毕 业 设 计 计 算 书.doc
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1、毕 业 设 计 计 算 书255290米水头160MW水电站机电部分设计专业年级 10级热能与动力工程学 号 姓 名 李卫南 指导教师 屈波 评 阅 人 二一四 年 六 月中国 南京摘 要此次设计是新江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HL220。,经过选型有14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。最终选择第四方
2、案为最优方案,4台HL220机组,转轮直径4.1m,机组转速150rpm。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;接着进
3、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。发电机电压侧扩大单元接线,选取主变型号为SSPL1/220*,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,变压器选择SFPL150000/110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,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。对该水电站的设计由于本人水平有限,设计经验不足,设计中的错误和缺点一定会很多,恳切希望各位老师给予批评指正。A
4、bstractWhat I do is the mechanical uipment 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 HL220 for selectionand electrical main design of XINANJIANG hydroelectric power station,
5、including 4 important part: hydraulic turbine and power generator designed, governor and speed control eq on the basic of the height of the hydroelectric power station. There are 14 plans to be compared in this part after the compute. First, selecting better plans by comparing power output line of g
6、enerator 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 4.1meter,and the speed of running
7、is 150rpm.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
8、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 desi
9、gning requirement, Ill select the right kind of turbine oil tanks, water pumps, air receiver and compressor.In the chapter 4 of Electrical part, it should design intake system. The voltage step of transmitted wire is 220KV, 2 lines, and the wire is LGJQ-700. Secondly, it should design main wire. Gen
10、erator side and 220KV side , load nearby side and using for station side should be included. Generator side: one line wiring, the transformer is SSPL1/220*; load nearby side: transmit and transformer unit, the transformer is SFPL150000/110; using for power station side: Transformerline wiring form.
11、Thirdly, it should calculate short cuuding . Finally, fixing out electrical equipment according to and .I would be appreciated it very much if you are kind enough to give me some advices.目 录第一章原始资料- 1 -第二章水轮机的选型设计- 2 -第一节水轮机型号选定- 2 -(一)水轮机型式的选择- 2 -(二)比转速的选择- 2 -第二节原型水轮机主要参数的选择- 2 -(一)二台机组- 3 -(二)三台
12、机组- 5 -(三)四台机组- 7 -(四)五台机组- 9 -(五)六台机组- 11 -(六)各方案列表- 13 -第三节较优方案选择- 14 -(一)说明- 14 -(二)反算设计水头- 15 -第四节技术经济指标计算- 15 -(一)动能经济指标- 15 -(二)机电设备投资和耗钢量- 17 -第五节最优方案选择- 22 -(一)水力机械投资估算表- 22 -(二)电气部分投资估算表- 22 -(三)方案总表- 23 -(四)最优方案的选择- 23 -(五)最优方案吸出高度的计算- 23 -第六节最优方案的进出流水道计算- 25 -(一)转轮的计算- 25 -(二)蜗壳计算- 25 -(三
13、)尾水管计算- 29 -第七节绘制厂房剖面图- 31 -(一)水轮发电机外形尺寸估算- 31 -(二)厂房各高程的确定- 34 -(三)厂房宽度的确定- 36 -(四)厂房长度- 37 -第三章调节保证计算及调速设备的选择- 40 -第一节设计水头下甩全负荷- 40 -(一)已知计算参数- 40 -(二)管道特性系数- 41 -(三)水击压力升高计算- 43 -(四)转速上升计算- 45 -第二节最大水头甩全负荷- 46 -(一)管道特性系数- 47 -(二)水击压力升高计算- 49 -(三)转速上升计算- 50 -第三节调速设备的选择- 51 -(一)调节功计算及接力器的选择- 51 -(二
14、)调速器的选择- 52 -(三)油压装置的选择- 52 -第四章辅助设备- 53 -第一节气系统- 53 -(一)气系统用户- 53 -(二)供气方式- 53 -(三)设备选择计算- 53 -第二节水系统- 59 -(一)技术供水系统- 59 -(二)消防和生活供水- 64 -(三)检修排水- 65 -(四)渗漏排水计算- 68 -第三节透平油系统- 69 -(一)透平油系统供油对象- 69 -(二)用油量估算- 69 -(三)油桶和油处理设备选择- 70 -第五章电气部分- 73 -第一节接入系统设计- 73 -(一)接入系统分析- 73 -(二)估算送电容量- 73 -(三)选择送电线路的
15、截面- 73 -第二节电气主接线设计- 74 -(一)发电机侧- 75 -(二)送电电压侧- 76 -(三)近区负荷侧- 76 -(四)电厂自用电侧- 77 -第三节短路电流计算- 77 -(一)化简电路图- 78 -(二)短路计算- 80 -第四节电气设备选择- 87 -(一)断路器选择- 87 -(二)隔离开关选择- 88 -(三)变压器中性点的隔离开关选择- 89 -(四)避雷器选择- 89 -(五)电流互感器选择- 89 -(六)电机出口母线选择- 90 -(七)发电机消弧线圈的选择- 90 -(八)电压互感器选择- 90 -附表- 91 -参考文献- 95 -第一章 原始资料岷溪水电
16、站位于四川省成都市西北方向88公里,是岷江上游右岸支流岷溪最下游的一个水力梯级。电站建成后将投入川西电力系统运行。电站为隧洞引水式,引用岷溪水,尾水泄入岷江。水库为日高节。无压引水隧洞长8429米,其末端布置有双室式调压井,调压井后至厂房间压力水管长约442米,在厂房前分岔接至各台机组。厂房布置在岷江右岸,厂区附近地形图见附图,进入公路由下游沿岷江右岸进入厂房。电站装机方案:;总装机万千瓦;利用小时数;保证出力6.5万千瓦。本电站尾水位曲线见附图。尾水特征洪水位如下:校核洪水尾水位(千年一遇) 8890米 (Q=5600米3/秒)设计洪水尾水位(百年一遇) 8868米 (Q=3790米3/秒)
17、本电站投入的电力系统,其主要用户是工业,其次是农业、城市生活及交通用电,投入系统初期本电站将是系统中唯一可调峰的水电站,投入后,枯水期可担负峰荷及调相,中水期可担负部分峰荷和部分基荷,汛期水量较丰富时可满负荷发电担负基荷。电站除发电外没有其他综合利用效益。电站所在地区年平均气温14,7月份平均气温232,1月份平均气温36。年平均相对温度80,最高月平均相对湿度85(九、十月),最低月平均相对温度74(一月)。电站将在相距90公里处的成都变电所投入系统。(电力系统接线见附图14-3),并向岷溪上游的林区供电2000千瓦,送电距离10公里。第二章 水轮机的选型设计第一节 水轮机型号选定(一) 水
18、轮机型式的选择根据水电站原始资料,该水电站的水头范围为 ,查【水电站机电设计手册-水力机械】表1-1可知,适合此水头范围水轮机的类型只有混流式。故根据本电站特点,选择混流式水轮机。(二) 比转速的选择水轮机的设计水头估算:由【水电站机电设计手册-水力机械】P36知:设计水头初算时可近似取,现取 按我国水轮机型谱推荐的设计水头与比转速的关系,水轮机的为 因此,以选择在105左右的水轮机为宜。根据本电站水头变化范围,查【水电站机电设计手册-水力机械】表14在水轮机型谱中,适合本电站的水头段有可选择。在设计工况下转轮的为,与本电站的计算比转速最接近,而且空化系数小,故选用转轮。第二节 原型水轮机主要
19、参数的选择电站所在电力系统的容量: 一般情况下,单机容量不得超过系统容量的,即不超过 根据电站建成后,在电力系统的作用和供电方式以及电站运行的灵活性和检修的要求,初步拟定机组台数为2台、3台、4台、5台进行比较。表1-1 水轮机单机容量列表台数2345单机容量(万千瓦)85.343.2(一) 二台机组1. 计算转轮直径由水轮机P325页可知,水轮机额定出力: 式中 -发电机效率,一般可取,现取 -同步发电机的额定容量由水轮机型谱可知,取最优单位转速与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量,则可取 ,对应的模型效率,暂取效率修正值, ,模型最高效率为 。 按我国规定的反击式水轮机转轮标准直
20、径系列表(见水轮机P9),计算值根据法,介于标准值和之间,两者都取当时2. 计算原型水轮机的效率 限制工况原型水轮机效率为 3. 同步转速的选择 此值介于发电机同步转速标准值与之间。4. 计算水轮机的运行范围 当时最大水头、平均水头和最小水头对应的单位转速 当时最大水头、平均水头和最小水头对应的单位转速 当时2. 计算原型水轮机的效率限制工况原型水轮机效率为3. 同步转速的选择 此值介于发电机同步转速标准值和之间,两者都取。4. 计算水轮机的运行范围 最大水头、平均水头和最小水头对应的单位转速 最大水头、平均水头和最小水头对应的单位转速 (二) 三台机组1. 计算转轮直径由水轮机P325页可知
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