农村小水电站的设计(1)
综述山区农村小水电站水轮机选型和设计
综述山区农村小水电站水轮机选型和设计
综述山区农村小水电站水轮机的选型和设计
摘要：本文以我国农村小水电站的现状为基础，根据山区农村小水电站的特点结合管理工作经验对水电站的规划和设计方面进行论述。
概述了农村小水电站如何根据地理条件和水文地质条件，合理规划，选择适宜的装机容量，保证运行后的效益。
关键词：山区农村；总布置；小水电站；主要建筑物；设计；方案
引言：我国已建山区农村小水电站具有以下一些特点：（1）总体运行调节能力低，机组装机容量比较小，水头高低利用参差不齐的情况；（2）运行管理人员的技术水平普遍较低；（3）随着农村经济的发展，人们的生活方式发生着日新月异的变化，电力需求不断增大，山区农村小水电是加快农村地区经济发展、提高农民生活水平的重要途径。
大力发展农村小水电，实施小水电代柴代煤，促进退耕还林还湖还草，促进江河治理，改善农业基础设施，改善生态，保护环境，为可持续发展战略服务。
一、成因及分析
山区农村小水电站有的建成年代早，在设计时不同程度存在一些不合理因素。
主要表现在以下几个方面：①装机容量偏小，没有经过精确计算，影响了发电效率。
②水轮发电机组选型不当，发电模式不合理。
③励磁系统不能适应并网运行。
④水能资源利用率低，水电站的经济效益低。
通过仔细调查，分析出以下4点原因：①在设计时没有充分的掌。
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）。
一个小型水电站的设计
360
(5)、根据沙阳站60多年的观测资料，多年平均气温16.8°C；8月份气温最 高，月平均30. 2°C，1月份最低，月平均2.2°C；最高气温达41.5°C，最低气温-8°C。
(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5imn的降雨天数见表1-3。
5.3防渗排水布置31
5.4消能防冲布置32
5.5两岸连接布置32
6、水力设计33
6.1水闸的消能防冲33
6.1.1消力池结构计算33
6.1.2海漫的结构计算36
6.1.3防冲槽38
6.2闸门控制方式的拟定38
7、水闸的防渗设计41
7.1设计任务41
7.2闸基的防渗长度41
7.3渗流计算42
7.4滤层设计47
表1-3各月日降雨畳大于5mm的夭数
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
11
12
8
6
6
最少天数
0
1
2
2
2
3
5
1
3
2
1
0
1.3
(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。
小水电站电气部分初步设计
第一篇设计说明书1 原始资料分析1.1 建站目的为了利用某地区水力资源和满足周围用电需要，拟建一个小水电站，向周围地区供电，并将电能输送到离本站8kM的变电所（该所有35kV、110kV两种电压等级）与系统相联。
1.2 拟建水电站情况发电机：额定电压：6.3kV，额定容量4*1.5万kW，额定功率因素0.8，电抗X=0.38,X'=0.35,X"=0.32。
丰水年每台机组满载运行90天，2台机组满载运行140天，1台机组满载运行30天，其余100天不发电。
系统：水电站通过两回35kV线路与系统相联，系统容量20000MV A，Xs=0.35。
自然条件：年最高气温45º；年最低气温-6º；年平均气温20º。
出线方向：35kV向西1.3 负荷资料35kV回路6回，其中备用1回。
其中表1.1为35kV负荷出线概况。
表1.1 35kV负荷出线表名称最大负荷（MW）最大负荷功率因素最小负荷（MW）最小负荷功率因素回路数线路长度（kM)氮肥厂 6 0.89 4 0.93 1 3 炼油厂 5 0.89 3 0.93 1 3 化工厂7 0.89 3 0.93 1 2 变电所 2 8站用电率小于5%。
其中0.4kV负荷如表1.2。
表1.2 0.4kV负荷出线表名称单台最大容量(kW) 数量运行方式电动机10 66台连续经常充电电机25 2台连续不经常载波室 2 1 连续经常生活用电200 2个生活区经常其他100其余站用负荷为6.3kV，其中2回线至4kM外的大坝（最大容量1000kW，功率因素0.8），2回线至外船闸（最大容量1200kW),1回线备用。
1.4 设计任务本次设计的主要任务是针对原始资料设计一个小水电站，对其一次和二次部分进行电气设计。
一次部分包括：选择供电可靠性高，维修方便，最经济的主接线，并对其高压设备经行选择和校验；二次部分为对其发电机、变压器、母线和出线进行继电保护设计。
水电站厂房设计(1)
水电站厂房设计1. 引言水电站厂房是水电站工程中至关重要的组成部分，负责承载水电设备和机械设备，保障水电发电的正常运行。
因此，在水电站工程建设过程中，水电站厂房设计必须可靠、安全，兼顾经济性和环保性。
本文将介绍水电站厂房设计的重要性、设计内容和要点，以及常见的设计方案和优化措施。
2. 设计内容和要点2.1 设计目标水电站厂房设计的主要目标是确保厂房结构的稳定性和安全性，以及满足水电设备和机械设备的布置需求。
设计需要考虑到厂房的承载能力、防震性能、通风与采光、防水防潮、防火等方面。
2.2 结构设计水电站厂房的结构设计需要考虑到承重墙、梁、柱和地基设计。
这些设计需要满足国家相关标准和规范的要求，确保厂房结构的稳定性和安全性。
此外，为了提高结构的抗震能力，需要采取一定的抗震措施，如设置抗震支撑结构和增加钢筋混凝土墙体厚度等。
2.3 通风与采光设计为了保证厂房内空气的流通和员工的工作环境，水电站厂房需要进行通风与采光设计。
设计人员需要考虑到机械通风设备的布置和通风管道的设计，确保良好的空气质量和温度控制。
此外，为了提供足够的自然光照，需要合理设置窗户和天窗。
2.4 防水防潮设计水电站厂房常常需要面对水的侵入和湿气的渗透。
因此，在设计过程中需要考虑到防水和防潮措施，如选择合适的防水材料、设立防水层等。
此外，需要合理设置防潮设备，如风干设备和湿度控制设备，确保厂房内干燥。
2.5 防火设计水电站厂房中常常储存有大量的燃油和液体燃料，因此，在设计过程中需要考虑到防火措施。
设计人员需要合理设置消防设备和防火墙，确保在突发火灾情况下能够迅速进行灭火和疏散。
3. 设计方案和优化措施3.1 常见设计方案•钢筋混凝土厂房：利用钢筋混凝土材料搭建厂房结构，具有稳定性好、抗震性能高、耐久性强的特点。
•钢结构厂房：利用钢结构搭建厂房结构，具有施工周期短、重量轻、适应性强的特点。
•砖混结构厂房：利用砖、石等材料搭建厂房结构，具有成本低、施工方便的特点。
一个小型水电站的设计
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
浅述山区农村小水电站设计
浅述山区农村小水电站设计摘要：笔者就山区农村小水电站的特点, 综合从事多年农村水利水电规划、设计、建设和管理工作经验,对山区农村小水电站设计方面进行论述。
关键词：电站设计；装机容量；水能资源；合理开发Abstract: This article explores the small hydropower station design aspects in the rural mountainous area, from its characteristics and the author’s years of the rural water conservancy and hydropower planning, design, construction and management experience.Key words: power plant design; installed capacity; hydropower resources; reasonable development中图分类号: TV73文献标识码:A文章编号：2095-2104（2012）1、装机容量确定装机容量是水电站中主要的参数之一, 其重要关系着水电站的规模及水能资源的合理开发等等问题。
如装机容量选用过大,会造成投资的增加、设备利用率低等问题;如选用过小,水能资源就得不到充分利用。
因此，选择经济合理的装机容量是水电站规划设计的重要环节。
装机容量一般是结合水能计算成果经动能经济计算最后确定,这对于山区农村小水电站来说显得过于复杂,且常使电站装机容量偏小。
本文推荐采用装机容量年利用小时法,即以一个预先确定的合适装机容量年利用小时数来控制装机容量确定的合理性。
装机容量年利用小时数(h年)是指水电站以装机容量(N装)满载运行发出多年平均年发电量(E年)的小时数,计算公式为h年=E年/N装。
农村小水电站装机容量确定步骤如下:1.1进行水能计算,求出保证出力Np和保证电能Ep。
农村小水电站的设计
农村小水电站的设计【摘要】农村小水电站是为满足农村地区电力需求而设计的一种发电设施。
本文从选址设计、水力设计、发电设备设计、电力传输设计和安全设计等方面进行了详细介绍。
选址设计需要充分考虑水流量和水头等条件，以确保发电效率和可靠性。
水力设计是确定水轮机类型和参数的重要步骤。
发电设备设计要根据实际情况选择适合的发电机组和控制系统。
电力传输设计则涉及输电线路的敷设和维护。
安全设计是保障人员和设备安全运行的关键。
农村小水电站的设计不仅能提高农村电力供应水平，还能推动当地经济发展。
未来，随着技术的不断创新与进步，农村小水电站设计将朝着更加智能化和环保化的方向发展。
【关键词】农村小水电站、设计、选址、水力、发电设备、电力传输、安全设计、重要性、发展方向1. 引言1.1 农村小水电站的设计概述农村小水电站是指利用小型水力资源对农村地区进行供电的发电设施。
设计一座农村小水电站需要考虑到各种因素，包括选址、水力设计、发电设备设计、电力传输设计和安全设计。
农村小水电站通常建设在山区或河流附近，利用水流的动能转换成电能进行发电。
对于农村地区来说，小水电站的建设不仅可以提供电力供应，还可以促进当地经济发展和改善居民生活水平。
在设计农村小水电站时，需要充分考虑选址问题，选择水资源充沛、水位稳定的地方建设，以确保发电效率和稳定性。
水力设计是农村小水电站设计的核心，需要合理利用水的动能，设计合适的水轮机和水利设施。
发电设备设计包括发电机组和控制系统，需要根据实际需求选择合适的设备，保证发电效率和稳定性。
电力传输设计则需要考虑如何将发电的电能输送到需要供电的地方，确保供电的可靠性和安全性。
安全设计也是农村小水电站设计中非常重要的一环，需要考虑到水电站的安全性、防灾防洪等问题，保障水电站及周边地区的安全。
设计一座农村小水电站需要综合考虑各种因素，确保水电站的稳定运行和安全性。
随着技术的不断发展和进步，农村小水电站的设计也在不断完善，为农村地区提供可靠的电力供应，为当地经济发展和居民生活带来便利。
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农村小水电站的设计(1)
摘要：该文针对农村小水电站“机组容量小、设备供应困难、运行人员文化技术水平相对较低”等特点，介绍了水轮机的选择、电气主接线的拟定、电气测量和同期装置及保护装置的设计等有关问题。
关键词：小水电站；设计；经验
1水轮机的选择
水轮机是水电站一个十分重要的设备，水流的动能和势能转换成机械能就是通过水轮机来实现的。
水轮机选择合理与否，直接影响到机组的效率和运行的安全性、经济性。
机组台数的选择
农村小水电站机组台数与电站的投资、运行维护费用、发电效益以及运行人员的组织管理等有着密切的关系。
通过多年设计和运行经验表明：农村小水电站机组台数一般为1～4台，且型号应尽量相同，以利于零部件通用和维修管理方便，其中每座电站2台机组居多。
水轮机型号的选择
水轮机型号的选择合理与否，直接影响到水轮机的运行效率、汽蚀和振动等。
选择型号时，既要考虑水轮机生产厂家的技术水平和运输的方便程度，又要确保水轮机常处于较优的运行工况，即尽量处于水轮机运转特性曲线图的高效区。
尤其是机组运行时，水头的变化不要超过水轮机性能表的水
头范围，否则会加剧水轮机汽蚀和振动，降低水轮机效率。
机组安装高程的确定
水轮机的安装高程不能超过水轮机允许的最大吸出高度，否则会引起水轮机转轮的汽蚀、振动等不良现象，因而缩短机组的运行寿命。
（1）卧式机组：▽安=Z下hs-▽/900-D/2
（2）立式机组：▽安=Z下hs-▽/900
式中Z下——尾水渠最低水位（m）；
hs——水轮机理论吸出高度（m），查水轮机应用
范围图及hs=f曲线；
D——水轮机转轮直径（m）；
▽——水电站厂房所在地的海拔高程（m）。
为了消除或减轻水轮机汽蚀，可将计算出的▽安降低～确定安装高程。
2电气主接线的拟定
小水电站的电气主接线是运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据之一。
农村小水电站装机容量往往有限，一般装机台数不超过4台，相应电站的电压等级和回路数以及主变的台数都应较少。
考虑到小水电站（尤其是单机100kW 以下的微型电站）的机电设备供应比较困难，运行和管理人员的文化、业务素质普遍较差，从进站到熟练掌握操作、检修、处理故障及优化运行等也有一个过程。
因此，农村小水
电站的电气主接线在满足基本要求的前提下，应力求采用简单、清晰而又符合实际需要的接线形式。
对于1台机组，宜采用发电机—变压器组单元接线；对于2～3台机组，宜采用单母线不分段接线，共用1台主变；对于4台机组，宜采用2台主变用隔离开关进行单母线分段，以提高运行的灵活性。
3电气测量及同期装置
并入电网运行的小水电站电气测量应包括：三相交流电流、三相交流电压（使用换相断路器和1只电压表测量三相电压）、有功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能、励磁电流和励磁电压等的监视和测量。
发电机的测量、监视表计、断路器、互感器及保护装置等装在控制屏上（发电机控制屏）；电网的表计、断路器、同期装置等装在同期屏上（总屏）。
4保护装置
农村小水电站主保护装置的配置应在满足继电保护基本要求的前提下，力求简单可行、维护检修方便、造价低及运行人员容易掌握等。
过电流保护
单机750kW以下的机组，可以采用自动空气断路器的过电流脱扣器作为过流及短路保护，其动作整定值可以通过调整衔铁弹簧拉力来整定，整定值一般为发电机额定电流的～
倍。
为了提高保护的可靠性，还可采用过流继电器配合空气断路器欠压脱扣器作过流及短路保护，继电器线圈电源取自发电机中性点的1组（3只）电流互感器，继电器动作值亦按发电机额定电流的～倍整定。
原理：当发电机出现短路故障时，通过过流继电器线圈的电流超过其动作值，过流继电器常闭接点断开，空气断路器失压线圈失电而释放，跳开空气断路器主触头，切除故障元件——发电机。
欠压保护
当电网停电时，由于线路上的用电负荷大于发电机容量，此时电压大幅度降低，空气断路器欠压线圈欠压而释放，跳开空气断路器，以防电网来电造成非同期并列。
水阻保护
当发电机因某种原因突然甩负荷后，机组转速会迅速升高，这种现象叫飞逸。
如果不及时关闭调速器和励磁，可能造成事故。
一般未采用电动调速的农村小水电站可利用三相水阻器作为该保护的负荷。
水阻器容量按被保护机组额定功率的70%～80%左右考虑。
如果水阻容量过大，机组甩负荷瞬间，将对机组产生较大的冲击电流和制动力，影响机组的稳定，严重时可能造成机组基础松动。
反之，如果水阻容量过小，达不到抑制机组飞逸转速的目的。
水阻器采用角钢或钢板制成三相星型、三
角型均可。
对于单机125kW及以下的电站，水阻池内空，以长为机组台数×（～1）m，宽为（～1）m，深为～m为宜，同时考虑机组容量大小，应在短时间内（如3～5min）不致于将池中的水煮沸。
在调试水阻负荷大小时，应在水中逐渐施加水阻剂，调试水阻负荷，直到达到要求为止。
变压器过载、短路保护
变压器高压侧采用跌落式熔断器（或SN10-10型少油断路器）作过载、短路保护。
运行经验表明，额定电压为6～10kV的跌落式熔断器只能用在560kVA及以下的变压器,额定电压为10kV的跌落式熔断器只能用在750kVA及以下的变压器。
当变压器容量超过750kVA时，应采用油断路器。
跌落式熔断器熔丝按下列公式选择：
当Se＜100kVA时，熔丝额定电流=（2～）×高压侧额定电流；当Se≥100kVA时，熔丝额定电流=（～2）×高压侧额定电流。
变压器的防雷保护
由于变压器上可能出现正、逆变换波的过电压，为了防止雷击线路和变压器，对Y/Y、Y/Y0接线的变压器，均应在其高低压侧各装设1组（3只）阀型避雷器FS-10和。
避雷器越靠近变压器安装，防雷效果越好，可以将高低压侧避雷
器安装在变压器顶盖边上，再将变压器外壳、避雷器引下线和变压器中性点连接在一起后，三者共同接地。
一般接地引下线采用T-16线或GJ-25线。
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