一个小型水电站的设计
小型水电工程设计规范
第一章总则第1.0.1条小型水力发电站(以下简称水电站)设计，必须认真执行国家的技术经济政策，根据国民经济发展的需要，按照地方水利、电力、航运、木材流送、水产和环境保护等规划的要求，统筹安排，因地制宜，合理利用水资源，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。
第1.0.2条本规范适用于装机容量2.5万kW及以下，机组容量1万kW以下，其中机电部分，适用于机组容量为500～6000kw、出线电压不超过35kV的新建水电站的设计。
第1.0.3条水电站的初步设计，宜在河流(河段或地区)规划和地方电力规划的基础上，根据经审批的设计任务书进行。
对上、下游有影响的河段的开发，应征求相邻地区意见。
第1.0.4条水电站设计，必须认真进行调查、研究、勘测和试验工作，以便取得水文、气象、地形、地质、地震、建材及地方工农业和淹没、移民以及其他国民经济综合利用要求等项基本资料和数据。
第1.0.5条水电站设计，除应符合本规范的规定外，尚应符合现行的有关标准和规范的规定。
第二章水文、水利及水能第一节水文第2.1.1条水电站设计，应收集流域自然地理特性、气象、水文资料，并应进行整理分析，或进行必要的复查和修正。
整理分析的主要内容如下：一、流域和河道特征值；二、实测水文资料中的水尺位置、水尺零点高程、水准基面的变动、水位和流量观测情况、浮标系数的采用、测流断面的冲刷和淤积变化、水位流量关系曲线高、低水部分的延长方法等；三、受水利工程或分洪、决口等因素影响的径流和洪水资料；四、历史洪水、枯水资料。
第2.1.2条水电站的水文计算，应根据工程特点和设计要求，提供下列各项成果的全部或部分内容：一、径流取水口或坝址历年各月(旬、日)平均流量的系列表，年平均流量、时段(旬、日)平均流量频率曲线，指定频率的设计年平均流量及其年内各月(旬、日)平均流量。
二、洪水（包括分期洪水)设计洪峰流量，不同时段设计洪水量及设计洪水过程线。
三、泥沙悬移质的多年平均年输沙量和月分配，典型年月分配，多年平均颗粒级配曲线。
小型水电站的设计与经济性分析
小型水电站的设计与经济性分析一、小型水电站的定义小型水电站，指电站的装机容量小于50000千瓦，一般采用小水头水力发电技术，发电效率高且建设周期较短。
二、小型水电站的设计小型水电站的设计应包括以下几个方面：1、水电站的选址水电站选址应考虑水力资源、电网情况、环境影响等因素。
一般选址在陡峭的山地、瀑布险滩等地形条件下，以确保水的落差和流速。
同时，还需要考虑是否远离城市，是否会对当地的生态环境造成不可逆转的损害。
2、水电站的建筑结构设计水电站的建筑结构设计包括建筑结构和机电设备的设计，需要考虑到运输、安装和维护等方面。
建筑结构的设计应兼顾安全、合理、实用和美观性，机电设备的布置要合理、方便维护。
3、水电站的水电设备选型水电设备的选型应根据水力资源进行选择。
比如，低水头水力发电工作时需要使用小型水轮机，而高水头水力发电则需采用直流发电机和交流发电机等设备。
4、水电站的电力系统设计水电站的电力系统设计包括发电机、变压器等电力设备的选型和布局、电缆敷设等。
还需保持与电网的兼容性，以便于与电网并网，保证电能的稳定输出。
三、小型水电站的经济性分析小型水电站的经济性分析主要涉及水电站的投资和运营收益两方面。
1、水电站的投资成本水电站的投资成本包括工程设备、建设工程、融资成本等方面。
工程设备投资是小型水电站投资中的主要部分，其中初步建设成本所占比重最大。
建设费用包括工程勘察费、设计费、施工安装费、启动试车费等。
融资成本包括融资利息和融资费用等。
2、水电站的年产电量小型水电站的年产电量取决于水力资源和发电机组装机容量等因素。
年发电量的估算是水电站经济性分析的重要依据。
3、水电站的经济效益水电站的经济效益主要包括利润和投资回收期两个方面。
利润是指水电站每年的经营利润，它是通过计算水电站每年的发电量和电价之间的差额得出的。
投资回收期是指全部投资回收所需的时间，它是衡量水电站经济性的重要指标之一。
四、小型水电站的优缺点小型水电站的优点主要包括：1、投资少：相比于大型水电站，小型水电站的占地面积小、建设成本少。
中小型水电站发电系统设计
中小型水电站发电系统设计随着环保意识的不断提升，人们越来越关注可再生能源的开发与利用，其中水能是一种重要的可再生能源。
中小型水电站发电系统是一种广泛使用的技术，它能充分利用水能资源，降低对环境的污染，并且具有发电效率高、反应速度快和运维成本低等优点。
本文将详细介绍中小型水电站发电系统的设计及优化。
一、水电站的构成部分1. 水能转化装置中小型水电站的核心装置为水轮机，它是将水流能够转化为机械能的装置。
水轮机分为垂直轴和水平轴两种，其中垂直轴水轮机由于空间占用面积小，可适应于各种不同的地形，广泛应用于中小型水电站当中。
2. 发电机组发电机是水能转化为电能的关键装置，一般选用同步发电机。
由于水电站电网条件的不同，发电机的额定容量、额定电压、额定电流等参数也需要进行相应的调整。
3. 水流控制装置水流控制装置用于控制水轮机的叶片调整角度，以调整水轮机的叶片角度来实现高效率能量转化并保证水电站能稳定运行。
水流控制装置的主要组成部分有闸门、流量管、进水口、尾水管、调节机构等。
4. 辅助装置中小型水电站的辅助装置包括沟渠、调压水池、导流隧道、发电机集中控制系统、配电系统、监测记录系统等。
二、中小型水电站设计优化中小型水电站的设计应该充分考虑到以下因素：1. 局部水文情况中小型水电站应该在局部水文环境条件下进行设计优化，对水轮机的选型、水能发电机组容量和水流控制装置进行合理选择和规划。
2. 运行要求中小型水电站的运行要求一般包括发电量、功率、起水水位、降差、放水量、水位计算等指标。
在进行设计时要考虑到这些运行要求，并在运行时实时监测和维护这些指标。
3. 安全性能中小型水电站应该在设计阶段考虑到安全性能，控制水能转化装置的安全性能、水电站设备的稳定性等因素。
此外，在电厂的运行和检修过程中也应该注重水电站的安全性能。
4. 经济和环保因素中小型水电站应该在设计时充分考虑到经济和环保因素。
例如，水轮机的选型要匹配当地的水资源，既不能浪费水资源又能充分利用它，同时，生产的电能也要尽量满足社会需求。
溪流小型水电站工程方案
溪流小型水电站工程方案一、项目背景随着全球能源需求的不断增长，清洁能源的需求也日益凸显。
而水力发电被认为是一种清洁、可再生的能源，成为了很多地方发展的重点。
尤其是在山区地区，溪流小型水电站因为其对环境的影响小、建设成本低、维护费用少等优势越来越受到人们的重视。
本文拟就一种溪流小型水电站的工程方案进行详细介绍，以供参考。
二、项目概述1. 项目名称：XXX溪流小型水电站2. 项目地点：XXX省XXX市XXX县3. 项目规模：装机容量1000千瓦4. 项目投资：预计总投资约500万元5. 项目建设周期：预计3年6. 项目利润：预计年利润约200万元7. 项目产值：预计年产值约600万元三、项目建设内容1. 水电站坝址选择根据实地勘察和水文地质资料分析，决定利用XXX溪流的水流量和落差条件，选择适宜的坝址。
同时，对周边环境进行了详细调查，选择了一处对环境影响较小的坝址。
2. 建设方案根据实地踏勘结果和坝址条件，拟定了两种建设方案，分别为木材坝、混凝土坝。
经过比较，最终确定了以混凝土坝为主要方案，因其具有建设周期短、寿命长、维护方便等优势。
3. 电站总体设计水电站拟建为引水式发电站，水源由坝上引水，通过水轮机发电，再将水回河，不会对水生态环境产生明显的影响。
同时，还将配备发电机、变压器、开关设备等电气设备，确保电站正常、稳定运行。
4. 生产建设情况全面规划了工地选址、材料储备、技术人员配备、安全生产等方面的问题。
同时，积极与当地政府、相关部门合作，抓好前期环评、用地审批等手续，确保项目能够顺利进行。
5. 项目运营方案水电站建设完工后，将进行全面的检测和试运行，确保设备稳定运行。
同时，积极与电力局开展接网工作，确保水电站建成后能够顺利并网并发电，达到预期效益。
四、项目优势1. 地理条件优越：项目所在地水资源丰富，具备较好的水流量和水头条件，是放建溪流小型水电站的理想地点。
2. 投资回报率高：水电站建设成本不高，而且运行费用较低，预期年利润率较高，具有良好的经济效益。
如何进行小型水电站的初步设计
如何进行小型水电站的初步设计1．设计图纸部分⑴工程地理位置图；计算电站至县城的距离，输电线路的距离。
⑵工程河流水系图；计算坝址、厂房的集雨面积，河流的长度、坡降。
⑶工程枢纽布置图；计算挡水坝基础数据，地面高程、挡水坝长度等，引水工程的特性数据，并对各段明渠隧洞进行编号且提取高程、长度数值，部分数据制作电子表格。
⑷挡水坝平面布置图；反复计算优化挡水坝的布置方案，上下游水位，防洪水位，校核水位，淹没长度及断面，占用征地面积，弃渣堆放场等。
⑸挡水坝剖面图；查取相关资料，根椐工作经验，初步拟定建筑物的几何尺寸。
⑹明渠、隧洞断面图；先进行水力计算，确定断面尺寸，后计算安全超高，衬砌的厚度，利用CAD命令AREA计算面积，整个设计不可少这一部分数据；⑺压力前池平面布置图；利用程序进行计算各种数据。
⑻压力前池剖面图；先根据前池水位与厂房尾水位的高差计算设计水头，依据压力水管的长度，水电站的设计流量才可画出压力前池剖面图。
2．厂房设计；需要的基础数据，厂房下游设计水位，防洪水位，校核水位，设计水头，设计流量，已拟定的装机，查设备资料，进而确定厂房尺寸；图纸包括：厂房横剖面布置图，厂房平面布置图，厂房下游立视图，各轴立面图，厂房二层平面图，厂房屋顶平面图；下一阶段补技施设计。
3．水机部分；机组技术供水系统图机组排水系统图机组水力监测系统图4．电气部分电气主接线升压站平面布置图升压站剖面图厂用电接线图5．地质部分挡水坝地质剖面图引水隧洞地质剖面图压力前池地质剖面图压力管地质剖面图6．压力水管部分压力管平面布置图压力管纵断面图（1#-N#）7．压力水管镇墩结构图（1#-N#）8．金属结构部分伸缩节装配及零件图（1-2）。
小型水电站电气一次设计
小型水电站电气一次设计摘要在LB水电站的初步设计中，主要介绍了主要电气布线，主要电气设备的选择，布局和接地设计。
该设计是小型水电站电气部分主要部分的初步设计。
该水电站配备了三个水力发电机组，每个机组的容量为65MW。
设计基于中小型水电站的设计规范，其基本原则是确保水电站建设和运营的经济性，可靠性和灵活性。
确定水电站和主配电线的输出电压水平。
主要变压器和工厂变压器以及主要的配电装置选型。
配电装置的选择和布局基于短路的计算，以及水电站避雷接地的简单设计。
关键词：水电站；电气设备选择；电气主接线；短路计算；配电装置一、水电站电气主接线选择结合该水电站接入系统的要求，设备特点，枢纽布局和小型水电站进出系统的布局，水电站电气主接线设计的具体设计原则如下：（1）供电可靠根据电力系统安全稳定运行的原则，在严重的故障情况下，应尽可能减少切机或线路回路的数量。
当发生双重故障时，通常不应切断一个以上的电路和两台发电机组；对断路器或母线进行大修时，不会影响持续供电（发电机出口断路器可与设备同时进行检修）；总之在任何情况下，都不允许整个工厂停电。
（2）运行灵活、检修方便、开停机才做简单鉴于该水电站建于云南山区，应尽量简化主接线，降低电压等级，减少出线回路数量，并尽量减少设备的切换，以减少人为操作事故的发生，同时有利于实现自动化控制。
（3）接线具有灵活性由于水电站的年利用小时数不超过4492h，因此在运行过程中可能会频繁的开关机组，因此必须灵活地适应水电站在电力系统中的作用。
在进行维护时，不应扩大停电范围。
二、主变压器的选择2.1主变压器的容量和台数的选定主变压器是一种重要的电气设备，可从水力发电厂输出电磁能。
它的大小和总数立即危及水电站的输配电工作能力，主要的接线方法和配电装置的结构。
另外，它还应该与诸如传输功率，插座电路的数量，输入和输出电压电平以及访问系统的紧密度等因素有关。
因此，需要仔细考虑和综合分析以确保合理选择。
小型水电站项目建设初步设计报告
【Word版，可自由编辑！】1 综合说明1.1 概况1. 1. 1 工程地理位置xxxxxx水电站（以下简称xx电站）工程位于xx的xx支流上，属于括苍山脉，距县城约11km。
区内山高坡陡，水流湍急，溪床狭窄坡降大，植被覆盖良好，林木茂密。
水能资源蕴藏丰富，是开发水电资源的理想场所。
xx电站坝址以上集雨面积2.24km2，河道长2km，平均坡降7.4%，引水集雨面积4.49km2，合计可利用集雨面积为6.73km2。
电站厂房位于广度乡三亩田村对岸，厂址以上集雨面积为27.25km2，主流长7.71km，河道平均坡降5.6%。
水库总库容23.6万m3，正常库容19.9万m3，电站装机2×500KW。
1. 1. 2 勘测设计过程2005年9月，xxxxxx水电站业主委托我所进行该工程的初步设计报告编制工作。
经过前期的资料准备及随后实地踏勘，并于10月组织测量人员经过近一个月的紧张外业工作，于11月交付测量成果。
随后组织技术人员全面开展设计工作，于2xx年9月完成了《xx县xxxx电站工程初步设计报告》。
1. 1. 3 设计依据本报告的编制依据主要有：1. 仙计投[2005]75号《关于xx县xxxxxx水电站项目建议书的批复》；2 . xx县xxxx电站工程勘测设计委托书；3 . 《小型水电站初步设计报告编制规程》（SL/T179-96）；4 . 《小型水力发电站设计规范》GBJ71-84；5 . 国标《防洪标准》（GB50201-94）；6 . 各专业设计规程规范；7 . 工程测量成果；8 . 87版万分之一地形图；1.2 自然条件1. 2. 1 自然概况本工程位于xx的xx和中央坑支流上，地域上属广度乡管辖。
流域内谷口以上山高坡陡，山峰连绵不断，水系发育，河床狭窄，两岸树木植被覆盖良好。
1. 2. 2 气象条件本流域属亚热带季风气候区，四季分明，气候温和，雨量充沛。
多年平均气温17.2℃，平均无霜期200天，多年平均降雨量1569mm，多年平均迳流深970mm。
小型水电站设计及其经济性分析
小型水电站设计及其经济性分析随着近些年社会经济的不断发展以及全球气候变化问题的日益严峻，人们对新能源的开发和利用越来越关注。
其中，水电作为一种早期发展的清洁能源，在各国的能源结构中占有重要地位。
而相较于大型水电站，小型水电站在可持续性和经济性方面具有更多的优势。
因此，本文将重点探讨小型水电站的设计以及其经济性分析。
一、小型水电站的基本设计小型水电站是指装备容量在100kW以下，且建在不具备大功率水电站建设条件的中小型河流上的水力发电站。
小型水电站的建设主要依靠小流域的水力资源，其发电机组的容量较小，安装也比较灵活，适应性强，运行管理相对较为便捷。
因此，小型水电站广泛应用于拥有水力资源丰富的山区、山地及贫困地区。
1. 设计流量和水头的确定小型水电站的设计流量和水头一般是由当地的水文地质条件以及经济实际所决定。
一般而言，水流量大、水头高的河流更适合建设小型水电站。
而为了确保小型水电站的稳定运行，应该根据河流的季节停水期、汛期和旱水期的不同情况，选择不同的流量调节方式和发电机组类型。
此外，应该结合小型水电站的设计水头和发电机组的安装位置，以调整水流的流速，提高水能利用率。
2. 设备配置和布局设计小型水电站的设备配置和布局设计基本上与大型水电站相同，通常分为进水口、水闸、水轮发电机组、变电站等几部分。
为了确保小型水电站的安全性和可靠性，一般需要配备润滑油冷却机组、渗漏水处理设备和可靠的电缆线路等供应设施。
而根据小型水电站的实际情况，还可以增加一些其他的设施，如水电站大坝、房屋等。
3. 安全措施在小型水电站的设计过程中，安全措施是十分重要的。
主要包括防洪、排砂、承压检验、灾害监测等。
其中防洪是小型水电站最需要注意的问题之一。
由于小型水电站往往建在山区和农村地区，河道及周围环境条件较为恶劣，因此防洪措施具有更为重要的意义。
二、小型水电站的经济性分析小型水电站在贡献可再生能源方面有其显著的优势，同时也具有较高的经济利益。
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工程等别
规模
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
大(1)型
大(2)型
中型
小(1)型
小(2)型
最大过闸流量(m3/s)
≧5000
5000-1000
1000-100
100-20
<20
防护对象的重要性
特别重要
重要
中等
一般
--
根据表1-1可以查的流流沙河闸址的最大过闸流量为2050m3/s，由此数据查表2-1可知流沙河水闸枢纽工程为Ⅱ等大(2)型水利枢纽。
流量
（m3/s）
2050
1766
1666
1500
1333
1100
933
666
96
(2)、闸址的水位流量关系如下图所示。
图1-1 流流沙河水闸闸址水位流量关系曲线
(3)、经东林水库调蓄后，下泄水流含砂量很小，平均含砂量0.55kg/m3。
(4)、非汛期重现期10年和15年的流量见表1-2。
表1-2 11-6月重现期10年和15年的洪水流量
2.3 洪水标准
对于平原区的水闸，可根据水利部批准发布的规范SL-2001进行确定：平原区水闸的洪水标准应根据所在河流流域防洪规定的防洪任务，以近期防洪目标为主，并考虑远景发展要求，按表2-3所列标准综合分析确定。
表2-3平原区水闸洪水标准
水闸级别
1
2
3
4
5
洪水重现期(年)
设计
100-50
50-30
流量
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
10年
306
363
170
110
180
286
300
360
15年
380
316
220
133
280
326
388
430
(5)、根据沙阳站60多年的观测资料，多年平均气温16.8℃；8月份气温最高，月平均30.2℃，1月份最低，月平均2.2℃；最高气温达41.5℃，最低气温-8℃。
闸址上游原有堤防，为了适应建闸后上游水位的太高，要求根据建闸后的上游水位加高堤防。
1.2 水文气象条件
(1)、经上游的东林水库调节后，沙阳闸址的不同频率洪峰流量见表1-1，洪水期一般为每年7—10月。
表1-1 流流沙河闸址不同频率洪峰流量
洪水
频率
0.1%
0.33%
0.5%
1%
2%
5%
10%
25%
75%
(2)、地基土壤设计指标见表1-4。
表1-4 地基土壤设计指标
土类
指标
粗砂
砾质粗砂
中砂
粉质壤土
内摩擦角
--
渗透系数 (cm/s)
--
空隙比e
0.56
0.58
--
0.44
地基承载力[σ](Mpa)
0.3
0.3
0.25
--
变形模量E(Mpa)
30
40
--
--
(3)、回填土可以采用砾质中砂、砾质粗砂、粗砂回填，其重度 、 、 ，内摩擦角 ，粘聚力 。
3
5
4
3
2
1
0
1.3 工程地质和水文地质条件
(1)、闸址地质情况系属第四纪沉积岩，厚度较大，河床两岸滩地为粉质壤土，厚度15m，河床为砾粗砂，厚度17m，下部为粗砂层，厚度11m，基岩为花岗岩。
沿河一带地下水埋藏深度随地形变化，地下水面一般在地表下3m左右。因土质透水性较大，地下水位变化受河道水位影响，丰水期河水补给地下水，地下水位增高；枯水期地下水补给河水，地下水位比较低。
(6)、多年平均风速4.8m/s，汛期多年最大风速平均值为12m/s。
(7)、根据沙阳气象记录，日降雨量大于5mm的降雨天数见表1-3。
表1-3 各月日降雨量大于5mm的天数
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
平均天数
3
3
4
5
6
6
9
8
8
4
3
2
最多天数
5
7
8
9
10
11
12
14
12
8
6
6
最少天数
0
1
2
2
2
1、工程概况
1.1 工程概述
流沙河枢纽是流沙河上拟建的一座闸枢纽工程，位于沙县南部，距离市区10km。流沙河全长139km，流域面积385km2。
闸址上游25km处的流沙河上建有综合利用的东林水利枢纽，其总库容为1.4亿m3,每年下泄水量4.94亿m3,其中除工业用水1.8亿m3外，其余全部可供灌溉，为满足两岸灌区取水的要求，拟建流沙河沙县水闸以抬高河道水位。东林与沙阳闸址之间，河道宽度一般在150300m之间，闸址处的河道宽250m，除沿河因洪水泛滥，地形起伏不平以外，其余大多地势平坦，南北向地面坡降为1/2500—1/3500，东西向为1/2000—1/4000。
2.2 建筑物级别划分
水闸枢纽中的水工建筑物应根据其所属枢纽工程的等别、作用和重要性划分级别，其级别应按表2-2确定。
表2-2 水闸枢纽建筑物级别划分
工程等别
永久性建筑物级别
临时性建筑物级别
主要建筑物
次要建筑物
Ⅰ
1
3
4
Ⅱ
2
3
4
Ⅲ
3
4
5
Ⅳ
4
5
5
Ⅴ
5
5
-
由工程等别来确定建筑物的级别，因为流沙河水闸属于Ⅱ等水利枢纽，所以根据表2-2可知水闸枢纽中永久建筑物为2级建筑物，次要建筑物为3级建筑物，临时性建筑物为4级建筑物。
30-20
20-10
10
校核
300-200
200-100
100-50
50-30
30-20
平原地区水闸闸下消能防冲的洪水标准应与该水闸的洪水标准一致，并应考虑泄放小于消能防冲设计洪水标准的流量时可能出现的不利情况。
根据水闸级别为2级，所以对应的洪水标准如下，设计情况下取50年一遇，校核情况下取100年一遇，根据表1-1和图1-1资料可以求出设计及校核所对应的洪水频率下相关的流量和上、下游水位，上游水位是在相对应下游水位基础上加上20cm，所得结果如表2-4所示。
1.5 灌溉渠道设计成果
渠道渠底高程32.0m，最大引水流量：两个灌区引水流量均为8m3/s,灌溉正常挡水位135.50m。
2、水闸等级划分和洪水标准
2.1 工程等别划分
水闸的等级划分是进行水闸设计的基本前提条件之一，大家可以根据自己条件查阅水闸设计规范或参考水工建筑物教材进行确定。流沙河水闸属于平原区的水闸，也可按表2-1进行确定。
(2)、混凝土骨料 闸址下游2.5~4.0km的河滩砂砾石可作混凝土骨料。
(3)、土料 闸址上游1~2km有壤土，其物理力学性质参数与闸址的粉质壤土大体相当，数量月80万方。
(4)、其他水泥、钢材、木材须由外地购买。
(5)、有公路和铁路从闸址附近经过，交通便利。
(6)、闸上应修交通桥，以供农用车辆通过。
(4)、混凝土与各种土壤的摩擦系数见表1-5。
表1-5 混凝土与各种土壤的摩擦系数
摩擦系数
粘土
中砂
粗砂
砾质粗砂
混凝土
0.28
0.45
0.48
0.49
(5)、本地区地震烈度为6度。
1.4 建筑材料及交通运输
(1)、石料 闸址位于平原地区，山丘少，石料须从外地运来，离闸址20km的陈相山、高子岗两石料场可供应石料，其抗压强度为30Mpa左右，重度为25.5~27.47kN/m3左右，石料场距离公路约1km。