軸流式水輪機畢業(yè)設(shè)計

1、軸流式水輪機畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書、基本資料和指示書河海大學(xué)水電學(xué)院動力系 二六年三月軸流式水輪機畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書一、 設(shè)計內(nèi)容根據(jù)原始資料，對指定電站、指定原始參數(shù)進行機電部分的初步設(shè)計，包括：軸流式水輪機的選型、發(fā)電機選型，調(diào)保計算及調(diào)速設(shè)備選擇，混流式水輪發(fā)電機組的輔助設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計，電氣一次部分設(shè)計。二、時間安排（供參考）1、軸流式水輪機的選型、發(fā)電機選型 5.5周2、調(diào)保計算及調(diào)速設(shè)備選擇 0.5周3、輔機系統(tǒng) 2周5、電氣部分 2周6、整理成果 1周7、評閱答辯 1周8、機 動 0.5 周總 計 12.5周三、成果要求1、設(shè)計說明書：說明設(shè)計思想，方案比較及最終結(jié)果，并附有必要的圖表。2、設(shè)計

2、計算書：設(shè)計計算過程，計算公式，參數(shù)選取的依據(jù)，計算結(jié)果。3、圖紙：主機成果圖、水系統(tǒng)圖、氣水系統(tǒng)圖、電氣主結(jié)線圖，共5-6張（含CAD設(shè)計圖），規(guī)格1號圖。軸流式水輪機畢業(yè)設(shè)計基本資料富春江水電站位于浙江北部錢塘江上游富春江上，造成后接入華東電網(wǎng)向金華等地供電。富春江水電站壩址選在七里垅峽口，上距新安江水電站約60公里，下距杭州市110余公里，地理位置優(yōu)越。水庫為日調(diào)節(jié)，總庫容9.2億立方米。電站以發(fā)電為主，并可改善航運，發(fā)展灌溉及養(yǎng)殖事業(yè)等綜合效益。電站為河床式，公路從左岸進入廠房。本電站裝機有下列反案：方案序號Hmax米24.52220.5H平均米161412.5Hmin米1089N裝機

3、萬千瓦353229323028312825利用小時數(shù)小時320032503450335033503700316032003500保證出力萬千瓦65.14.5本電站下游特征洪水位如下：萬年一遇洪水位 15.6 (Q=43100米3/秒)千年一遇洪水位 14.6 (Q=29400米3/秒)本地區(qū)年平均氣溫為16.0,實測最高氣溫為40.5,雨日約175天,以五月份為最集中.本電站建成后將承擔(dān)峰荷,也承擔(dān)部分基荷,有調(diào)相任務(wù),本電站將在120公里外的金華變電所接入系統(tǒng)(電力系統(tǒng)結(jié)線見附圖)并向七里垅鎮(zhèn)供電2-3萬千瓦。參考文獻一、水輪機 劉大愷主編二、水輪機設(shè)節(jié) 沈祖詒主編三、水力機組輔助設(shè)備 范華

4、秀主編四、水電站電氣部分 季一峰主編五、水電站動力設(shè)備設(shè)計手冊 絡(luò)如蘊主編六、水輪機設(shè)計手冊 哈爾濱大電機研究所主編七、水電站的水輪機設(shè)備 （蘇）莫洛仁夫主編八、發(fā)電廠（下冊） 華中工學(xué)院主編九、發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備 湖南省電力學(xué)校主編十、電力工程設(shè)計手冊（第一冊） 西北、東北電力設(shè)計院主編十一、電力工程設(shè)計手冊（第二冊） 西北、東北電力設(shè)計院主編十二、水電站機設(shè)計技術(shù)規(guī)程十三、電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計手冊（影印摘編本）十四、電力工程 西安交通大學(xué)主編十五、水力機械 華東水利學(xué)院編 中國戒嚴(yán)出版社1961年版十六、水電站機電設(shè)計手冊 電工一次 水利電力出版社十七、水電沖機電設(shè)計手冊 水力機械 水利電力

5、出版社軸流式水輪機畢業(yè)設(shè)計指示書第一節(jié) 軸流式水輪發(fā)電機組選型設(shè)計一、選型設(shè)計要求根據(jù)給定的電站資料，選擇水輪發(fā)電機及其附屬設(shè)備。設(shè)計過程為：擬定幾個可能的方案，對各初擬方案分別求出其動能經(jīng)濟性并進行綜合比較，最后選出最佳方案。二、選型設(shè)計的程序（一） 按給定特征水頭決定機組型號。（二） 擬定機組臺數(shù)。（三） 確定水輪機的標(biāo)準(zhǔn)直徑和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。（1）利用型譜表給定的最優(yōu)參數(shù)和限制工況參數(shù)計算水輪機直徑D1，并選用標(biāo)準(zhǔn)值。（2）利用最優(yōu)工況的和計算出的標(biāo)準(zhǔn)直徑D1，計算水輪機轉(zhuǎn)速n，并選用同步轉(zhuǎn)速。（3）按計算所得的標(biāo)準(zhǔn)直徑D1，同步轉(zhuǎn)速n，分別用給定的特征水頭（Hmax，Hr，Hmix）在綜合特

6、性曲線上畫出水輪機工作范圍，初步選出較優(yōu)方案進行詳細(xì)計算。（四） 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算（1）動能經(jīng)濟指標(biāo)計算1、在初擬方案中優(yōu)選出3-4個待選方案。2、利用綜合特性曲線繪制各待選方案的運轉(zhuǎn)特性曲線。3、利用面積法求各方案運轉(zhuǎn)特性曲線的平均效率。4、按效率差值求出電能差最后折算成投資差（0.30元/kw.h）。5、求最優(yōu)方案的Hs值。（2）機電設(shè)備投資和耗鋼量。1、機電部分包括：水輪機、發(fā)電機、調(diào)速器、輔助設(shè)備、起重設(shè)備、開關(guān)設(shè)備、變壓器，以及設(shè)備運輸、安裝費用等，對每一方案應(yīng)算出其總設(shè)備造價，并折算成單位千瓦投資。2、算出每一方案的總耗鋼量和單位千瓦耗鋼量。以上關(guān)于設(shè)備的投資和耗鋼量估算，單價可參

7、考表一，計算方法可參閱參考資料十五附錄，或參閱參考資料五，機電設(shè)備重量及價格亦可直查閱有關(guān)產(chǎn)品目錄或樣本。方案比較時電氣主結(jié)線可先統(tǒng)一按“發(fā)電機一變壓器”單元結(jié)線。高壓按單母線結(jié)線。電氣部分自動化設(shè)備總價按發(fā)電機變壓器及開關(guān)總價的10%計。（3）水輪機運行性能比較根據(jù)水電站在電力4系統(tǒng)中的運行方式，水輪機在計算水頭下的效率值，汽蝕性能，運行管理方式進行綜合分析。三、各待選方案的綜合比較上述各項計算可自編程序，采用微型計算機進行。表式參見表二表五。表一 主要機電設(shè)備參考單價表項 目參考價格水輪機2.5萬元/噸發(fā)電機3.0萬元/噸調(diào)速器80萬元/臺橋式起重機1.2萬元/噸 變壓器、開關(guān)設(shè)備4.0萬

8、元/噸 油壓裝置（不含油）3.0萬元/噸表二 水輪機方案比較綜合表方 案項 目最大水頭Hmax( 米) 最小水頭Hmin（米）平均水頭Hp（米）裝機容量Ny(萬千瓦)水輪機型號單機容量N（千瓦）機組臺數(shù)轉(zhuǎn)輪直徑D1（米）機組轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）受阻容量（千瓦）計算水頭（米）水輪機最高效率水輪機平均效率模型最高效率時的n1總 投 資（萬元）單位千瓦投資（元/千瓦）總耗鋼量（噸）單位千瓦耗鋼量（公斤/千瓦）比較結(jié)果表三 水力機械投資估算表方 案項 目水輪機單重（噸/臺）水輪機總重（噸）水輪機單價（萬元/噸）水輪機總價（萬元）調(diào)速器單價（萬元/臺）調(diào)速器總價（萬元）起重機重量（噸）起重機單價（萬元/噸）起

9、重機總價（萬元）輔助設(shè)備（包括主閥）投資（萬元）安裝運輸費（萬元）總投資（萬元）總耗鋼量（噸）單位千瓦投資（元/千瓦）單位千瓦耗鋼量（公斤/千瓦）表四 電氣部分投資估算表方 案項 目發(fā)電機單重（噸/臺）發(fā)電機總量（噸）發(fā)電機單價（萬元/噸）發(fā)電機總價（萬元）變壓器、開關(guān)總價（萬元）自動化設(shè)備總價（萬元）設(shè)備安裝運輸費（萬元）總 計（萬元）單位千瓦投資（元/千瓦）單位千瓦耗鋼量（公斤/千瓦）水輪機方案比較機電投資總表方 案項 目水力機械部分總投資（萬元）總耗鋼量（噸）單位千瓦投資（元/千瓦）單位千瓦耗鋼量（公斤/千瓦）電氣部分總投資（萬元）總耗鋼量（噸）單位千瓦投資（元/千瓦）單位千瓦耗鋼量（噸

10、/千瓦）機電投資總計總投資（萬元）總耗鋼量（元/千瓦）單位千瓦投資（元/千瓦）單位千瓦耗鋼量（噸/千瓦）四、最優(yōu)方案主要參數(shù)。（列表）五、計算最優(yōu)方案的進、出水流道1、 蝸殼計算。（畫出單線圖）2、 尾水管計算。（畫出單線圖）六、繪制廠房橫剖面圖1、 按主機及電機外形尺寸定出廠房主要尺寸。2、 按下游水位和Hs定出主廠房各層標(biāo)高。3、按發(fā)電機層標(biāo)高求出水輪機主軸長度。4、按主軸長度和起重機尺寸決定廠房高度。5、初步繪制廠房橫剖面圖，（待以下各節(jié)其他部分設(shè)計完成后，再作修改，正式繪制）。（一）廠房各層高程的確定。（1）根據(jù)已選定的機型計算出水輪機動性吸出高度Hs的大小以及下游最低水位（一臺機組滿

11、負(fù)荷情況下泄流量水位）。確定水輪機的裝置高程。根據(jù)已選定的尾水管型式尺寸，可定出水電站廠房水管底板高程。巖基上尾水管的底板厚度約為0.5米，較壞的地基底板厚度在3米以下。但尾水管出口頂部高程，應(yīng)在下游最低水位以下至少0.75-1.0米。（2）水輪機層地面高程決定：根據(jù)蝸殼最大斷面處頂部高程，加上蝸殼上部混凝土保護層的厚度（大致取1.0米左右），這樣就可定出水輪機層地面高程。（3）發(fā)電機層地板高程的決定：發(fā)電機層地板高程，應(yīng)高出下游最高水位以上，并且照顧到水輪機頂蓋到發(fā)電機推力軸承之間，要有足夠的空間（約3-4米）以利于運行維護。若下游最高水位變化較大，發(fā)電機層要布置在下游最高水位以上，則必增加

12、機組主軸的長度與土建工程量，這時發(fā)電機層可以布置低于下游最高水位，但對廠房要采取防洪措施。對園筒式發(fā)電機機墩，其園筒壁厚度大約在1-1.5米左右。圓筒內(nèi)徑（水輪機井）應(yīng)有足夠空間，能把水輪機從井中吊出。機墩上進入孔寬約1米，高約2米左右，按結(jié)構(gòu)要求進入孔頂部應(yīng)有1米左右的厚度。發(fā)電機層地板以上必須有足夠高度，使吊車在吊起發(fā)電機轉(zhuǎn)子或水輪機轉(zhuǎn)輪時能在廠房內(nèi)通行，不妨礙到其他機組運行以及人行。這樣可以確定吊車梁上軌道的高程。再加上吊車的高度以及廠房梁架高度，可定出廠房頂?shù)母叱?。（二）廠房寬度的確定主廠房的下部塊體結(jié)構(gòu)的寬度與廠房上部的寬度應(yīng)相適應(yīng)，下部塊體結(jié)構(gòu)平面尺寸，首先取決于蝸殼平面尺寸以及施

13、工情況（二期混凝土），蝸殼四周混凝土厚度至少要有0.8-1.0米，對大型機組，這個數(shù)字還要大些，加上機組下游側(cè)（二期混凝土以外）還有一個外墻的厚度（約1-3米范圍）以及在機組的上游側(cè)主閥需要的寬度（在二期混凝土以外）和外墻的厚度，這樣廠房下部塊體結(jié)構(gòu)平面尺寸（寬度）也可大致定出。廠房上部寬度除布置發(fā)電機外，而兩旁必須有足夠的通道），若廠房內(nèi)布置有主閥，必須注意到閥門須在吊車范圍線以內(nèi)，并且要注意到廠房的柱子不能支承在蝸殼的上方。第二節(jié) 調(diào)節(jié)保證計算及調(diào)速設(shè)備選擇設(shè)計一、任務(wù)選取導(dǎo)葉接力器直線關(guān)閉時間，使相應(yīng)的和值不超過相應(yīng)規(guī)程規(guī)定的數(shù)值，選取接力器，調(diào)速器和油壓裝置的尺寸和型號。二、 調(diào)保計算

14、工況選擇，應(yīng)對設(shè)計水頭和最高水頭甩全負(fù)荷兩種工況進行計算，應(yīng)使兩個和均不超過規(guī)程的值。在電站布置型式為單機單管時，只要對一臺機組甩全負(fù)荷進行計算。在引水式電站上，有時幾臺機共一根壓力鋼管，此時水擊情況比較復(fù)雜，在初步設(shè)計時可簡化計算，對聯(lián)在一根鋼管上的機組全部同時甩負(fù)荷計算，此為最危險的工況。此時把它們化為一個等效機組進行計算，即取分叉管最長的一臺機組來計算分叉管的LV，而壓力總管中的LV進行計算即可。三、調(diào)保計算步驟先對設(shè)計工況計算，給定Ts值，一般電站Ts可在4-8秒內(nèi)選取，計算和；若超過允許值，則適當(dāng)調(diào)整Ts，并再計算，如滿足要求，則計算最大水頭甩全負(fù)荷；此時因為最大水頭帶全負(fù)荷時導(dǎo)葉開

15、度比較小，故實際關(guān)閉時間將不是Ts，而是或 式中：和分別是在Hmax和Hp帶全負(fù)荷時的導(dǎo)葉開度；和 分別是Hmax和Hp甩全負(fù)荷時導(dǎo)葉接力器的直線關(guān)閉時間，如最大水頭甩全負(fù)荷時和超過規(guī)定值，則還要調(diào)整Ts，并重新對設(shè)計工況進行計算，如滿足要求，則計算結(jié)束。四、調(diào)保計算公式建議參考參考資料二或六。轉(zhuǎn)漿式水輪機的槳葉關(guān)閉時間可選為導(dǎo)葉關(guān)閉時間的5-7倍，并應(yīng)適當(dāng)考慮水流慣性，可參看考資料二。五、原始數(shù)據(jù)取得1、LV應(yīng)按從進水口至尾水管出口分段進行計算然后疊加。其中鋼管部分和尾水管部分的LV通常是全部計入的，而蝸殼LV有時取一部分（如一半），因為蝸殼并不是全部串聯(lián)在管路中，壓力鋼管流道可取經(jīng)濟流速約

16、5米/秒左右，遂洞內(nèi)流速約為3米/秒左右。2、發(fā)電機GD2，可根據(jù)同型號發(fā)電機在手冊中查得。（參考資料五和七）或按下列公式近似計算：GD2=（4.5-5.5）（噸米2）其中：Di定子鐵芯內(nèi)徑。Li定子鐵芯高度（單位均為米）。六、調(diào)速設(shè)備選擇計算：參看參考資料二和六。新的大中型電站一般應(yīng)選用電調(diào)。選油壓裝置時先不考慮主閥等其他設(shè)備用。第三節(jié) 軸流式水輪發(fā)電機組的輔助設(shè)備一、 水系統(tǒng)1、技術(shù)供水（1）確定哪些設(shè)備用水進行冷卻、潤滑、操作的，按參考資料三或參考資料所述的方法進行用水量估算，水溫按250C考慮。（2）水源和供水方式根據(jù)電站水頭，按參考資料十二的規(guī)定，確定供水方式。如所采用的供水方式不符

17、合規(guī)程規(guī)定，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較進行論證。供水設(shè)備選擇，確定濾水器型式和個數(shù)；采用水泵供水時，應(yīng)首先確定設(shè)備配置方式，再根據(jù)水壓水量要求選擇水泵，并按參考資料十二的要求設(shè)置備用泵，校驗吸水高、確定是否設(shè)置起動充水設(shè)施。采用射流泵供水時，應(yīng)按參考資料五所介紹的方法，確定射流泵的主要參數(shù)。2、消火和生活供水（1）發(fā)電機消火：按已確定的發(fā)電機尺寸，定消火環(huán)管布置直徑，并按參考資料三確定環(huán)管直徑，定消火水量及水壓要求。（2）廠房消火：按每個消火栓用水量2.5升/秒，兩個同時工作考慮。（3）油庫及變壓器的水噴霧消火：另設(shè)系統(tǒng)，本設(shè)計可暫不考慮。（4）生活供水：考慮廠房內(nèi)運行，檢修人員的衛(wèi)生用水及飲用水。用

18、水量較小，可不予計算，但供水可靠性應(yīng)予保證。（5）根據(jù)電站水頭及引水方式確定消火供水方式，選擇供水設(shè)備。3、檢修排水（1）排水體積估算 根據(jù)電站具體情況確定檢修時下游尾水位。 鋼管段：蝴蝶閥或進口閘門至蝸殼進口段。 蝸殼：分段計算，中心流線按長度量取，近似按圓臺或棱臺計算；或取始末斷面平均值，近擬按圓柱體或棱柱體計算。 尾水管：分三段計算，直錐段按圓臺計算。彎肘段中心流線按長度量取，取始末斷面平均值，近似按棱柱體計算。水平段按棱臺計算。（2）上下游閘門漏水量估算。（3）檢修排水泵選擇。4、滲漏排水（1）參考類似已建電站確定集水井有效容積，確定集水井在廠房中的位置。（2）選擇滲漏水泵。5、繪制水

19、系統(tǒng)圖供水和排水，滲漏和檢修排水，一般分開設(shè)置系統(tǒng)，亦可考慮有一定聯(lián)系，水泵互為備用。根據(jù)表達(dá)清楚的需要，供水、排水可繪在同一張圖上，亦可分開繪兩張圖，圖上應(yīng)標(biāo)明主要管道的管徑，自流供水按V=1.5-7米/秒，與水泵連接的管道，按水泵出口流速。圖上應(yīng)示出必要的自動化元件。二、氣系統(tǒng)1、 確定廠內(nèi)壓縮空氣供氣對象及各用戶對氣壓的要求，設(shè)置廠內(nèi)綜合供氣系統(tǒng)。2、 各用戶的用氣量計算，參閱參考資料三所介紹的計算方法計算中應(yīng)注意以下問題：按照對電氣主結(jié)線及運行方式的初步考慮，分析確定同時制動機組臺數(shù)，進行制動用氣計算。調(diào)相計算時，空壓機選擇，應(yīng)考慮按全廠的所有機組同時進行調(diào)相的條件，但依次投入。調(diào)相用

20、氣量的大小隨下游尾水位的高低而變化。調(diào)相貯氣缸的選擇應(yīng)考慮在調(diào)相可能的最高尾水位時壓水所需的用氣量。蝶閥圍帶用氣量較小，可不予計算。但其氣壓要求應(yīng)予保證。如電氣部分選用空氣斷路器，則在廠外設(shè)壓縮空氣系統(tǒng)，本設(shè)計可暫不考慮。3、 選擇貯氣罐和空壓機參閱參考資料三所介紹的計算方法，及參考資料所載的設(shè)備型號規(guī)格。4、繪制氣系統(tǒng)圖高低壓系統(tǒng)可分開設(shè)置，亦可有一定聯(lián)系。對于干燥要求較高的壓縮空氣用戶，應(yīng)對氣考慮干燥措施，如熱力干燥。對于供氣可靠性要求較高的壓縮空氣用戶，應(yīng)有保證措施，如設(shè)置專用系統(tǒng)或設(shè)置經(jīng)止回閥連結(jié)的專用貯氣罐。三、透平油系統(tǒng)1、 確定透平油用戶，設(shè)備用油量估算。參閱參考資料五。2、 桶

21、和油處理設(shè)備選擇，按參考資料三所介紹的計算方法，及參考資料五所載的設(shè)備型號規(guī)格。四、成果要求1、 水、氣、油系統(tǒng)設(shè)計說明書，計算書各一份。2、 水、氣系統(tǒng)圖各一份。第四節(jié) 電氣部分一、設(shè)計要求（一）符合國家經(jīng)濟建設(shè)的各項方針和政策。（二）符合國家或部頒的各項設(shè)計規(guī)程和要求。（三）在滿足必要的供電可靠性和靈活性及保證電能質(zhì)量的前提下，力爭降低投資及年運行費用。（四）盡量采用新技術(shù)和選用技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)先進的設(shè)備及材料。二、 接入系統(tǒng)設(shè)計（一）分析已知條件1、分析本電站在電力系統(tǒng)中的地位，考慮本電站對系統(tǒng)送電的要求及最少送電回路數(shù)。2、根據(jù)電力系統(tǒng)地理接線圖，考慮本電站可能接入的地點及電壓等級。（二）

22、估算送電容量1、送電容量=本電站最大出力 - 近區(qū)供電負(fù)荷 - 本電站自用電負(fù)荷 + 有可能通過本站轉(zhuǎn)送的容量。2、水電站自用電負(fù)荷按電站裝機容量的（0.3-1.0）%估算，電站容量越大，比例數(shù)越小。（三）根據(jù)（一）、（二）兩項，以及各級電壓線路的輸送容量與送電距離的關(guān)系（參見參考資料四1-5節(jié)），提出幾個技術(shù)上可能的接入系統(tǒng)的方案。1、 方案應(yīng)包括接入系統(tǒng)地點，電壓等級和送電回路數(shù)。2、 方案不宜過多，應(yīng)剔除明顯不經(jīng)濟方案。（四）選擇各方案送電線路的截面1、計算送電線路工作電流（安）式中：P送電容量（千瓦）；nxl送電回路數(shù)；U送電線路定線電壓（千伏）；cos送電功率因數(shù)，考慮到電力系統(tǒng)的經(jīng)

23、濟性，升壓變的功率損耗和近區(qū)負(fù)荷用電及自用電負(fù)荷的功率因數(shù)較低等原因，送電功率因數(shù)（cos）可取略高于發(fā)電機的額定功率因數(shù)（cos），如cos=0.8，取cos=0.85，取cos=0.9等。2、一般按經(jīng)濟電流密度選擇送電線路導(dǎo)線截面。參見參考資料四15節(jié)，參考資料十4-9節(jié)。3、送電線路導(dǎo)線通常選用鋼芯鋁鉸線（LGJQ型）。參見參考資料十一401節(jié)。4、按最大允許長期工作電流校驗導(dǎo)線截面。參見參考資料四49節(jié)，參考資料十49節(jié)和附錄14節(jié)。5、按電暈條件校驗導(dǎo)線截面。參考資料同上。6、列表說明接入系統(tǒng)方案。表式見表六。表 六方 案一二三接入系統(tǒng)地點送電線路電壓等級KV送電回路數(shù)送電線路長度K

24、M送電線路導(dǎo)線型號（五）各方案技術(shù)經(jīng)濟比較（如方案優(yōu)缺點明顯，比較可以簡化）。1、技術(shù)比較從運行方式、安全性、可靠性、靈活性及擴建或分期建設(shè)的可能性等諸方面，闡述和比較各方案的優(yōu)缺點。2、經(jīng)濟比較1）可只比較各方案中不同的部分。2）由于方案的電壓等級及回路數(shù)不同，有可能影響主接線，因此，必要時應(yīng)結(jié)合主接線方案一并進行比較。3）投資（K）比較，包括送電線路投資，本電站及接入系統(tǒng)處增加的變壓器和配電裝置（按單元計算）的投資等。為簡化起見。不考慮因為方案功率損耗增加而增加的裝機投資。投資指標(biāo)參見參考資料十三，參考資料十附錄14節(jié)。4）年運行費用（C）比較（1）計算折舊費用（a）折舊費（a），占其投資

25、（K）的百分比，可參考表七。表 七變壓器配電裝置送電線路鐵塔混凝土桿6%（610）%4.5%3%（2）計算維護費用（CP）（3）計算送電線路年電能損耗為簡化起見，不比較送電線路及變壓器的無功功率損耗。送電線路最大有功功率損耗(千瓦)(千瓦)式中：nxl送電回路數(shù)；nxl線路電力損失常數(shù)（千瓦/兆瓦2 。公里），參見參考資料十附錄14；PXLO每回線路最大送電功率（兆瓦）；PXL每回線路長度（公里）；L每回線路最大線電流（安）；IXL導(dǎo)線單位長度電阻（歐/公里），參見參考資料十40-1節(jié)。R0送電線路年電能損耗，參見參數(shù)資料十四。式中： 最大功率損耗時間，其值查表八。表 八最大負(fù)荷利用小時數(shù)（T

26、zd） 功率因素（cos）0.80.850.90.950.9最大功率損耗時間（）20001500120010008007002500170015001250110095030002000180016001400125035002350215020001800160040002750260024002200200045003155300029002700250050003600350034003200300055004100400039503750360060004650460045004350420065005250520051005000485070005950590058005700560

27、07500665060006550650064008000740073507250(4)計算變壓器年電能損耗一臺雙繞組變壓器最大功率中隨負(fù)荷變化的部分（千瓦）或 （千瓦）式中：變壓器電力損失計算常數(shù)（千瓦/兆瓦2），參見參考資料十附錄1-4； SB變壓器最大負(fù)荷（兆伏安）； 變壓器短路損耗（千瓦）； 變壓器額定容量（千伏安）； 一臺三繞組變壓器最大功率損耗中隨負(fù)荷變化的部分。 （千瓦）式中：P1、P2、P3和Q1、Q2、Q3相應(yīng)地為通過1、2、3繞組的有功功率和無功功率（千瓦）；V1e1繞組的額定電壓（千伏）。三繞組變壓器的參數(shù)計算，參見參考資料十四，2-3節(jié)。變壓器的年電能損耗中的不變部分，

28、等于變壓器的空載損耗Po（千瓦），其值參見參考資料十三，參考資料十一，23一1節(jié)。變壓器的電能損耗 (度 )式中：nB并聯(lián)運行變壓器臺數(shù)；T變壓器年運行小時數(shù)。（5）計算年運行小時數(shù)（元）y 經(jīng)濟比較用價，取0.30元/度（6）計算年運行費用（元）（7）進行經(jīng)濟比較，結(jié)果列表說明。表式見表九。表 九方 案一二三投資K萬元年運行費用C萬元補償年限T年比較結(jié)果a、投資及年運行費用最小的方案是經(jīng)濟上最好的方案。b、如投資及運行費用各有優(yōu)劣時，應(yīng)以某一方案為基準(zhǔn)，其它方案與之比較，求補償年限。 標(biāo)準(zhǔn)補償年限TB取6-7年。當(dāng)T>TB時，投資較小的方案經(jīng)濟上有利；當(dāng)T<TB時，投資較大的方案

29、經(jīng)濟上有利；當(dāng)T=TB時，兩方案經(jīng)濟價值相等，通常選用電壓較高的送電方案。3、綜合技術(shù)經(jīng)濟比較結(jié)果，選擇最佳的接入系統(tǒng)設(shè)計方案。應(yīng)注意，如在后續(xù)設(shè)計中，如主變或配電裝置的配置情況與本段設(shè)計中設(shè)想有不同，則應(yīng)反復(fù)比較，以選擇最佳的接入系統(tǒng)設(shè)計方案。（六）如有近區(qū)供電要求，應(yīng)作近區(qū)供電方案的設(shè)計，步驟同上。但因近區(qū)供電一般負(fù)荷較小，故可據(jù)情適當(dāng)簡化。對于35千伏以下電壓級的供電線路，應(yīng)校驗線路電壓降，且不得大于10%，參見參考資料四，15節(jié)。三、主接線設(shè)計（參見參考資料四 第六章，參考資料十二第三章）（一）分部考慮主接線，通常可分以下幾部分：1、 發(fā)電機電壓側(cè)；2、 送電電壓側(cè)；3、 近區(qū)負(fù)荷側(cè)；

30、4、 電站自用電側(cè)。（二）發(fā)電機電壓側(cè)的主接線設(shè)計1、水輪發(fā)電機額定電壓的選擇，可參見表十。表十容 量兆瓦2525100100200300額定電壓千伏6.310.510.513.815.7515.75182、發(fā)電機電壓側(cè)的主接線，通常采用單元接線，聯(lián)合單元接線或擴大單元接線，必要時也可采用單元十?dāng)U大單元接線（機組臺數(shù)為奇數(shù)）。對于容量較?。?0100兆瓦）的機組，亦可選用單母線或單母線分段接線。3、與此同時，應(yīng)選擇主變壓器的臺數(shù)和容量，主變壓器一般選用三相式，如受地形及運輸條件限制，亦可選用單相變壓器組。主變壓器的容量按連接的發(fā)電機額定容量選擇變壓器。容量在100000千伏安以下時，應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)

31、容量產(chǎn)品，且富裕容量一般不應(yīng)超過額定容量的10%；容量在100000千伏安及以上時，允許按連接的發(fā)電機額定容量選擇非標(biāo)準(zhǔn)系列容量的變壓器。4、水輪發(fā)電機的單相接地電容電流大于5安時，發(fā)電機中性點應(yīng)該通過隔離開關(guān)，接入消弧線圈。（微法/相）式中：K系數(shù)，對于B級絕緣的發(fā)電機，取0.04；S發(fā)電機容量（千伏安）；Ue發(fā)電機額定線電壓（千伏）；n 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）。 水輪發(fā)電機單相接地時的電容電流 （安）式中：f發(fā)電機額定頻率，我國為50赫芝。應(yīng)接入的消弧線圈的計算容量，可按下式計算： （千伏安）式中：Ue發(fā)電機的額定相電壓（千伏）。5、發(fā)電機變壓器單元接線，發(fā)電機電壓側(cè)可只裝隔離開關(guān)而不裝斷路器，但

32、需要由此變壓器向全廠公用電變壓器供電時例外，如主變?yōu)槿@組或自耦變壓器，當(dāng)發(fā)電機停機時兩個升高電壓級之間無交換功率必要時，亦可不在發(fā)電機電壓側(cè)裝設(shè)斷路器。（三）送電電壓側(cè)1、110千伏以上電壓級通常采用橋形（4個進出線單元）或角形（36個進出線單元）接線。只在水電站容量特大。在電力系統(tǒng)中地位特別重要，且進出線在4回以上時，才采取雙母線，雙母線帶旁路，斷路器雙母線等接線。35110千伏電壓級亦可采用單母線或單母線分段接線。2、110千伏及以上電壓系統(tǒng)變壓器的中性點，通常經(jīng)隔離開關(guān)直接接地。3、當(dāng)有兩級送電電壓，同時各電壓側(cè)通過容量為變壓器容量的20%及以上時，一般選用三繞組變壓器，如此兩級電壓均

33、為中性點直接接地系統(tǒng)。在技術(shù)經(jīng)濟上合理時，亦可選自耦變壓器。根據(jù)以上（二）、（三）節(jié)，應(yīng)確定各方案的主變臺數(shù)，容量及型式。（四）、近區(qū)負(fù)荷側(cè)1、近區(qū)負(fù)荷側(cè)接線，在滿足供電要求的前提下，應(yīng)力求簡單，可采用線路一變壓器組，橋形或單母線接線。2、35千伏系統(tǒng)變壓器的中性點，通常通過隔離開關(guān)經(jīng)消弧線圈接地，單相接地電容電流和消弧線圈容量的計算，參見參考資料四16節(jié)。10千伏及以下系統(tǒng)中性點通常是不接地的。3、近區(qū)負(fù)荷在符合上述（三）一3條件時，亦選擇三繞組變壓器變主變壓器，兼供近區(qū)負(fù)荷。4、發(fā)電機容量在60000千瓦以上時，不采用發(fā)電機電壓直配架空線供近區(qū)負(fù)荷方式，小于以上容量，如確有必要時，則應(yīng)按過

34、電壓保護的要求，采用相應(yīng)的措施，詳見參考資料四，56節(jié)。（五）自用電負(fù)荷側(cè)1、中型水電站應(yīng)具有兩個獨立的自用電電源，全廠公用電和機組自用電，可以共用變壓器混合供電。大型水電站應(yīng)不少于三個獨立的自用電電源，其中一個可由地區(qū)電網(wǎng)取得。大容量、多機組的水電站，可考慮由各單元不經(jīng)斷路器直接引出機組自用變，全廠另設(shè)公用自用變。當(dāng)全廠停機時，應(yīng)保證至少有一個自用電電源。2、機組自用電供電電壓一般為低壓380/220伏，全廠公用電可以也用一級低壓供電。只有大型水電站，樞紐布置分散時公用自用電方由一級高壓（310千伏）及一級低壓供電。3、自用電變壓器容量應(yīng)根據(jù)自用電負(fù)荷及保證自起動電壓的要求選定。在本設(shè)計中，亦可近似地推算求得。4、自用電通常采用單母線分段接線，各分段間應(yīng)相互聯(lián)絡(luò)，可以備用。（六）技術(shù)經(jīng)濟比較1、主接線應(yīng)根據(jù)上述要求，分析設(shè)計電站的情況，考慮幾個技術(shù)上可行的方案，進行技術(shù)經(jīng)濟比較。本設(shè)計考慮的重點應(yīng)放在發(fā)電機電壓側(cè)和升高電壓側(cè)。技術(shù)經(jīng)濟比較方法參見本節(jié)二（五）。2、如前所述，主接線方案的選擇，應(yīng)結(jié)合接入系統(tǒng)設(shè)計一并考慮。3、如在后續(xù)設(shè)計如設(shè)備選擇中，發(fā)現(xiàn)與本段設(shè)計中設(shè)想有不同，則應(yīng)反復(fù)比較，以求得最佳主接線方案。四、短路電流計算（參見參考資料四、第二章）（一）計算目的本設(shè)計中短路電流的計算目的在于選擇電氣設(shè)備。（二）計算原則1、 計算最大運行方式下三相