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1、水利发电基本原理：水能水轮机机械能发电机电能小型水电站的基本结构：1、水工建筑物：壅水建筑物、引水建筑物、泄水建筑物、水电站厂房和尾水建筑物等。2、水力机械设备：水轮发电机组、调速器和油压装置、各种水泵、油泵、空气压缩机、 起重设备、机械修理设备、通风采暖设备等。3、电工一次系统：变压器、断路器、隔离开关、互感器、避雷器、消弧线圈等。4、电工二次系统：自动化元件、自动装置、断电器、仪表灯组成的检测、控制和保护 系统。小水电的水力开发方式一般为：引水式。调节能力：无调节。类型有：天然瀑布型、急滩或天然跌水河段型、灌渠跌水型、河湾型、跨河或跨流域引 水型、高山湖泊型，选择河湾型水电站。装机容量的选
2、择：装机容量为水电站最大出力的极限值，我国以MW-25MW水电站划 分为小型小水电、0 为小 MW 以下为微型小水电，故选取装机容量为 1MW 即 1000kW 2x500kW；由于小水电大都远离负荷中心且无调节水库或调节水库较小，故不考虑负荷备 用容量和事故备用容量。为了利用丰水期的多余水量，增发季节性电能可多装一些容量，称 为重复容量或季节容量，取200kW。故总容量1.2MW。设计保证率：以某个枯水日出力为标准，多年间有X%的时间的出力不小于它，称X%为 其保证率，取设计保证率为 80%。保证出力：按选出的丰水年、中水年、枯水年3个设计代表年的日平均流量绘制日平均 流量历时保证率曲线。则
3、不小于最小日平均流量的时间为 3x365=1095 日，其频率为P二nx100%=100% ；不小于最大日平均流量的时间为1日，其频率为P=100%=%, 1095110951其余类推。从曲线上可查得要求保证率对应下的保证流量Q保，然后算出保证出力：N保二AQ保H,式中H为水头，A为系数，一般为78取中间值7.5,由于是引水式水电站，可以认为水头保持不变，即H = 10m，即N保=75Q保.多年平均发电量：水电站在不同年份内的发电量不一样，丰水年多，枯水年少，故水电 站的发电量指标常用多年平均发电量来表示。装机容量确实定：由于无调节水电站径流式电站不能对径流进行任何调节，即不能 担任调峰任务，
4、因此电站的保证出力N保通常就是其为满足电力用户或电网最大负荷需要而 设置的最大工作量，及N保二N工。水轮机的选择：1、类型：冲击型水轮机可选择双击式，还击型水轮机可选择卧式布置的混流式水轮机、 轴流转桨式、惯流式,选择卧式布置的混流式水轮机。2、基本参数设定：(1) 、工作水头：H = 10m(2) 、效率 F水=90% ；3、流量：随季节变化，丰水期取Q=200m3/s，枯水期取Q=50m3/s，平水期取 Q=100m3/s;、输入功率：N入二g*H*QkW),即N入=98QkW5、转速与发电机的转速相同为300r/min；6、转轮直径：3m。3、结构：尾水管采用直锥形发电机的选择：1、类型
5、：凸极立式同步发电机2、基本参数：(1) 额定容量：发电机的功率N发，应与水轮机的出力N水相适应,二者的关系： 川发二川水乃发件专kW、式中,N发应选择的发电机功率,N水为水轮机的输出功 率刀发为发电机效率，对于100kW3200kW,刀传为。对小型发电机的容量按 上式进行计算,都能满足要求。为了便于选择定型系列产品,计算出的发电机 容量要取相近的标准值：5、12、18、26、40、55、75、100、125、160、200、 250、320、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3200(kW)。有以上数据有：N发=600xxkW=540kW，故取
6、单机容量为500kW ；(2) 额定电压：现有的小型水轮发电机多为400V和6300V,500kW以下一般为 400V,500kW以上一般为6300V。在选择发电机时山区小型水电站由于受 技术因素的影响,选择电压等级时尽可能选用400V，便于维修管理。(3) 额定功率因数滞后，取最小值cos二滞后.(4) 频率：与电网频率相同，我国规定为f=50Hz；(5) 额定转速：与磁极对数相关，取磁极对数为p = 10,则额定转速为 n=60=300r/min ；p(6) 飞逸转速：倍额定转速。3、电磁参数：直轴瞬变电抗、直轴超瞬变电抗、短路比4、机械参数：转动惯量飞轮力矩：发电机转子与其惯性直径平方的
7、乘积，即L二GD2说明电力系统出现大扰动时，水轮发电机组转子仍保持原来运动状态的能力；机械 惯性时间常数：表示发电机在额定转矩作用下，把转子从静止状态加速到额定转速所需的时间，Tmec =27.4叫叫,式中，PN为额定功率，nN为额定转速，104 PN5、励磁方式：自励或他励，发电机的励磁电流是由励磁装置提供, ,目前小型水轮发电 机采用的大多为直流励磁、自动静止半导体励磁或硅整流励磁等。新设计的发电机有带直接交流励磁机的无刷励磁系统,以及可控直接励磁,可控分流双绕组电抗分流 励磁系统等。由于自励方式没有励磁机，可以缩小机组尺寸，故选择自励方式。调速器的选择： 水轮机和发电机已选定后,就可以正
8、确地选择调速器,主要是根据水轮机的出力、最大水 头、转轮直径及流量等来计算调速功A,计算公式为：还击式水轮机：A=(2030)QjHmaXD kgm冲击式水轮机：A=Zd + 日”皿kgiri6000式中：Q为水轮机流量m3/s，Hmax为最大水头m，D为还击式水轮机的转轮直径 in，Z位喷嘴数个，d射流直径CIM由于水轮机采用混流式水轮机为冲击式水轮机，取Z=4 , d二10cm , H = 10m ,贝IJA=4xlOx1。10=kg-m6000变压器的选择：1、运行方式：升压变压器2、调压方式：无载调压3、线圈数量：双线圈4、相数：三相5、油浸式6、线圈：单层或双层圆筒式线圈 调速器选择1、水锤时间常数：在水轮发电机组额定水头条件下 水轮机导叶在一瞬间完全打开 引 水管道内的流量由零逐渐增大到额定流量所需要的时间，假定Tw=s2、
