热能与动力工程86~124m280MW水头毕业设计

热能与动力工程专业毕业设计 热动一班 0802020128 夏晨宇摘 要此次设计是南镇水电站的机电设备初步设计，设计内容共分为四个大章,包括：水轮机主机选型，调节保证计算及调速设备选择，辅助设备系统设计，电气一次部分设计。共分为四个大章。第一章水轮机的选型设计中根据水头终选中 HL200 和 HL220。 ，经过选型有 17个待选方案。根据水轮机在模型综合特性曲线上的工作范围，并结合由试算法划出发电机出力限制线，初步选出较优方案，再根据技术经济性及平均效率的比较在较优方案中选出最优方案。最终选择第方案为最优方案，4 台 HL220 机组，转轮直径 2.75m，机组转速 250rpm。第二章调节保证计算及调速设备的选择中由于本电站布置形式为单机单管，所以只对一台机组甩全负荷情况进行计算。调节保证计算及调速设备选择中分别在设计水头和最高水头下选取导叶接力器直线关闭时间，计算相应的 和 ，使55%，并选取接力器、调速器和油压装置的尺寸和型号。第三章 辅助设备设计中分别对油、水、气三大辅助系统设计，按照要求设计各系统的工作方式并按照各计算参数选出油罐、水泵及储气罐和空压机等设备。第四章 电气一次部分设计中，按照设计要求，先对接入系统进行设计计算，本设计中送电线路电压等级 220KV，2 回线路，送电导线型号 LGJQ-400；接着进行主接线设计，对发电机电压侧，送电电压侧，近区负荷侧及电站自用电侧四部分考虑。发电机电压侧选用扩大单元接线，选取主变型号为 SFPL-180000，送电电压侧选用变压器母线接线，近区负荷送电线路电压等级 110KV，选用 2 回线路，送电导线型号 LGJ-50，变压器选择 SFL1-16000 型 2 台，自用电负荷侧采用单母线接线；然后进行短路计算，按设计要求，取发电机出口侧、主变高压侧、近区供电高压侧和自用电低压侧进行短路计算，分别求出 的有名值；最后，、 SiIch“按照额定电压和电流选取电气设备进行校验，至此，本设计完成。86.1m124.7m 水头 280MW 水电站机电初步设计AbstractWhat I do is the mechanical and electrical main design of Nanzhen hydroelectric power station, including 4 important part: hydraulic turbine and power generator designed, governor and speed control equipment designed, auxiliary equipment designed and electrical part designed.In the chapter 1 of Hydraulic Turbine and Generator Designed, there is 1 kinds of hydraulic turbine HL200 or HL220 for selection on the basic of the height of the hydroelectric power station. There are 17 plans to be compared in this part after the compute. First, selecting better plans by comparing power output line of generator and working territories of hydraulic turbine. Second, choosing the best one by assessing investment and average efficiency of every better plan. Finally, deciding to make the second plan as the best one. In the plan, Ill use 4 units, the runner diameter is 2.75 meter,and the speed of running is 250rpm.In the chapter 2 of Governor and Speed Control Equipment designed, the layout of the station is a required use with an invest penstock. Therefore, it needs to calculate for a unit when it rejects whole load. In this part, straight closing time of wicket get servomotor should be calculated in design head and maximum potential head. Then, calculate and , 55%. Finally, choosing servomotor, governor and oil-handling facility.In the chapter 3 of Auxiliary Equipment, this part is designed for watering and drainage system, air supply system and turbine oil system designed. According to designing requirement, Ill select the right kind of turbine oil tanks, water pumps, air receiver and compressor.In the chapter 4 of Electrical part, first of all, it should design intake system. The voltage step of transmitted wire is 220KV, 2 lines, and the wire is LGJQ-400. Secondly, it should design main wire. Generator side and 220KV side , load nearby side and using for station side should be included. Generator side: one line wiring, the transformer is SFPL-150000; 220KV side: The unit extension form; load nearby side: transmit and transformer unit, the transformer is SFL1-16000; using for power station side: Transformerline wiring form. Thirdly, it should calculate short current, including . Finally, fixing out 、 SiIch“electrical equipment according to and . Thats all.eUe热能与动力工程专业毕业设计 热动一班 0802020128 夏晨宇目 录原始资料： - 1 -第一章 水轮机的选型设计 第一节 水轮机型号选定 - 2 -第二节 原型水轮机主要参数的计算 - 2 -第三节 较优方案选择 - 19 -第四节 技术经济指标计算 - 20 -第五节 最优方案选择 - 25 -第六节 最优方案的进出流水道计算 - 27 -第七节 绘制厂房剖面图 - 31 -第二章调节保证计算及调速设备的选择第一节 设计水头下甩全负荷 - 39 -第二节 最大水头甩全负荷- 43 -第三节 调速设备的选择- 48 -第三章 辅助设备 第一节 气系统 - 50 -第二节 水系统 - 55 -第三节 透平油系统 - 61 -第四章电气部分 第一节 接入系统 设计 - 63 -第二节 电气主接线设计 - 65 -第三节 短路电流计算 - 67 -第四节 电气设备选择 - 79 -参考文献 - 84 -附表86.1m124.7m 水头 280MW 水电站机电初步设计热能与动力工程专业毕业设计 热动一班 0802020128 夏晨宇- 1 -原始资料：南镇水电站位于浙江省西南部，在钱塘江的支流南江上，本支流域分两级开发，南续水电站为第一段，电站建成后将投入江南电力系统，主要供电区为巨市等地。南江流域全境都为高山、深谷，坝址连在黄家镇上游 15 公里处，电站进入口设在大坝右侧，厂址选在坝下游 5 公里处，进水口至厂房有压力隧洞，长 1.2公里，后设调压井，调压井后至厂房间压力水管长约 200 米，在厂房前分叉接至各台机组。厂址附近河段大致为东西走向，进厂公路自上游沿右岸进入厂房。本电站下游特征洪水位：千年一遇洪水位为 124.6 米，百年一遇洪水位为 119.4 米。电站建成后将承担峰荷及部分基荷，本电站有调相任务。该地区属于温暖多雨气候，年平均气温 16.3 度，实测最高气温 41 度，最低气温-4.1 度，年平均雨日为 170 天左右，其中以五月份最多，为 23 天，11 月最少， ，为 7 天。本电站将在相距 80 公里处的巨市变电所接入系统。另向黄宗镇供电约 1-2 万千瓦。Hmax=124.7 总装机 28 万 kWHp=106 利用小时数 2680Hmin=86.1 保证出力 10 万 kW千年一遇洪水位 124.6 (Q=9900m3/s) 百年一遇洪水位 119.4 (Q=7300m3/s)86.1m124.7m 水头 280MW 水电站机电初步设计- 2 -第一章 水轮机的选型设计第一节 水轮机型号选定一、水轮机型式的选择：设计水头按平均水头的 95%计算，则 Hr=0.95Ha=100.7m。根据原始资料所给定的南镇水电站的特征水头，查水电站机电设计手册水力机械 中的 中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表 ，可知应选 HL200或 HL220二、机组台数拟定：按电站建成后,在电力系统的作用及考虑到系统的稳定运行,初步拟定为 2 台,3 台,4 台,5 台,四种方案进行比较。 （表 11）台数 单机容量（万 KW）2 143 9334 75 5.6第二节 原型水轮机主要参数的计算一、HL200 原型水轮机主要参数的计算、两台1、计算转轮直径水轮机额定出力：.)(1029.48.014kwNPGr 上式中： -发电机效率,取 0.98-机组的单机容量（KW）GN取最优单位转速 n110=67r/min 与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，则 Q11r=0.855m3/s,对应的模型效率水轮机P146热能与动力工程专业毕业设计 热动一班 0802020128 夏晨宇- 3 -m=0.895，暂取效率修正值=0.03，=0.895+0.03=0.925。模型最高效率为0.915。0M)(27.495.07.185.092481.945.1 mHQPDr 按我国规定的转轮直径系列，计算值在标准值 4.1m 与 4.5m 之间。用四分之一选择法取 4.1m 或 4.5m。11D2、 计算原型水轮机的效率(1)D1=4.1m 原型水轮机的最高效率945.016.)95.01()1(510max DM=max- =0.945-0.915=0.030=m+=0.925(2) D1=4.5m原型水轮机的最高效率946.05.)91.0()1(510max DM=max- =0.946-0.915=0.0310=m+=0.9263、同步转速的选择(1) D1=4.1m单位参数修正010101max%3 6.)95.4()(M MMn nn 所以不用修正。即： 则：mi/6701rrin/2.8.46710DHna水轮机课本 P9 表 1-3水轮机课本 P97式（5-17）式（5-19）水轮机课本 P38 式 3-17水轮机课本 P39 式 3-22水轮机课本 P39 式 3-24水轮机课本 P36 式 3-14水轮机课86.1m124.7m 水头 280MW 水电站机电初步设计- 4 -处于 166.7r/min 和 187.5r/min 之间，用四分之一选择法取=166.7r/minn(2) D1=4.5m单位参数修正010101max%3 7.)95.46()(M MMn nn 所以不用修正。即： 则：mi/701rrin/32.5.46710DHna处于 150r/min 和 166.7r/min 之间，用四分之一选择法取=150r/min4、计算水轮机的运行范围(1) D1=4.1m、 =166.7r/minn最大水头、最小水头和平均水头对应的模型水轮机单位转速 min)/(20.617.41maxin1 rHDi)/(38.10.611aa in)/(6.7.4minax1 rHDn(2) D1=4.5m、 =150r/min最大水头、最小水头和平均水头对应的模型水轮机单位转速min)/(45.607.125maxin1 ri)/(.4011HDaa in)/(74.21.865min1ax1 rn、三台本 P157 表 6-9水轮机课本 P36 式 3-14水轮机课本 P36 式 3-14水轮机课本 P36 式 3-14热能与动力工程专业毕业设计 热动一班 0802020128 夏晨宇- 5 -1、计算转轮直径水轮机额定出力：.)(1052.98.0344kwNPGr 上式中： -发电机效率,取 0.98-机组的单机容量（KW）G取最优单位转速 n110=67r/min 与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，则 Q11r=0.855m3/s,对应的模型效率m=0.895，暂取效率修正值=0.03，=0.895+0.03=0.925。模型最高效率为0.915。0M )(48.3925.07.185.09281.945.1 mHQPDr 按我国规定的转轮直径系列，计算值在标准值 3.3m 与 3.8m之间。用四分之一选择法取 3.3m 或 3.8m。1D12、计算原型水轮机的效率 （1） 3.3m 1原型水轮机的最高效率943.0.6)915.0()(510ma