋敏; 刘霞
4.玉龙水电站机组额定水头选择设计 [J], 李阳
5.卡拉贝利水电站水轮机额定水头的选择 [J], 刘向阳
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头，考虑到水流经过水工建筑物时产生沿程摩阻损
失与局部损失，从毛水头中扣除损失后即得电站净
水头。水电站常用的特征水头有以下４种情况：
１）最大水头（日一）：最大水头为上、下游水位中可能同期出现的最大差值。一般上游水位最高、
【摘要】水电站额定水头是水轮机组发额定容量时相应的最小水头，其选择是一个技术、经济
等综合性问题。最佳的额定水头必须在满足稳定的前提下，通过经济技术综合比较，分析水轮
机预想出力降低对电力系统平衡的影响等综合分析确定。文章重点介绍了大中型水电站额定
称之为计算水头，我国从前称为设计水头，现统称额定水头。水电站水头随着水库上、下游水位的变化而
变化。具有调节能力的水库上游水位在正常蓄水
位和死水位之间变化，变化很大，下游水位一般变化较小，其水头随上、下游水位的变化而变化，最
水头的选择方式、方法。
［关键词］额定水头；最大水头；最小水头【中图分类号］ＴＶ２１４［文献标识码】Ｂ
１水头概述
大中型水电站水头（或称落差）是水电站上、下游某断面水位差，是水电站能量的两个主要动力要素之一。水电站上游水位为水库水位，下游水位～般为水轮机尾水位。上、下游水位差称为毛水
低、下游最高时出现，它是水轮机在低效区时保证水轮机安全稳定运行的最低水头。３）平均水头（）：分为算术平均和加权平均水头两种，常采用以出力为权重的加权平均水头。４）额定水头（胁）：电站额定水头是水电站重要的特征水头，是水轮机在标准功率因数ｃｏ￣／，的条件下，水轮机发出额定出力时所需要的最小水头。电站额定水头是欧美各国一惯的叫法，俄罗斯
大水头出现在水库蓄满时，最小水头多出现在水库
放空时。无调节能力水库电站分高水头和低水头
两种情况，高水头电站的水头一般变化较小，低水头电站的水头主要决定于电站下泄流量，由于下泄
流量大会引起水库尾水位上升，导致水头减小。
在高水头区过分地侵入水轮机高效区，可能导致大部分高效区被发电机出力限制线限制在外。另外，当水轮机在高水头、效率低区域运行时（即小负荷情况下），由于导叶开度小，出现叶片进口水
流正冲角过大，造成叶片进口边负压面脱流空化而形成叶道涡，由于叶片及转轮产生振动，使应力
ＯＰ／ｋＷ Fra bibliotek图１水电站额定水头、预想出力及受阻容量示意图
头定得太低（Ｈｍａｘ／Ｈｒ ≥１．１５），发电机出力限制线
资等有关，其选择应根据设计电站水头变化特性、
电站加权平均水头和电力电量平衡的要求进行选择。具体工程方案比选中往往以电站最大、最小、加权平均水头作为水轮发电机组额定水头胁的
规划设计
［文章编号］１００２－０６２４（２０１３）１１一Ｏｏｏ６一ｏ３
东北水利水电
２０１３年第１１期
大中型水电站额定水头选择探讨
秦守田
（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春１３００２１）
基础，一般可按下式估算：
Ｈｒ＝（１．１～１．２）Ｈｍｉｎ
・
轮机运转特性曲线上表现为水轮机出力限制线与
发电机出力限制线交点所对应的水头，是水电站
最重要的特征水头。水电站额定水头、预想出力及
受阻容量示意图见图１。２．２额定水头计算方法水轮机的额定水头与水轮机的特性、电力系统的要求、水库的调节性能、电站的发电量以及投
６・
２０１３年第１１期
东北水利水电
规划设计
式机组不断发现振动、叶片裂纹现象，有的甚至在试运行期间或运行初期，就出现叶片裂纹和稳定性
问题。如大朝山水电站转轮在７２ｈ试运行期间即发现转轮出现裂纹。小浪底首台投产机组在运行初期发生大轴严重抖动并伴有异常噪音，经１３３０ｈ后，发现１３个叶片全部出现裂纹等问题，被迫停机修复和改进，给电力生产造成较大损失。巴基斯坦塔贝拉水电站１１～１４号机组在运行初期转轮叶片就出现裂纹，有的叶片甚至断裂。经专家们研究发现：运行不稳定或水力稳定性较差的机组，大多数为水头变幅大的混流式机组。经进一步研究发现：对于水头变幅比大的混流式水轮机，当额定水
下游为最低时出现，它是水轮机结构强度设计时的～项重要数据。
２）最小水头（）：最小水头为上、下游水位中可能同期出现的最小差值。一般为上游水位最
２额定水头选择
２．１额定水头概述
水电站额定水头是水轮机组发额定容量时相应的最小水头，也称临界水头或计算水头。它在水