水电站设计计算书
水电站课程设计任务书及指导书--引水系统
水电站课程设计任务书及指导书引水式水电站引水系统设计（供水工专业用）水利工程系2019.05.01设计任务书一目的和作用课程设计是工科院校学生在校期间一个较为全面性、总结性、实践性的教学环节。
它是学生运用所学知识和技能，解决某一工程问题的一项尝试。
通过本次课程设计使学生巩固、联系、充实、加深、扩大所学基本理论和专业知识，并使之系统化；培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神；培养学生初步掌握工程设计工作的流程和方法，在设计、计算、绘图、编写设计文件等方面得到一定的锻炼和提高。
二基本资料梯级开发的红旗引水式水电站，电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。
电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。
该电站水库库容较小，不担任下游防洪任务，工程按二等Ⅱ级标准设计。
经比较分析，该电站坝型采用混凝土重力坝，厂房型式为引水式，安装4台水轮发电机组。
引水系统的布置应考虑地形、地址、水力及施工条件，考虑到常规施工技术条件，引水隧洞洞泾不宜超过12m。
因此，引水系统采用两条引水隧洞，在隧洞末端各设置一个调压室，从每个调压室又各伸出两条压力管道，分别给4台机组供水。
供水方式为单元供水，管道轴线与厂房轴线相垂直，水流平顺，水头损失小。
经水能分析，该电站有关动能指标为：水库调节性能年调节装机容量 16万kw （4台×4万kw）水轮机型号HL240 额定转速107.1r/min校核洪水位（0.1%）194.7m 设计洪水位（1%）191.7m正常蓄水位191.5m 死水位190m最大工作水头38.1 m 加权平均水头36.2 m设计水头36.2 m 最小工作水头34.6 m平均尾水位152.0 m 设计尾水位150.0 m发电机效率 96%-98%单机最大引用流量 Q max=124.91m3/s引水系统长度约800m三试根据上述资料，对该电站进行引水系统的设计，具体包括进水口、引水隧洞、调压室及压力管道等建筑物的布置设计与水电站的调节保证计算等内容。
重力坝坝顶超高计算书实用标准格式
标准文档混凝土重力坝坝顶超高计算书标准格式工程设计分院坝工室2006.3.核定：审查：校核：编写：——水电站工程（或水库工程、水利枢纽工程）混凝土重力坝坝顶高程计算书1 计算说明1.1 适用范围（设计阶段）本计算书仅适用于工程设计阶段的（坝型）坝顶超高/高程计算。
1.2 工程概况工程位于省市（县）的江（河）上。
该工程是以为主，兼顾、、等综合利用的水利水电枢纽工程。
本工程规划设计阶段（或预可行性研究阶段，可行性研究阶段/初步设计阶段，招标设计阶段）设计报告已于年月经审查通过。
水库总库容×108m3，有效库容×108m3，死库容×108m3；灌溉面积亩；水电站装机容量MW，多年平均发电量×108 kW·h，保证出力MW。
选定坝址为，选定坝型为。
根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003，工程等别为等型工程，拦河坝为级永久水工建筑物。
（因拦河大坝坝高已超过其规定的高度，拦河坝应提高级，按级建筑物设计。
）1.3 计算目的和要求通过混凝土重力坝坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位高差的计算，以确定防浪墙顶高程和大坝高度，为坝体断面设计及坝体工程量计算提供可靠的依据。
1.4 计算原则和方法1.4.1 计算原则(1)坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位的高差，包括最大浪高、波浪中心线至水库静水位的高度和安全超高。
(2)确定的坝顶高程不得低于水库正常蓄水位及设计洪水位。
(3)坝顶高程的确定尚需考虑枢纽中其他建筑物(如船闸坝顶桥下通航净空) 对坝顶高程的要求。
1.4.2 计算方法因选定坝型为（混凝土重力坝），防浪墙顶在水库静水位以上的高差按《混凝土重力坝设计规范》DL 5108-1999式(11.1.1)计算，即：∆h=h1%+h z+h c式中，∆h—防浪墙顶至水库静水位的高差，m；h1%—浪高，m；h z−波浪中心线至水库静水位的高度，m；h c−安全超高，m。
水轮机计算部分
D1
7
转速计算值介于发电机同步转速 107.1r/min 和 100r/min 之间。
（1-4）
2
（《水轮机》P165）
（3）效率 的计算：
查表，得
HL240
型水轮机模型参数：转轮直径
D 1m
=
0.35
m，最优工况下的最高
效率 mo = 0.92。则可求出原型效率为：
max 1 (1mo)5
D1m D1
g
（1-15）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77r/min。取最优单位转速 n110 与出 力限制线交点的单位流量为设计工况点的单位流量，则 Q11r = 1.098 m3/s，对应的模型效 率 m = 0.895。暂取效率修正值△ = 0.03，则设计工况下原型水轮机效率 = m +△ =
（备注：《水轮机》 P371） 1.3.2 对 HL240 型水轮机工作点的检查和修正 I 方案：6 台机组，单机 41.7 万千瓦。水轮机基本参数计算： (1)转轮直径 D1 的计算： 水轮机额定出力
Pt
nG
g
417000 0.98
425510（KW）
（1-2）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77（r/min）。取最优单位转速 n110 与
（1-20）
Qr Q11r D12 Hr 1.0986.52 94 442.4 （m3/s） （5）几何吸出高度 Hs 的计算：
（1-21）
在设计工况下，模型水轮机的空化系数 m = 0.114
(《水轮机》P321)
查《水轮机》图 3-7，得 = 0.02。
则吸出高度 H s 为：
(完整word版)4×50MW水电站电气部分设计
(完整word版)4×50MW水电站电气部分设计本科毕业设计（论文）4×50MW水电站电气部分设计XXX指导教师XXXX专业年级电气工程及其自动化学号XXXXX二〇一二年十二月中国昆明摘要本设计为4×50MW 的水力发电厂的电气部分（发电机、变压器、电气一次主接线及屋外升压站配电装置等）进行初步设计，初步设计内容包含屋外升压站所电气设计，新建4×50MW的水电厂，分为三个电压等级。
以一回220Kv电压等级的架空线路输入系统，两回110Kv电压等级的架空线路供地方用电，10Kv系统为水电厂自用电。
220Kv采用单母线接线，110Kv侧采用单母线分段接线，安装两台SFPS7-120000∕220三绕组变压器。
通过对原始资料的详细分析，并结合设计任务书的要求，进行了电气主接线方案的技术经济比较；地区负荷的设计计算；短路电流计算；主要导体和电器设备的选择和校验；配电装置、防雷设计、继电保护规划设计，最后编制了设计说明并绘制了主接线。
通过对此次设计的训练，进一步巩固加深了所学的专业基础知识和专业技能，培养了使用规范化手册、规程等基本工作实践能力。
关键词：水电站电气主接线短路电流设备选型防雷继电保护前言1.1设计目的和意义一、毕业设计的目的和意义毕业设计是在完成全部专业课基础上进行的最后一个实现培养目标的一个重要教学环节，是培养学生综合素质和工程实践能力的教育过程，对学生的思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能力具有深远的影响。
通过前期对专业课的学习以及实习活动，使其对电能的生产、分配和输送过程有了全面的了解，但对电厂接入系统的方式，短路电流的计算、电气设备以及载流导体的选择以及配置情况只停留在理论水平。
通过毕业设计应达到以下要求：1、所以通过毕业设计的训练，进一步巩固和加深所学的理论知识、基本技能，使之系统化和综合化。
2、培养我们独立工作，独立思考并运用所学的知识解决实际工程技术问题的能力。
水电站水能计算
（4）检修备用容量。如果系统容量中没有足够的空闲容量，难以安排机组检修，就要设置一定的 检修备用容量，但石板情况下，力求不设或者少设置此部分备用。
（5）重复容量。在寻常年份，都会有水量富余，若仅以必须容量工作会产生大量弃水。为了利用 次部分水量来发电，只需要增加一部分电机容量，而不增大坝等水工建筑物的投资，这部分容量 并非保证电力系统政策供电所必需的，故称为重复容量。在设置重复容量的电力系统中，系统 的总装机容量就是必需容量与重复容量之和。
工程规划阶段，一般是先要拟定几个正常蓄水位方案，针对每一个方案 去求装机容量、保证出力、多年平均发电量和有利的死水位等指标，这也是 水能计算的主要任务。
1.确定水电站的动能指标，主要是保证出力、多年平均发电量、装机容量； 2.确定水库的特征水位，正常蓄水位和死水位等； 3.选定机电设备，水轮机组等； 4.经济评价
p n 1 [E (n 1E n)/E n] 10 % 0 为第n年到第（n+1）
年的增长率。其中E为发电量，有此式可以推出；
E n 1 E n (1 p n 1 )和 P (nE n 1 /E 1 1 ) 1% 00
设计负荷水平年:电力负荷总是随着国民经济的发展而逐年增长的，在规划设计水电站时， 考虑电力系统远景负荷的发展水平，与此负荷水平相适应的年份称为电力负荷水平年。
年负荷图。
❖ 日负荷图
日负荷图反映的 是一天之内电力 负荷的变化过程 线。日负荷图有 三个特征数值： 日最大负荷、日 均负荷和日最小 负荷。
为便于利用日 负荷图进行动能 计算，常需要事 先绘制日电能累
计曲线。
水工隧洞优化设计计算书
式（1.1）
式（1.2）
式（1.3）
式中h—当 =20～250时，为累计频率5%的波高h5%；当 =250～1000时，为累计频率10%的波高h10%。g为9.8 m/s2。Cth=(e^x+e^-x)/(e^x-e^-x)。
v0为计算风速，m/s。设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。设计洪水位时，采用多年平均最大风速的1.5倍即 ；校核洪水位时，采用多年平均最大风速12.7m/s。
1.00
0.200
0.200
12.522
出口断面
140.63
1.00
12.522
总和
0.662
96.57
0.145
12
13
14
15
16
17
vi2/2g
(m)
hji=(4)*(12)
(m)
hfi=(9)*(12)
(m)
Hwi
(m)
H=水位-出口底板高层-hwi（m）
zi+pi/γ=Hi-v2/2g(m)
根据《混凝土重力坝设计规范（SL319-2005）》规定:非溢流坝段的基本断面呈三角形，其顶点宜在坝顶附近。基本断面上部设坝顶结构。坝体的上游面可为铅直面、斜面或折面。实体重力坝上游坝坡铅直。下游坝坡可采用一个或几个坡度，应根据稳定和应力要求并结合上游坝坡同时选定。下游坝坡宜采用1∶0.6～1∶0.8，下游坝坡取1：0.75。
坝前水深H=正常蓄水位-河床底高程=718.00-674.5=43.5 m
此时 =9.8*218.7/12.72=13.29m为累计频率为5%的坡高
校核洪水位时沿风向的地址剖面面积S=2958.3072m2，
-第3章水电站水能计算4-7节
四.限制出力线绘制方法
• 作用：使允许破坏的那些特枯年供水不至
于完全中断，以免水电站突然大量降低供 电。 • 目的：提前限制供水，逐步减低其供水量。 • 绘制方法：可用绘制防破坏线相同的那些 来水年份，以顺时序按保证出力操作，并 取下包线即可。
第六节 无调节水电站水能计算
• 对于无调节水电站，因无调节库容来调蓄
• 根据上面这张表，可以画出重复容量年持
续曲线。（见下图） • 图中h经济为经济利用小时数，计算方法见下 一张。
重复容量动能经济计算
• 假设额外设置重复容量为△N重，平均每年
工作为h经济小时，则每年生产电能为： △E= △ N重h经济 水电站总支出为： △ N重K水（1+PT抵 ） 火电站总支出为：α△ N重h经济（K燃+uT抵） 比较上面两式，只有当前者小于后者时， 增加水电站重复容量才有利，即： h经济≥ K水（1+PT抵 ）/ α（K燃+uT抵）
多年调节水电站工作容量的选择： 多年调节水电站计算方法和年调节一样， 先绘制工作容量与相应全年电能关系曲线， 再由水电站保证电能值查得相应的工作容 量。
2.重复容量选择
• 在洪水期，为了减小弃水，提高径流利用
率，加大电站装机容量，以代替火电站电 能，节约煤耗。 • 设置重复容量是否经济合理，一方面看弃 水量利用程度，另一方面同替代煤耗的经 济性有关。
第七节 抽水蓄能电站简述
• 概念：指利用单向或可逆式水泵在系统负
荷低落把大量的水抽到高处储蓄起来，供 以后电力系统负荷高峰时补充用电之需， 这种装置称抽水蓄能电站，也叫水力蓄能 电站。 • 分类：季节性蓄能和昼夜间蓄能。
• 分析：从能量的角度来说，这种形式的电
站显然是亏损的（蓄放之间的能量损耗）； 但从经济的角度来说，它却是可以盈利的。 （低进高出）
抽水蓄能电站布置方案选择及上游调压室涌浪计算-计算书
目录：1.抽水蓄能电站基本参数 (4)1.1特征水头计算 (4)2挡水、泄水建筑物基本尺寸计算 (5)2.1防浪墙顶高程的计算 (5)2.1.1工况一 (5)2.1.1.1计算风速 (5)2.1.1.2波浪要素计算 (5)2.1.1.3最大波浪爬高计算 (6)2.1.1.4最大风浪雍高计算 (7)2.1.1.5坝顶防浪墙高程计算 (7)2.1.2工况二 (7)2.1.2.1计算风速 (7)2.1.2.2波浪要素计算 (8)2.1.2.3最大波浪爬高计算 (8)2.1.2.4最大风浪雍高计算 (10)2.1.2.5坝顶防浪墙高程计算 (10)2.1.3工况三 (10)2.1.3.1计算风速 (10)2.1.3.2波浪要素计算 (10)2.1.3.3最大波浪爬高计算 (11)2.1.3.4最大风浪雍高计算 (12)2.1.3.5坝顶防浪墙高程计算 (12)2.1.4工况四 (12)2.1.4.1计算风速 (13)2.1.4.2波浪要素计算 (13)2.1.4.3最大波浪爬高计算 (14)2.1.4.4最大风浪雍高计算 (15)2.1.4.5坝顶防浪墙高程计算 (15)2.2泄水建筑物截面尺寸 (15)3水电站引水建筑物 (16)3.1输水系统布置 (16)3.2输水系统各组成建筑物设计 (16)3.2.1引水隧洞 (16)3.2.2压力管道 (16)3.2.3 尾水隧洞 (17)3.3上下库进出水口 (17)3.3.1进出水口位置选择 (17)3.3.2进出水口的轮廓尺寸确定 (18)3.3.2.1隧洞直径 (18)3.3.2.2进/出水口的参数 (18)3.4调压室 (20)4.电站部分参数计算 (21)4.1水泵水轮机参数的计算 (21)4.1.1水泵水轮机的额定出力N r (21)4.1.2水泵水轮机的最大引用流量Q (21)4.1.3水泵水轮机的性能参数计算 (21)4.1.4水泵水轮机主要尺寸和重量估算 (24)4.2蜗壳与尾水管 (25)4.2.1 蜗壳尺寸 (25)4.2.2 尾水管尺寸 (26)4.3发电电动机的类型选择 (27)4.3.1 电动发电机外形尺寸 (27)4.3.2 外形尺寸估算 (28)4.3.2.1平面尺寸估算 (28)4.3.2.2 轴向尺寸计算 (29)4.3.3 发电机重量估算 (30)4.4调速设备选择 (30)4.4.1 调速功计算 (30)4.4.2 接力器选择 (30)4.4.2.1接力器直径的计算 (30)4.4.2.2接力器最大行程计算 (31)4.4.2.3接力器容积计算 (31)4.4.2.4 主配压阀直径计算 (31)4.4.3 油压装置 (32)4.5进水阀的选择 (33)4.6主厂房主要尺寸的拟定 (33)4.6.1 高度方向尺寸的确定 (33)4.6.2宽度方向尺寸的确定 (34)4.6.3长度方向尺寸的确定 (35)4.6.4.1.机组段长度 (35)4.6.4.2 端机组段长度 (36)4.6.4 装配场尺寸的确定 (36)5 专题：上游调压室涌浪高度计算 (37)5．1判断是否需要设置调压室 (37)5.1.1上游引水道设置调压室的判断准则 (37)5.1.2 尾水道设置调压室的判断准则 (38)5.2调压室的位置选择 (38)5.3上游调压室的稳定断面面积计算 (38)5.3.1水头损失计算 (38)5.3.1.1 引水隧洞的水头损失h w0 (39)h (41)5.3.1.2 压力管道的水头损失wm5.3.2上游调压室的托马断面面积计算 (44)5.4上游调压室涌浪计算 (45)5.4.1 调压室涌波水位计算工况选择及其对应水头损失计算 (45)5.4.1.1引水隧洞的水头损失h w0计算 (45)5.4.2 几种调压室的涌浪计算比较 (51)5.4.2.1 简单式调压室涌浪计算 (51)5.4.2.2 阻抗式调压室涌浪计算 (53)5.4.2.3 差动式调压室涌浪计算 (56)5.4.2.4 带上室的阻抗式调压室涌浪计算 (59)5.5调压室选择设计 (62)5.5.1 分析涌浪计算结果选择调压室型式 (62)5.5.2 对所选择的调压室进行结构设计 (63)5.5.3 校核洪水位工况下对调压室涌浪校核 (63)5.5.4 抽水断电工况带扩大上室调压室的最低涌浪计算 (64)1.抽水蓄能电站基本参数1.1特征水头计算根据经验初步估算水头损失为抽水蓄能电站毛水头的5%，各种可能的水位组合下的作用水头计算如下：上库为正常蓄水位，下库为正常蓄水位的情况（根据经验假设出现概率为30%）：H 1=H正（上库）-H正（下库）-5%（H正（上库）-H正（下库））=1489.5-1050-5%（1489.5-1050）=439.5-21.975=417.525m上库为正常蓄水位，下库为死水位的情况（根据经验假设出现的概率为50%）：H 2=H正（上库）-H死（下库）-5%（H正（上库）-H死（下库））=1489.5-1040-5%（1489.5-1040）=449.5-22.475=427.025m上库为死水位，下库为正常蓄水位的情况（根据经验假设出现的概率为15%）：H 3=H死（上库）-H正（下库）-5%（H死（上库）-H正（下库））=1460-1050-5%（1460-1050）=389.5m上库为死水位，下库为死水位的情况（根据经验假设出现的概率为5%）：H 4=H死（上库）-H死（下库）-5%（H死（上库）-H死（下库））=399.0m 由上述情况得出：Hmax =H2=427.025mHmin =H3=389.5m根据各水头出现的频率计算加权平均水头为：Hav=417.145m抽水蓄能电站的设计水头的计算近似于引水式电站的设计水头计算，即Hr =Hav=417.145m2挡水、泄水建筑物基本尺寸计算2.1防浪墙顶高程的计算坝顶高程的计算，应该同时考虑以下四种情况，①设计洪水位加正常运用情况的坝顶安全超高；②校核洪水位加非常运用情况的坝顶安全超高；③正常蓄水位加正常运用情况的坝顶安全超高；④正常蓄水位加非常运用情况的坝顶安全超高再加地震区安全超高。
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水电（5）班 水电站课程设计 谭锋 631203060515 2016/1/6
本次课程设计的主要任务是水电站的设计 前言 ......................................................................................................... 4 1、 水轮机发电组选择 .......................................................................... 5 1.1选择机组台数、单机容量及水轮机型号 ........................................ 5 1.1.1水轮机型号选择 ..................................................................... 5 1.2 HL230水轮机的主要参数计算 ......................................................... 5 1.2.1转轮直径D1计算 .................................................................... 5 1.2.2转数n计算 ............................................................................ 5 1.2.3效率及单位参数修正 ............................................................. 6 1.2.4工作范围的检验略 ................................................................. 6 1.2.5吸出高度Hs计算 .................................................................... 6 1.2.6水轮机安装高程计算 ............................................................. 7 1.3选择蜗壳型式、包角、进口尺寸 .................................................... 7 1.3.1蜗壳的型式 ............................................................................ 7 1.3.2蜗壳的断面形状 ..................................................................... 7 1.3.3蜗壳的包角 ............................................................................ 7 1.3.4蜗壳进口断面的平均流速 ..................................................... 7 1.3.5蜗壳外形尺寸的计算 ............................................................. 7 1.4尾水管型式及尺寸设计 .................................................................... 8 1.4.1进口直锥段 ............................................................................ 9 1.4.2 出口扩散段 ........................................................................... 9 1.4.3尾水管的高度 ......................................................................... 9 1.4.4尾水管的水平长度 ................................................................. 9 1.5发电机型号的选择及尺寸计算 ...................................................... 10 1.5.1主要尺寸估算 ....................................................................... 10 1.5.1.1极距𝛕 ......................................................................... 10 1.5.1.2定子内径𝐃𝐢................................................................ 10 1.5.1.3定子铁芯长度𝐋𝐭 ........................................................ 10 1.5.1.4定子铁芯外径𝐃𝐚 ....................................................... 11 1.5.2发电机型号选择 ................................................................... 11 1.5.3发电机外形尺寸估算 ........................................................... 11 1.5.4水轮发电机的总重量估算 ................................................... 12 1.5.4.1发电机转子重量按发电机总重量的𝟏𝟐估算 ............ 12 1.5.4.2发电机飞轮力矩𝐆𝐃𝟐估算 ........................................ 12 1.6调速器及油压装置的选择 .............................................................. 12 2、引水系统设计 ................................................................................. 13 2.1进水口轮廓 ..................................................................................... 13 2.2进水口高程选择 ............................................................................. 13 2.2.1进口底部高程 ....................................................................... 13 2.2.2进口顶部高程 ....................................................................... 13 2.3坝式进水口尺寸拟定 ...................................................................... 13 2.3.1进口段 .................................................................................. 13 2.3.2闸门段 .................................................................................. 14 2.3.3渐变段 .................................................................................. 14 2.4通气孔和进人孔 ............................................................................. 15 2.4.1通气孔的布置原则： ........................................................... 15 2.4.2通气孔的面积选择 ............................................................... 15 2.5进人孔 ............................................................................................. 15 2.6压力管道的布置 ............................................................................. 15 3、厂区枢纽及电站厂房的布置设计 .................................................. 16 3.1主厂房的长度 ................................................................................. 16 3.1.1机组段长度的确定 ............................................................... 16 3.1.2装配场长度 .......................................................................... 16 3.1.3边机组段加长 ....................................................................... 16 3.2主厂房的宽度 ................................................................................. 17 3.3主厂房的高度 ................................................................................. 17 3.3.1安装高程 .............................................................................. 17 3.3.2尾水管底板高程 ................................................................... 17 3.3.3开挖高程 .............................................................................. 18 3.3.4水轮机层地板高程 ............................................................... 18 3.3.5发电机层地板高程 ............................................................... 18 3.3.6吊车轨顶高程 ....................................................................... 18 3.3.7厂房天花板及屋顶高程 ....................................................... 18 4、主厂房布置的构造要求 .................................................................. 19 4.1厂房内的交通 ................................................................................. 19 4.2厂房的采光、通风和防潮 .............................................................. 19 4.3主厂房的分缝 ................................................................................. 19 5、副厂房的布置设计 ......................................................................... 19 6、吊桥选择 ......................................................................................... 19 7、结论 ................................................................................................. 19 【参考文献】 ....................................................................................... 20