山区农村小水电站设计分析.pdf

'2012年第10期黑龙江水利科技No．10．20l2(第40卷)HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancy(TodalNo．40)文章编号：1007—7596(2012)10—0168—03山区农村小水电站设计分析周率(遵义币赤水市水利局，贵州遵义564700)摘要：我国现阶段已建山区农村小水电站都具有：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，除此之外还有操作运行人员的技术文化水平较低的现象，虽然这与我国山区农村地区的地理环境、人文环境以及资源的开发有关，但是小水电站设计的好坏与否直接关系着山区农村经济的发展，因此，更应该在科学合理原则的指导下，着重掌握好装机容量的确定并且合理的选择水轮发电机组和最终拟定电气主接线以及励磁系统与保护装置等的设计环节。以我国农村小水电的现状为基础，就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。关键词：tl_I区农村；小水电站；计算；科学合理；设计；方案中图分类号：TV222文献标识码：B0引言1成因及分析山区小水电站是农村的重要基础设施和公共设山区农村小水电站有的建成年代早，在设计时施，是由地方组织实施的各种所有制经济主体通过不同程度存在一些不合理因素。主要表现在以下4开发农村水能资源形成的中小水电站及其配套电个方面：①多处小水电站的装机容量偏小，没有经过网，服务区域主要是农村和县域经济社会的发展。精确计算，影响了发电效率。②水轮发电机组选型我国的山区农村小水电是加快农村地区经济发展、不当，发电模式不合理。③励磁系统不能适应并网提高农民生活水平的重要途径。随着农村经济的发运行。④水能资源利用率低，水电站的经济效益低。展，人们的生活方式发生着日新月异的变化，电力需通过以上调查，分析出有以下4点原因：①在设求也不断增大。尤其在山区农村都把发展水电，加计上没有充分的掌握水文资料，对地势和山形等地快电气化建设，作为实现农业和农村现代化的主要理概况了解不全面。②电站的设计方案没有体现科途径，因此，人们对山区农村小水电的发展也更加学合理。③电站的主要设备选型也不够合理。④自关注动化程度和环保节能没有达到水利部《农村水利技术现代化指导意见》的要求。[收稿日期]2012—09—26[作者简介]周率(1975一)，男，贵州赤水人，水工工程师，测量助理工程师，从事水利水电工程的勘测、设计与建设、管理工作一168— 周率：山区农村小水电站设计分析第10期少，再结合已经算出的水能计算成果可求出多年的2解决方案平均发电量E(年)，各个装机容量对应的装机容量2．1装机容量的确定年利用小时数h(年)可根据公式h(年)=E(年)／Ⅳ确定装机容量是农村小水电站设计的重要构成(装)求出。部分，因为装机容量的大小影响着水电站的规模和6)装机容量的选择可根据以上数值的计算成效益与科学合理的开发。装机容量拟定过大，会导果，并参照目标值，选取跟目标值差距最小的方案。2●2●OO致设备运行效率不高等问题，设备利用率的降低就一一3．2水轮发电机组的选择3●4●5O会间接导致建设成本的增加。如果装机容量拟定过3．2．1型号的选择小，则不能最大限度的利用水能资源。因此装机容水轮机根据水力作用的不同分为2大类：反击2●3■50量的拟值既要保证设备的利用率又要合理的利用水一一式水轮机和冲击式水轮机。在这两大类中，又可细4●4●55能资源，确定装机容量按如下6个步骤：分为6种不同的型号样式。因此，在选择水轮发电1)对山区农村的水能进行计算，求出保证出力机组的时候不仅要从经济成本预算的方面考虑，更Ⅳp以及保证电能印。要综合考虑不同水轮发电机组型式的流量、高效率2)山区农村小水电站的装机容量年利用小时数区域以及适应水头等方面，只有各方面考虑全面才一般不超过5000h，因此，在接步骤1)之后就要确能最大程度的保证选出理想的机型。如果在运行参定年利用小时数的目标值。数基本相同的情况下选择立轴式机型比较好。比3)完成以上2步骤之后，接下来关键就是要确如，水头范围在20～40m，采用混流式的水轮发电机定保证出力倍比系数c。可根据公式Ⅳ(装)=CX组比较好；如果水头范围<20m，就不宜采用混流式Ⅳp计算。计算保证出力倍比系数c要根据山区农发电机组而应选择轴流式的发电机组。这样才能最村小水电站的具体情况进行计算，同时还可以参考大限度的利用水能资源。经验数据，从而计算出山区农村小水电站的装机容3．2．2机组安装高程的确定量，详见表1。水轮发电机的型号确定后，关键就是发电机机表1保证出力倍比系数C参考表组安装高程的确定，为了尽量避免水轮机转轮被汽电网中水电电网中水电水电站情况蚀以及防止水轮机的转轮转动不良的现象，就要求比重较大比重较小发电机机组的安装高程要低于设备所允许的最大吸单纯发电发电为主结合灌溉出高度，并以此为依据确定水轮发电机机组的安装灌溉为主结合发电高程。独立运行的500kW以下电站1)卧式机组计算公式为：4)根据实际情况、机组台数以及标准容量的大安=Z下+s—V／900一D／2(1)小来确定装机容量的方案，在通常情况下一个发电2)立式机组高程安装的计算公式为：站会选择相同型号的机组，山区农村小水电站一般安=Z下+一／9o0(2)会选择一至四台机组，在特殊情况下可以选用大小式中：Z(下)为水最低水位，m；hs为机理论吸出高机组相搭配的方案。度，m；D为轮机转轮直径，m；为电站厂房所在地的5)可根据不同设计方案的装机容量数值的多海拔高程，m。可以将计算出的数值降低0．2～一169— 2012年第1O期黑龙江水利科技No．10．2012(第40卷)HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancy(TodalNo．40)0．3nl确定安装高程以便消除或减轻水轮机汽蚀。防雷保护和过流及欠电压的保护。在设计保护装置3．3电气主接线的选择的部分要尽量使得装置简单可行，掌握起来容易，方山区农村小水电站的电站运行人员进行各种操便操作人员的检修和维护，但关键是要满足继电保作和事故处理的重要依据是电气主接线。山区农村护的要求。这是设计保护装置的前提。小水电站的装机台数一般不超过4台，总装机容量4小结大多在1000kW以下，正因如此，主变的台数、回路数1)在考虑山区农村小水电站的设计时应因地制以及相应的电压等级也比较少。再加上山区农村小宜，综合考虑自然条件，比如温差的大小，高差的大水电站的工作人员和技术操作人员的专业素质不是小等因素。很高，只要满足基本要求的电气主接线拟定好，各项2)山区农村小水电站的设计可采用外置式拦污技术参数基本符合要求，再稍微使得接线的形式简栅，这样不仅能使得清污更加方便容易，且保障电站单清晰即可。比如在有2台或3台机组的情况时，的安全正常运行，可减少水头损失。可以共用1台主变并采用单母线不分段接线的形3)可以尽量扩大径流引水式电站的前池容量，式。而在只有1台机组的情况下，接线方式可以采提高调节能力。用变压器与发电机的组合方式。如果有4台机组，5结语那么可以根据水电站的实际情况来组合接线的方式。在设计山区农村小水电站时要把握好设计的每3．4水电站的励磁系统一个环节，每个环节都要遵循科学合理的原则。农半导体励磁装置是多数山区农村小水电站同步村小水电站的建设对农村经济的发展，保护生态环发电机所采用的装置。这种类型的机组在单机运行境，减轻农民负担方面发挥了不可替代的作用，因时有装置简单，自动恒压和迄今迅速的优点。但在此，在设计过程中做好装机容量的确定和水轮发电与电网并列运行时，会发生励磁性能不适应的情况：机组选择的同时也要兼顾励磁和保护装置的优化，一旦当水电站的电网配电压力过高，发电机组就会从而使得山区农村小水电站的经济和生态效益最大发生明显的震动现象，此时便会自动减少功率的输化、合理化。出，造成这些现象的原因是无功负载与有功负载分参考文献：配不稳定所导致的，这不利于山区农村小水电站经[1]杨祖煊．山区农村小水电站设计初探[J]．湖南水利水济效益的发展。所以应按照实际和科学的参数来配电，2010(4)：34—35．备励磁系统，农村小水电站的建设若采用500kW以[2]胡斌武．提高小水电站经济效益的一些措施[J]．中国农上的发电机，那就需要配备可控硅励磁系统。如果村水利水电，1981(4)：108．发电机<500kW，那就需要首先考虑可控硅励磁系[3]魏智敏，李春生．小水电——农村山区的重要经济能源统，同时合理运用电抗移相相复励系统。[J]．河北农业科技，1981(6)：96～98．[4]姚崇裕．农村水电站的机组过速保护与跳闸自动停机3．5保护装置[J]．水利水电技术，1980(1)：22—23．山区农村小水电站的保护装置，可以对发电机[5]郑平．对加快开发四川水能资源的意见[J]．水力发电，的过负荷进行保护，还可以做到水阻保护以及变压1980(4)：67．器过载的短路保护等，全面的保护装置还应包括对一170一'