水电站厂房课程设计计算书
学院：土木水电学院
指导老师：刘依松王煜
姓名：董艳华
学号：2006101417
二０一０年一月二十二日
Summary about the Miyun Hinge
The Miyun Reservior ,strides across Cao Rriver and Bai River ,twenty kilometers from the MiYun,is located in the north of that .The two rivers are combined into CaoBai River ,which is ten kilometers from the MiYun town, in the north of the town .
The lowest watershed of the Cao River and Bai River is JinGou River ,whose height is 130 meters ,in which CaoRiver Reservior and BaiRiver Reservior are joined .The else part of the Cao River and Bai River ,whose height higher more than 130meters ,combined into a reservoir,namely MiYun Reservior .The several—annual mean river discharge is 50.5 m3/s .
The MiYun Reservior , whose main mask are controlling flood and supplying water for agriculture ,is an integrated hydraulic engineering , and also could supply with the benefit of generating electricity.
Some characteristic water level of the reservoir as follows :
Dead water level : 126.0m ; Normal high water level : 157.5m ；
Design flood level : 158.2m ；Check flood level ：159.5m ;
Height of the top of dam: 160.00m .
Main marine construction include :
(1).Blockwater structures :
The BaiRiver dam and the CaoRiver dam consist into the Main dam. ;five secondary dams ,are rolled—out earth rock dam ;the highest dam is the BaiRiver main dam ,whose height is 66.4m ；CaoRiver main dam highs 56m ;each secondary dam high 15.7m~39.0m .
(2).Outlet structures :
①.Spillway :including two ones in the left shore of the CaoRiver , first spillway and second spillway .
The first spillway , is a normal one, whose bottom height is 140m , draing the 100—annual flood , which is five holes riverside type with bosomwall .
The second spillway , is a abnormal one , combining with the first one ,drainging the 1000—annual flood , which is five open riverside type .
②.Tunnel :
a. The generate electricity tunnel in the left shore of the BaiRiver , generating electricity and supplying with water for downstream agriculture ; a outlet supporting tunnel is setted at the upriver of the regulating—pressure well , whose function is draining the 1000—annual super flood .The intake tower , the height of whose inlet bottom is 116m , the diameter of which is 6m , the length of which is 416m ,whose inclination is 1:400 ; The regulating--pressure well is cyclinder type , whose inner radius is 17.1m ,behind which there are two imbedded—pressure type steel pipes ,whose diameter is 5.5m ,and the length is 125m .
b. The generating electricity and outlet tunnel , whose function are construction flow guiding , generating electricity ,supplying of water , irrigation and draining flood .
c. The tunnel for emptying water in the ZouMa Village , is only used as discharging flood during the 1000—year flood , else time which is just a construction , whose main function is urgently emptying super flood .
③. The galleries bellow the dam :
All of the galleries bellow the dam are temporary construction during construction period , the construction diversion adopt CaoRiver diversion ,simultaneous BaiRiver diversion , therefore it is indispensable to set BaiRiver diversion gallery and CaoRiver diversion gallery ,which can drain 20—annual flood ;the NanShi transporting water gallery , is used to supply water for the three irrigations .
3. Chioce about the place of the construction of the factory building
(1). After comparing the geographical situation of the CaoRiver and the BaiRiver ,because of the height of the CaoRiver bottom higher 10m than the BaiRiver ,it is beneficial to locate the power station in the BaiRiver ,which could generate electricity more 4 million kilowatt-hour than CaoRiver power station . The total capacity is 60MW , including 15 generators ,and the discharge of the BaiRiver power station also could irrigate the downstream tilth .
The factory building is riverside diversion type .
(2). As the analysis of the topographical features ,geological features,constructing condition and the running managerial circumstances of the
two riverside , the length of hole in the right scenaior is shorter than the left one , which is 427m .
(3). After comparing the two scenario , namely setting the factory building of the power station in the upstream slope of the downstream hill channel or in the outlet supporting tunnel , it is determined to adopt the former in order to ensure security and more use five meters water head . The topography near the factory building of the scenario is wide and spacious .
(4). Position of the main factory building
To determinate the left or right position of the main factory building , that the building will encounter intense weathered limestone when it moved toward right and will seriously weaken the slope of the engineering when it moved toward left , must be taken into considering .
The region of the main factory building is in the diabase stratum layer , which is at the zone of half —weathering . The surface rock of the top of the mountain is at the condition of intense weathering , to dig six branch pipes in which will weaken the whole endurance of the mountain , therefore to set the branch pipes in the outside of the mountain , and the branch pipes are non —pressure type , that will give the factory building convenience to moved toward outside .
4. The main wiring of the MiYun power station are enlarged unit wires , including four turbine generator group , electrical power of which is 15MW .
§1 绘制蜗壳单线图
一、蜗壳的型式：
水轮机的设计头头46.240p H m m =>，采用金属蜗壳。另外，由水轮机的型式为HL220—LJ —225，可知本水电站采用金属蜗壳。
二、蜗壳主要参数的选择（参考《水力机械》第二版，水利水电出版社）
金属蜗壳的断面形状为圆形
为了良好的水力性能一般蜗壳的包角取0345?= （P98） 查表得(P160)：3max 38.9/Q m s =
蜗壳进口断面流量max
0360
c Q Q ?=
3
34538.937.3/360
c Q m s =?=
,蜗壳进口断面平均流速c V 由图4—30查得， 5.8/c V m s =。 由附录二表5(P162)查得：
3250,3850b a D mm D mm ==，则1625,1925b a r mm r mm ==
其中：b D —座环内径；a D —座环外径；b r —座环内半径；a r —座环外半径。 座环示意图如下图所示
座环尺寸（mm）
比例：1：100
三、蜗壳的水力计算
1、对于蜗壳进口断面（P100）
断面面积20max 34538.9
6.427360360 5.8c c c c Q Q F m V V ??====?
断面的半径max 1.430m ρ=
==。 从轴中心线到蜗壳外缘的半径：max max 2 1.9252 1.431 4.786a R r m ρ=+=+?=。 2、对于断面形状为圆形的任一断面的计算
设i ?为从蜗壳鼻端起算至计算面i 处的包角，则该计算断面处的max 360i
i Q Q ?=
，
i ρ=
2i a i R r ρ=+。
其中：3max 38.9/Q m s =， 5.8/c V m s =， 1925 1.925a r mm m ==。
表 １—１
根据计算结果表１－１，画蜗壳单线图，如下图所示，比例为1:80，单位为mm 。
§2 尾水管单线图的绘制
根据已知的资料，得此水电站尾水管对应的尺寸如下：
为了减少尾水管的开挖深度，采用弯肘形尾水管，由进口直锥段、肘管和出口扩散段三部分组成。 1、进口直锥段
进口锥管高度：323 5.625 3.431 2.134h H H m =-=-=； 进口锥管上下直径：31422.507, 3.114D m D m φφ====。
2、肘管：
肘管是一90 变截面弯管,其进口为圆断面，出口为矩形断面。水流在肘管中由于转弯受到离心力的作用，使得压力和流速的分布很不均匀，而在转弯后流向水平段时又形成了扩散，因而在肘管中产生了较大的水力损失。一般推荐使用的合理半径4(0.6~1.0)R D =，外壁6R 用上限，内壁7R 用下限。
64741.0 3.114,0.60.6 3.114 1.868R D m R D m =?==?=?=。 3、出口扩散段：1210.4, 3.161, 6.041,9.202L m L m L m α==== 4、尾水段的高度
总高度h 是由导叶底环平面到尾水管之间的垂直高度。对于HL 水轮机由于直锥管环相连接，可取m D D 507.223==。507.225.221=<=D m D ，故属于高比速混流式水轮机。
增大尾水管的高度h ，对减小水力损失和提高ωη是有利的。但对混流式水轮机尾水管中产生的真空涡带在严重的情况下不仅影响机组的运行而且还会延伸到尾水管地板引起机组和厂房的振动。为了改善这一情况，常采取增大尾水管高度的办法，但将会增大开挖量，经过试验，一般对于高比速取12.6h D >。
16.593 2.6 5.85h m D m =>=，故满足要求。 5.尾水管单线图
根据以上的数据绘制单线图
5 尾水管单线图（单位m）比例1:100
§3 拟定转轮流道尺寸
根据《水电站机电设计手册》——水力机械分册，已知1' 1.0D m =时，220HL 型的尺寸可以1 2.25D m =时的转轮流道尺寸，如图：
转轮流道尺寸（单位：m ） 比例：1：30
0.7335
R 0
.7335
0.7088
0.432R 0.99
R 0
.
1688
φ2.363φ2.25
φ0.545
φ0.844
φ2.115
§4 厂房起重设备的设计
水电站厂房内桥式起重机的容量大小通常取决于起吊最重件(发电机转子带轴重)的重量，其跨度决定于桥式起重机标准系列尺寸，起重机台数取决于机组台数的多少，大小和机组安装检修方式。本水电站吊运构件中最重的为发电机转子带轴重为82.6100T T <，且机组台数4n =。故选1台单小车桥式起重机，型号为100/20T T 。 其具体数据如下：
取跨度：16L m =； 起重机最大轮压：35.9T ； 起重机总重：77.3T ； 小车轨距：4400T L mm =； 小车轮距：2900T K mm =； 大车轮距；6250K mm =；
大梁底面至轨道面距离：130F mm =； 起重机最大宽度：8616B mm =； 轨道中心至起重机外端距离：1400B mm =； 轨道中心至起重机顶端距离：3692H mm =； 主钩至轨面距离：1474h mm =；
吊钩至轨道中心距离（主）：122655,1900L mm L mm ==； 副吊钩至轨道中心距离：341300,2355L mm L mm ==； 轨道型号：100QU 。
§5 厂房轮廓尺寸
主要参考《水电站机电设计手册》——水力机械分册和《水电站厂房设计》——水利水电出版社。
一、主厂房总长度的确定：
1、 厂房总长度取决于机组段的长度、机组台数和装配场长度。 于是总长L L nL L a ?++=1。
其中n 为机组台数，1L 为机组段长度， a L 为安装间长度，L ?为端机组段附加长度。 1、机组段的长度的确定
机组段的长度1L 按下式计算：1x x L L L +-=+。1L 应是蜗壳层、尾水管层、发电机层中的最大值。
（１）蜗壳层： m R m m R 903.3,5.1,786.4211===δ
m R L x 286.65.1786.411=+=+=+δ
m R L x 403.55.1903.311=+=+=-δ 则m L L L x x 689.11403.5286.61=+=+=-+。
（2）尾水管层：m m B 5.1,988.72==δ m B L L x x 494.55.12
988.722=+=+=
=-+δ 则m L L L x x 988.10494.5494.51=+=+=-+。
（3）发电机层：338.4,0.3,3m m b m φδ===（因在两台机组之间设楼梯时取34m ，此处取3m ）。
3
38.430.362222x b L m φδ+=
+
+=++= 338.430.362222
x b L m φδ-=++=++=
则16612x x L L L m +-=+=+=。
由以上计算的各层1L ，其中发电机层1L 最大为12m ，故取112L m =。 其中:1R ——蜗壳x +方向最大平面尺寸；
2R ——蜗壳x -方向最大平面尺寸；
1δ——蜗壳层外部混凝土厚度，初步设计时取1.2~1.5m ，此处取1.5m ；
B ——尾水管宽度（已知资料）；
2δ——尾水管边墩混凝土厚度，一般取1.5~2.0m ； 3φ——发电机风罩内径；
3δ——发电机风罩壁厚，一般取0.3~0.4m ；
b ——两台机组之间风罩外壁静距，一般取1.5~2.0m ，如设楼梯取3.4m 。
2、端机组段长度的确定
取10.20.2 2.250.45L D m ?==?=，其中：L ?——安全裕量，采用一台起重机吊装发电机转子时取0.2~0.3。
21120.4512.45L L L m =+?=+= 3、安装厂尺寸确定
装配厂与主机室宽度相等，以便利用起重机沿主厂房纵向运行。装配厂长度一般约为机组段1L 的1.0~1.5倍。对于混流式和悬式发电机采用偏小值，因此取1.2。
311.2 1.21214.4L L m ==?=。
因此，可得主厂房总长度为：123331212.4514.462.85L L L L m =++=?++= 二、主厂房宽度的确定
以机组中心线为界，厂房宽度B 可分为上游侧宽度s B 和下游侧宽度x B 两部分。
s x B B B =+，3
32
s B A φδ=++。其中，338.4,0.3,4m m A m φδ===，A ——风罩外壁至
上游内侧的静距。
所以，3
38.4
0.348.52
2
s B A m φδ=
++=
++=。 x B 除满足发电机层要求，还要满足蜗壳y -方向和混凝土厚要求。 对于发电机层：3
32
x B A φδ=++。其中，A ——风罩外壁至下游墙内侧的静距，主要
用于主通道取2m 。
所以，3
38.4
0.32 6.52
2
x B A m φδ=
++=
++=。 对于蜗壳层y -方向为：34.4270.85.227
x y x B L m B δ-=+=+=<发。其中：34.227,
0.8
x L m m δ-==。 故取 6.5x B m =。
因此，8.5 6.515s x B B B m =+=+=。 三、厂房各层高程的确定 1、水轮机组安装高程T ?
立轴混流式水轮机安装高程由下式计算，0
min 2
T T s b H ?=?++。 其中：水轮机导叶高度010.250.2 2.250.56b D m ==?=， 已知0.165,0.027σσ=?=，10.3()1900
s H H σσ?
=-+?--， 所以 93.5
10.3(0.1650.027)46.210.33900
s H m =-+?-
-=， 则：0min 0.56
91.840.3392.4522
T T s b H m ?=?++=++
=。 其中：s H ——吸出高度；0b ——导叶高度；min T ?——下游设计最低水位。由于4n =，故取1台机组流量相应的尾水位；由已知资料，取min 91.84T m ?=；σ——气蚀系数；σ?为气蚀系数修正值；H ——计算水头；900
?
——水电站厂房所在地点海拔高程的校正值。 ２、尾水管底板高程1?：
12
T w b h ?=?-
- 其中：w h —底环顶面至尾水管的距离 6.255w h m =；T ?—机组安装高程；0b —导叶高度。
所以，m h b w T 915.85255.62
56
.045.9220=--=--??＝１
3、主厂房基础开挖高程11F h ?=?-其中1h 为底板厚度，取1.5m
m h F 415.845.1915.8511=-=-?=?
4、进水阀地面高程2312r h ?=?--
其中：3?—钢管中心线高程，3T ?=?；1r —引水钢管半径；2h —钢管底部至主阀室地面的高度，钢管底部作通道，2h 应大于1.8m ，此处取22h m =。
所以，2312 5.5
92.45287.72
r h m ?=?--=-
-= 5、水轮机层地面高程4?：423T r h ?=?++
42392.45 1.43194.88T r h m ?=?++=++=
其中：2r —蜗壳进水段半径2 1.430r m =；3h —蜗壳上部混凝土厚度可取1.0m 。 6、发电机安装高程G ?：456G h h ?=?++ 。
其中：5h —进人孔高度，一般取1.8~2.0m ，此处取1.8m ；6h —进人孔顶部厚度，一般为左右1.0m ，此处取1.0m 。
则：45694.88 1.8197.68G h h m ?=?++=++= 7、发电机层楼板面高程55G h ?=?+
已知5 2.12h m =，则5597.68 2.1299.8G h m ?=?+=+=
并且5499.894.88 4.924m m ?-?=-=>，满足要求。最高尾水位为94.699.84m m <，不会淹没厂房。
8、起重机（吊车）的安装高程65678910h h h h h ?=?+++++
其中：6h ——发电机定子高度和上机架高度之和。发电机上机架高度为1.22m ，定子
机座高为1.8m ，故6 1.22 1.8 3.02h m =+=；
7h ——吊运部件与固定物之间的垂直净距离，应不小于0.3m ，取70.3h m =； 8h ——最大吊运部件高度，由资料知8 5.02h m =；
9h ——吊运部件与吊钩之间的距离，一般在1.0~1.5m 左右，取9 1.2h m =； 10h ——主钩最高位置至轨顶面距离10 1.474h m = 则，699.8 3.020.3 5.02 1.2 1.474110.814m ?=+++++=。 9、屋顶高程7611H h ?=?++ （屋面板厚度）
其中H——轨道面至起重机顶部距离m
H692
.3
=；
11
h——检修吊车在车上留有0.5m高
度，
110.5
h m
=；
则
7611110.814 3.6920.5115.006115
H h m
?=?++=++=≈
四、安装间的位置选择及设计
因为进厂的公路在主厂房的右侧，为了运输方便，把安装间布置在厂房的右侧。由前面已知安装间的长度14.4m，宽与主厂房同宽为15m。同时，为了满足主变能推入安装间进行维修，在安装间下游侧设置了尺寸为46
m m
?的变压器坑；在安装内设有55
m m
?的发电机转子检修坑，方便发电机转子检修。
厂房的大门尺寸取决于运入厂房内最大部件的尺寸。因为转子直径为4.9m，因此选用门宽为6m，高4.5m。安装间地面高程为99.8m与发电机层同高，这样可以利用紧邻的机组段场地进行安装、检修。为安全起见，门向外开。
§7 厂区布置
由于密云电站是河岸地面厂房，其布置如下图所示:。故其布置可根据已建成的河岸地面厂房——式子滩水电站厂区布置的方案（一）；根据拓溪水电站厂区布置的方案（二）。其布置图如下。
对于方案（一），由于地质条件的限制，高压管道从回岔管以后采用明管，这样造价也低，在厂房与后山坡之间形成一个很宽的地带，刚好用来布置副厂房，并且使主变尽量靠近机组端，以使引出线最短，因此让主变场与安装间紧靠，由于开关站占地面积很大，不易在主厂房附近找到理想的场地，所以主变和开关站分开布置。
对于方案（二）,由于主变在主厂房的上游侧，它离主机组最近，因此线路最短，最方便，电能损失小，但是高压管道必须采用埋管，这样造价高，并且地质条件也不允许，而且主厂房上游有一个很宽的地带，用于布置主变场有点浪费，故而适应布置占地面积大的副厂房。
经过对方案（一）、方案（二）的比较，采用方案（一）。
150
方案（一）
§
8副厂房的设计
副厂房由辅助生产车间，某些辅助设备的房间和必要的技术所组成，它是各种辅助设备布置和运行人员工作的场所。它的布置原则是运行管理方便和最大限度地利用一切可以利用的空间，尽量减少不必要的间室面积，以减少投资。
中央控制室布置在发电机层，且位于发电机层的中部，尽量窗户朝南开，以及加强通风或空调，室内净高一般为4.0~4.5m取4m。
继电保护室布置在中控室，在靠近主机组的副厂房内，配电装置长度在7m以内时，只布置一个出口，门应向外开。
集缆室位于中控室和继电保护室的下面，净高在2m～3m之间，取2m。
母线廊道连接水电站发电机和主变压器，道内布母线，母线距楼板底的净距离不小于0.8m。
厂用变压器，尽可能靠近发电机电压配电装置。厂变压间高度按卢蕊高度再加上700mm，两侧宽度至少加800mm，门高为变压器的高至少加300mm，门宽至少加400mm。
厂用动力室分散布置在负荷点附近（安装间、水轮机层、水泵室、机修间，油处理室等处）。为辅助设备系统配置的一些房间：空气压缩室，绝缘油库、透平油库，水泵室；应注意，控制温度、防止潮湿、防止火源。
电气试验室，电气高压实验室，油化实验室，水处理室，都顺序布置在副厂房上游侧，向下游侧开门。
§9主厂房内部布置
蜗壳之间布置蝴蝶阀，在事故停机或检修时，关断水流，在尾水管出口处备有检修闸门，当尾水管或水轮机检修时，用来挡住尾水进入。
当发电层上游侧，布置每台机组的调速器和机旁盘，各布置油压装置一台，每个机组段(对应蝴蝶阀中心)均留有蝴蝶阀吊孔。1、3号机组段上，布置水轮机层的楼盖，在4号机组上游侧布置去副厂房的楼梯。
水轮机层4号机组段上布置着去蝴蝶阀层的楼梯。作用筒布置在机座的上游侧，调速器恢复机构（杠杆）在右侧作用筒上，并与位于发电机层的调压器的有关机构相对应。
两台高压空气压缩机布置在3号机组作用筒的右侧，为油压装置充气之用。每一机组段上
都布置着励磁室。
低压配电装置室和离子励磁室布置在水轮机层的左端。
每条压力管道上均安装有蝴蝶阀，在其前为伸缩节。每个机组段都设有漏油装置，在3号机组段上设有集水井。排水沟布置在上游墙侧，在集水井两侧布置尾水管排水泵两台，集水井排水泵两台，在2号机组上，布置消防水泵一台，每个机组段上均设有进入尾水管的进水廊道。
为了避免地基不均匀沉降，在主副厂房之间用沉降伸缩缝分开，缝宽2cm。
§10结构布置
主厂房水轮机层以上部分,除了机座之外，主要为梁板，柱的结构。
发电机层楼板厚度为0.30m，支承在通风罩和上下游混凝土墙的牛腿上，由于分期施工要求，在机组间加设了刚架柱，不仅用来支承发电机层楼板的荷载，而且具有加强构架的作用，刚架大梁的断面为50cm×100cm,立柱的断面是50cm×50cm。
构架柱的下断面为1.0m×1.50m的矩形断面，上断面则为1. 0cm×0.50cm，牛腿高为1.20m，倾角为45度，直角边长为0.50米，构架的间距为6.00米。
副厂房选用的结构形式是钢筋混凝土钢架。副厂房的一部分荷载传递到主厂房构架上，因而其分缝与主厂房分缝相一致。构架立柱断面为0.5m×0.5m。中央控制室主梁断面为0.5m×1.0 m。其余各层的主梁断面为0.40m×0.60m。次梁断面为0.20m×0.4m、0.20m ×0.5m和0.25m×0.50m三种。楼板厚度为7~10cm。
§9、成果
把设计成果绘制成两张A1的图纸，其中厂房横剖面图一张，包括主要设备技术指标表，比例1：100。
厂房平面图一张，比例1：200，包括发电机层、水轮机层和尾水管层。
水电站厂房课程设计评分标准
1．课程设计目的 水电站厂房课程设计是《水电站》课程的重要教学环节之一，通过水电站厂房设计可以进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图和使用技术资料的能力。为今后从事水电站厂房设计打下基础。 2．课程设计题目描述和要求 2.1工程基本概况 本电站是一座引水式径流开发的水电站。 拦河坝的坝型为5.5米高的砌石滚水坝，在河流右岸开挖一条356米长的引水渠道，获得平均静水头57.0米，最小水头50m，最大水头65m。电站设计引用流量7.2立方米每秒，渠道采用梯形断面，边坡为1：1，底宽3.5米，水深1.8米，纵坡1：2500，糙率0.275，渠内流速按0.755米每秒设计，渠道超高0.5米。在渠末建一压力前池，按地形和地质条件，将前池布置成略呈曲线形。池底纵坡为1：10。通过计算得压力前池有效容积约320立方米。大约可以满足一台机组启动运行三分钟以上，压力前池内设有工作闸门、拦污栅、沉砂池和溢水堰等。 本电站采用两根直径1.2米的主压力钢管，钢管由压力前池引出直至下镇墩各长约110米，在厂房前的下镇墩内经分叉引入四台机组，支管直径经计算采用直径0.9米。钢管露天敷设，支墩采用混凝土支墩。支承包角120度，电站厂房采用地面式厂房。 2.2设计条件及数据 1.厂区地形和地质条件： 水电站厂址及附近经地质工作后，认为山坡坡度约30度左右，下部较缓。沿山坡为坡积粘土和崩积滚石覆盖，厚度约1.5米。并夹有风化未透的碎块石，山脚可能较厚，估计深度约2～2.5米。以下为强风化和半风化石英班岩，厂房基础开挖至设计高程可能有弱风化岩石，作为小型水电站的厂址地质条件还是可以的。 2.水电站尾水位： 厂址一般水位12.0米。 厂址调查洪水痕迹水位18.42米。 3.对外交通： 厂房主要对外交通道为河流右岸的简易公路，然后进入国家主要交通道。4.地震烈度： 本地区地震烈度为六度，故设计时不考虑地震影响。
水电站厂房设计 第一节水电站厂房的任务、组成及类型 一、水电站厂房的任务 水电站厂房是将水能转为电能的综合工程设施，包括厂房建筑、水轮机、发电机、变压器、开关站等，也是运行人员进行生产和活动的场所。 水电站厂房的主要任务： (1)将水电站的主要机电设备集中布置在一起，使其具有良好的运行、管理、安装、检修等条件。 (2)布置各种辅助设备，保证机组安全经济运行，保证发电质量。 (3)布置必要的值班场所，为运行人员提供良好的工作环境。 二、水电站厂房的组成 (一)从设备布置和运行要求的空间划分 主厂房：布置水电站的主要动力设备(水轮发电机组)和各种辅助设备，设置装配场(安装间)。 副厂房：布置控制设备，电气设备和辅助设备，是水电站运行、控制、监视、通讯、试验、管理和工作的房间。 主变压器场：装设主变压器的地方。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。 高压开关站：装设高压开关、高压母线、和保护措施等设备的场所，高压输电线由此送往用户。 此外厂房枢纽中还有：进水道、尾水道和交通道路等。 水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。 (二)从设备组成的系统划分 水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统 (1)水流系统。水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。 (2)电流系统。即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。 (3)电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。
风江水电站2×65MW设计
摘要 本毕业设计主要是对风江水电站电气部分进行设计，该水电站的总装机容量为2×65=130MW。主接线方式采用单母线分段接线。主要内容包括主接线方案设计、主要设备选择、短路电流计算、电气一次设备的选择、计算。通过对水电站的一次主接线设计、短路电流的计算及主要电气设备的选行型及参数确定，较为细致地完成了风江水电站的设计。 毕业设计的过程是将理论与实际相结合的实践过程，起到学以致用，巩固和提升了对电气工程及自动化专业所学知识的运用和理解，树立工程设计的观念，提高了电力系统设计的能力。通过毕业设计，让我们理论联系实际，系统、全面地掌握所学知识，培养我们分析问题、工程计算和独立工作的能力，让我们树立工程观点，初步掌握发电厂电气部分的设计方法。并在计算、分析和解决工程实际问题等方面得到训练，为今后从事电力行业有关设计、运行、科研等方面的工作奠定坚实的理论基础。 这次毕业设计的课题来源于风江水电站，主要针对风江水电站在电力系统的地位，拟定本电厂的电气主接线方案，通过经济技术经济比较，确定推荐的最佳方案，并对其进行短路电流计算，对发电厂用电设备进行选择，然后对各级电压配电装置进行设计。在这些设计过程中需要用到各种电力工程设计手册，并借用CAD辅助绘图工具绘制电气主接线图。 通过本论文的研究，可以使风江水电站安全、可靠、经济地在系统中运行，保证其持续可靠、稳定地供电，同时也能提高自己使用CAD、word等软件的能力，培养了自己工程设计的概念，是对大学5年所学理论知识与实践的融会贯通的结晶。 关键词: 发电厂变压器主接线短路电流计算设备选型继电保护
该枢纽工程位西北某省A河上游干流上，其布置和工程参数如附件所示， 该水电站拟定主要设计参数 序号项目单位数值 1 最大水头m 125 2 最小水头m 86 3 多年平均水头m 92.5 4 设计水头m 88 5 总装机容量MW 360 （一）水轮机型号选型 1 根据该水电站的水头变化范围86~125m，在水轮机系列谱表3-3，表3-4中查出适合的机型有HL180和HL200两种。 2 主要参数选择 2.1 选取4台机组 2.2 转轮直径D1计算 单机容量：36万kw/4=9万kw （一)HL180水轮机 2.2.1查文献HL180转轮综合特性曲线可知机组效率M=90%;g =96%
Nr=Ny/zg=360000/4*0.96=93750kw 查表3-6可得HL180型水轮机在限制工况下的单位流量'1M Q =860L/s=0.86m 3/S ，效率m=89.5%，由此可 初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量'1 Q =' 1M Q =0.86m 3/S ，效率=92%。 上述的Q1’，和Nr=单机容量：36万kw/4=9万kw ；g=96% Nr=Py/zg=360000/4*0.96=93750kw ，Hr=88m 带入式 η r r 11'81.9r H H Q N D = 可得=3.83m ，选用与之接近而偏大的 标称直径=3.9m 。 2.2.2转速n 计算 查表3-4可得HL180型水轮机在最优工况下单位转速10M n'=67r/min,初步假定M 1010'n ' n = ，将已知的和av H =92.5m ，1 D =3.9m 代入式1 1 ' n n D H =可得n=165.2r/min ， 选用与之接近而偏大的同步转速n=166.7r/min 。（上式中'n 选用原型最优单位转速10 'n ，H 选用加权平均水头 Hav ） 2.2.3 效率级单位参数修正 ηηη1 D 1 D 10 'n ? ? ? ???--=-=?)5/1()^(1)1(11Mmax Mmax max D D K K M ηηηη）（
绪论 水电站厂房是水电站主要建筑物之一，是将水能转换为电能的综合工程设施。厂房中安装水轮机、发电机和各种辅助设备。通过能量转换，水轮发电机发出的电能，经变压器、开关站等输入电网送往用户。所以说水电站厂房是水、机、电的综合体，又是运行人员进行生产活动的场所。其任务是满足主、辅设备及其联络的线、缆和管道布置的要求与安装、运行、维修的需要；为运行人员创造良好的工作条件；以美观的建筑造型协调与美化自然环境。 水电站厂区包括： （1）主厂房。布置着水电站的主要动力设备（水轮发电机组）和各种辅助设备的主机室（主机间），及组装、检修设备的装配场（安装间），是水电站厂房的主要组成部分。 （2）副厂房。布置着控制设备、电气设备和辅助设备，是水电站的运行、控制、监视、通讯、试验、管理和运行人员工作的房间。 （3）主变压器场。装设主变压器的地方。电能经过主变压器升高到规定的电压后引到开关站。 （4）开关站（户外高压配电装置）。装设高压开关、高压母线和保护措施等高压电气设备的场所，高压输电线由此将电能输往用户，要求占地面积较大。 由于水电站的开发方式、枢纽布置、水头、流量、装机容量、水轮发电机组形式等因素，及水文、地质、地形等条件的不同，加上政治、经济、生态及国防等因素的影响，厂房的布置方式也各不相同，所以厂房的类型有各种不同的划分，例如按机组工作特点可分为立式机组厂房、卧式机组厂房。根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，水电站厂房可分为以下三种基本类型： 1. 坝后式厂房。厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝直接相连，发电用水直接穿过坝体引人厂房。 2. 河床式厂房。厂房位于河床中，本身也起挡水作用，如西津水电站厂房。若厂房机组段还布置有泄水道，则成为泄水式厂房（或称混合式厂房），。 3. 引水式厂房。厂房与坝不直接相接，发电用水由引水建筑物引人厂房。当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房。 水电站厂房是专门的水工建筑物,它具有一般水工建筑物的共性,故其设计有以
2015年秋水利水电工程专业水电站厂房课程设计 1.课程设计的目的 课程设计是以工程实例为题，由学生独立思考，灵活应用有关的布置原则和要点，自己动手布置厂房，从而巩固和加深厂房部分的理论知识，并进一步培养学生的计算，制图和应用技术资料的技能。 2.工程枢纽概况 水库库区跨越S、N两河，地处MY县城以北20km，两条河在MY县城以南约10km 处汇合成SN河。 水库是以防洪及工农业供水为主要任务，兼有发电效益的综合利用水利工程。 水库各特征水位如下： 死水位：▽126.0m 正常高水位：▽157.50m 设计洪水位：▽158.20m 校核洪水位：▽159.50m 坝顶高程：▽160.00m 主要建筑物包括： （1）挡水建筑物 有N、S主坝两座及副坝五处，为碾压式粘土斜墙土坝，最大坝高为N河主坝，高66.4m，S河主坝高56m，各副坝15.7m～39m不等。 （2）泄水建筑物 ①溢洪道：有S河左岸第一、第二溢洪道。第一溢洪道为正常溢洪道，底部高程▽140m，宣泄超过100年一遇的洪水，为5孔带胸墙式河岸溢洪道。 第二溢洪道为非常溢洪道，与第一溢洪道配合，宣泄1000年洪水，底部高程▽148.5m，为5孔开敞式河岸溢洪道。 ②隧洞： a. N河左岸发电隧洞，用作发电供水和下游工农业供水，并在调压井上游设泄水支洞，用以宣泄10000年一遇特大洪水。进水塔进口底部高程为▽116.0m，洞径6m，洞长416m，底坡i=1/400，调压室为园筒式，内径17.14m，调压室后接2根埋藏式压力钢管，管径5.5m，管长125m。
b. S河发电泄水隧洞，任务是施工导流，发电、灌溉、供水和泄水。 见图1所示。 ③坝下廊道： 为施工期的临时建筑物，施工导流采取S、N两河分别导流的方式，故设N河导流廊道、 210 180 150 图一：枢纽布置图（1：3000） S河导流廊道，可宣泄20年一遇洪水，另有南石骆驼输水廊道，用以泄放3个流量的
目录 摘要 (1) 前言 (2) 第一部分：水力机组选型设计和调节保证计算 (3) 1水轮机的选型设计 (3) 1.1水轮机选型设计概述 (3) 1.2水轮机选型设计的任务 (3) 1.3水轮机选型的原则 (3) 1.4水轮机选型设计的条件及主要参数 (3) 1.5水轮机台数及型号的选择 (4) 1.6初选工况点A (5) 1.8额定转速的确定 (6) 1.9 效率及单位参数的修正 (7) 1.10 核对所选择的真机转轮直径 D................................... 错误!未定义书签。 1 1.11 确定水轮机导叶的最大可能开度 a.......................... 错误!未定义书签。 ok 1.12计算水轮机额定流量 Q ............................................... 错误!未定义书签。 r H ................................... 错误!未定义书签。 1.13确定水轮机的允许吸出高度 s 1.14计算水轮机的飞逸转速 (19) 1.15 计算水轮机轴向水推力∞ P ......................................... 错误!未定义书签。 1.16 估算水轮机的质量 (20) 1.17 绘制水轮机运转综合特性曲线 (20) 2水轮发电机的的初步选择计算 (24) 2.1水轮发电机的结构形式和冷却方式 (24) 2.2发电机主要尺寸的估算 (24) 2.3发电机外形尺寸估算 (25) 2.4水轮发电机的质量估算 (26) 3调节保证计算 (27) 3.1调节保证计算概述 (27) 3.2调节保证计算的标准 (27) 3.3计算基本数据 (27) L . 错误!未定义 3.4计算设计水头、最大水头下额定出力时引水系统的∑i i V 书签。 T和关闭规律 (28) 3.5假定导叶的直线关闭时间 f 3.6水击压力上升计算 (28)
水电站厂房设计 一、水电站厂房的任务 水电站厂房是将水能转为电能的综合工程设施，包括厂房建筑、水轮机、发电机、变压器、开关站等，也是运行人员进行生产和活动 的场所。 水电站厂房的主要任务： (1) 将水电站的主要机电设备集中布置在一起，使其具有良好的运 行、管理、安装、检修等条件。 (2) 布置各种辅助设备，保证机组安全经济运行，保证发电质量。 (3) 布置必要的值班场所，为运行人员提供良好的工作环境。 二、水电站厂房的组成 (一) 从设备布置和运行要求的空间划分 主厂房：布置水电站的主要动力设备(水轮发电机组)和各种辅助设 备，设置装配场(安装间)。 副厂房：布置控制设备，电气设备和辅助设备，是水电站运行、控制、监视、通讯、试验、管理和工作的房间。 主变压器场：装设主变压器的地方。水电站发出的电能经主变压器 升压后，再经输电线路送给用户。 高压开关站：装设高压开关、高压母线、和保护措施等设备的场所， 高压输电线由此送往用户。 此外厂房枢纽中还有：进水道、尾水道和交通道路等。
水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。 (二) 从设备组成的系统划分 水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统 (1) 水流系统。水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前 的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。 (2) 电流系统。即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母 线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。 (3) 电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。 (4) 机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备，如接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各种闸门、减压阀、拦污栅等操作 控制设备。 (5) 辅助设备系统。包括为了安装、检修、维护、运行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电系统(厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统)，油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。 水电站厂房组成(设备组成) (三) 从水电站厂房的结构组成划分 1．平面：主机室+安装间 主机室：水轮发电机组及辅助设备布置在主机室，是运行和管理的 主要场所；
水电站课程设计——水轮机选型设计说明书 学校： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师：
第一节基本资料 (3) 第二节机组台数与单机容量的选择 (4) 第三节水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、及吸出高度与安装高程的确定 (5) 第四节水轮机运转特性曲线的绘制 (11) 第五节蜗壳设计 (13) 第六节尾水管设计 (16) 第七节发电机选择 (18) 第八节调速设备的选择 (19) 参考资料 (20)
第一节基本资料 一、水轮机选型设计的基本内容 水轮机选型设计包括以下基本内容： （1）根据水能规划推荐的电站总容量确定机组的台数和单机容量； （2）选择水轮机的型号及装置方式； （3）确定水轮机的轮转直径、额定出力、同步转速、安装高程等基本参数； （4）绘制水轮机的运转特性曲线； （5）确定蜗壳、尾水管的型式及它们的主要尺寸，以及估算水轮机的重量和价格；（6）选择调速设备； （7）结合水电站运行方式和水轮机的技术标准，拟定设备订购技术条件。 二、基本设计资料 某梯级开发电站，电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。该电站水库库容小不担任下游防洪任务。经比较分析，该电站坝型采用混凝土重力坝，厂房型式为河床式。经水工模型试验，采用消力戽消能型式。 经水能分析，该电站有关动能指标为： 水库调节性能日调节 保证出力 4万kw 装机容量 16万kw 多年平均发电量 44350 kwh 最大工作水头 39.0 m 加权平均水头 37.0 m 设计水头 37.0 m 最小工作水头 35.0 m 平均尾水位 202.0 m 设计尾水位 200.5 m 发电机效率 98.0%
毕业设计成果 Graduation practice achievement 设计项目名称110KV变电站初步设计
序 毕业设计是我们完成大学学习的最后一次总结与学习的机会，是对我们所学各门功课的综合运用与提高。通过这次毕业设计，巩固与加深了我们所学的理论专业知识，锻炼了我们分析与解决实际工程问题的能力培养和提高了我们综合实用技术规范，技术资料和进行有关计算，设计和绘图，编写技术文件的初步技能，为今后的工作和学习打下坚实的基础。 这次的毕业设计是由仇新艳老师带领的，在设计期间老师和我们共同讨论，一起学习，对我的启发良多。对此我很感谢仇老师的耐心指导，尤其是仇老师碰到问题时那积极解决问题的态度很值得我学习。 最后我还要感谢我们这组同学，在设计期间，大部分都是经过我们的仔细讨论我才解决了我的一些疑惑。通过短路电流的计算，教会了我对于高压电气的具体选型及校验方法；对于在设计过电压防护中我学会了如何来确定避雷针的高度；对于厂用变压器的选择，我也有了很深刻的认识。以上种种问题的解决，才使我的毕业设计最后能按时的完成，对此我很感谢。 这期间我查阅了大量的资料，极大的锻炼了我搜集资料和分析资料的能力，为我以后的就业提供了很大的帮助。最后我很感谢学院的领导和老师们对我这三年的教育和关怀。
目录 序 第一章原始资料 (4) 1.1水能资料 (4) 1.2 电力系统资料 (4) 第二章电气主接线设计 (6) 2.1 电气主接线设计概述 (6) 2.2 主接线方案的选择 (7) 第三章短路电流计算 (9) 3.1 短路电流计算的目的 (9) 3.2 短路电流计算的一般规定 (9) 3.3 短路电流计算的内容 (9) 3.4 短路电流计算方法 (10) 3.5 短路电流的计算 (10) 第四章厂用电的设计 (23) 4.1 厂用电设计的基本要求 (23) 4.2 水电站厂用电的特点 (23) 4.3 统计原则及计算分析过程 (23) 4.4 厂用电气的选择 (26) 4.5校验 (27) 第五章电气设备的选择及校验 (28) 5.1 35KV断路器选择与校验 (28) 5.2 35KV隔离开关选择与校验 (29) 5.3 35KV电流互感器选择与校验 (30) 5.4 35KV电压互感器选择与校验 (31) 5.5 熔断器的选择与校验 (32) 5.6 避雷器的选择 (33) 5.7 母线的选择 (33) 5.8 6.3KV开关柜及电气设备的选择 (34) 第六章过电压保护 (37) 6.1 造成水电站事故的原因 (37) 6.2 感应雷和雷电侵入波的防护 (37) 6.3 直击雷的防护 (37) 参考文献 (39) 附图
第一章原始资料及设计条件 1.1 概述 1.1.1 工程概况 某水电站位于沅水一级支流巫水下游峡谷河段，下距会同县若水乡镇2km，距洪江市15km。坝址下游2km有洪江～绥宁省级公路从若水乡镇经过，交通较为便利。 该工程初拟正常蓄水位191m，迥水至高椅坝址，库容0.0708亿m3，装机16MW，是一座以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益的水电工程，枢纽建筑物由溢流闸坝、重力式挡水坝、右岸引水发电隧洞和引水式厂房组成。 1.2工程等别和建筑物级别 本工程以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益。水库正常蓄水位191m时库容为0.0708亿m3，电站装机容量为16MW，根据水利水电工程等级划分的规定，工程规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等。永久性建筑物闸坝、电站厂房等属4级建筑物，临时建筑物属5级。 1.2 水文气象资料 1.2.1 洪水 各频率洪峰流量详见下表 表1-1 坝址洪峰流量表 1.2.2 水位～流量关系曲线： 表1-2 下坝址水位～流量关系曲线表高程系统：85黄海
表1-3 上坝址水位～流量关系曲线表 高程系统：85黄海 表1-4 厂址水位～流量关系曲线表 高程系统：85黄海 多年平均含沙量：0.0893/m kg ； 多年平均输沙量：22.05万t ；设计淤沙高程：169.0m ；淤沙内摩擦角：10?；淤沙浮容重：0.93/m t 。 1.2.4 气象 多年平均气温：16.6?C ；极端最高气温：39.1?C ；极端最低气温：-8.6?C ；多年平均水温：18.2?C ；历年最高气温：34.1?C ；历年最低气温：2.1?C ；多年平均风速：1.40s m /； 历年最大风速：13.00s m /，风向：NE ；水库吹程：3.0km ；最大积雪厚度：21cm ；基本雪压：0.252/m KN 。 1.3 工程地质与水文地质 1.3.1 工程地质资料 (1)该工程区地震基本烈度小于Ⅵ度，不考虑地震荷载。 (2) 基岩物理力学指标 上坝址：饱和抗压强度：20～30MPa ；抗剪指标：岩砼/f =0.6～0.65；抗剪断指标：
坝后式水电站毕业设计 5.1 设计内容 5.1.1 基本内容 5.1.1.1 枢纽布置 (1) 依据水能规划设计成果和规范确定工程等级及主要建筑物的级别； (2) 依据给定的地形、地质、水文及施工方面的资料，论证坝轴线位置，进行坝型选择； (3) 论证厂房型式及位置； (4) 进行水库枢纽建筑物的布置(各主要建筑物的相对位置及形式，划分坝段)，并绘制枢纽布置图。 5.1.1.2 水轮发电机组选择 (1) 选择机组台数、单机容量及水轮机型号； (2) 确定水轮机的尺寸(包括水轮机标称直径D1、转速n、吸出高度Hs、安装高程Za)； (3) 选择蜗壳型式、包角、进口尺寸，并绘制蜗売单线图； (4) 选择尾水管的型伏及尺寸； (5) 选择相应发电机型号、尺寸，调速器及油压装置。 5.1.1.3厂区枢纽及电站厂房的布置设计 (1) 根据地形、地质条件、水文等资料，进行分析比较确定厂房枢纽布置方案； (2) 核据水轮发甴机的资料，选择相应的辅助设备，进行主厂房的各层布置设计； (3) 确定主厂房尺寸； (4) 副厂房的布置设计； (5) 绘制主厂房横剖面图、发电机层平面图、水轮机层和蜗壳层平面图各?张。 5.1.0 选作内容 5.1.2.1 引水系统设计 (1) 进水口设计。确定进水口高程、型式及轮廓尺寸； (2) 压力管道的布置设计。确定压力管道的直径；确定压力管道的布置方式和各段尺寸；
5.2 基本资料 本水电站在MD江的下游，位于木兰集村下游2km处。坝址以上流域控制面积30200km2。 本工程是一个发电为主，兼顾防洪、灌溉、航运及养鱼等综合利用的水利枢纽。电站投入运行后将承担黑龙江东部电网的峰荷，以缓解系统内缺乏水电进行调峰能力差的局面。 本工程所在地点交通比较方便，建筑材料比较丰富，是建设本工程的有利条件。电站地理位置图见图5-1。
水电站课程设计 一：计算水轮机安装高程 参考教材，立轴混流式水轮机的安装高程Z s 的计算方法如下： 0/2s s Z H b ω=?++ 式中ω?为设计尾水位，取正常高尾水位1581.20m ；0b 为导叶高度，1.5m ； s H 为吸出高度，m 。 其中，10.0()900 s m H H σσ? =- -+? 式中，?为水轮机安装位置的海拔高程，在初始计算时可取为下游平均水位的海拔高程，设计取1580m ； m σ为模型气蚀系数，从该型号水轮机模型综合特性曲线（教材P69)查得m σ=0.20， σ?为气蚀系数的修正值，可在教材P52页图2-26中查得σ?=0.029； H 为水轮机水头，一般取为设计水头，本设计取H=38m 。水头H max 及其对应工况的m σ进行校核计算。 10.0()900 s m H H σσ? =- -+?=10.0-1580900-(0.2+0.029)?38=-0.458 0/2s s Z H b ω=?++=1581.20-0.458+1.5/2=1581.49m 。 二：绘制水轮机、蜗壳、尾水管和发电机图 2.1水轮机的计算
图1.1 转轮布置图 如图所示，可得HL240具体尺寸： 表1.11 转轮参数表 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 b 0 h 1 h 2 h 3 h 4 1.0 1.078 0.928 0.725 0.483 0.128 0.365 0.054 0.16 0.593 0.283 4.1 4.420 3.805 2.973 1.980 0.525 1.497 0.221 0.656 2.431 1.160 2.2 蜗壳计算 进口断面尺寸计算 (1)进口断面流量的确定 由资料，该水电站初步设计时确定该电站装机17.6×410kW ，电站共设计装4台机组，故每台机组的单机容量为17.6×410kW ÷4=4.4×410kW 。 由水轮机出力公式：9.81N QH QH ωγ===4.4×410kW 式中：Q 为水轮机设计流量（3/m s ）； H 为设计水头，m ；由设计资料得H=38.0m 。 所以，4×10//=118.039.81 4.4Q N H ω=?=（9.8138.0）（3/m s ）
第十一章水电站地面厂房布置设计 第一节水电站厂房的任务、组成及类型 一、水电站厂房的任务 水电站厂房是水能转为电能的生产场所，也是运行人员进行生产和活动的场所。其任务是通过一系列工程措施，将水流平顺地引入水轮机，使水能转换成为可供用户使用的电能，并将各种必需的机电设备安置在恰当的位置，创造良好的安装、检修及运行条件，为运行人员提供良好的工作环境。 水电站厂房是水工建筑物、机械及电气设备的综合体，在厂房的设计、施工、安装和运行中需要各专业人员通力协作。 二、水电站厂房的组成 水电站厂房的组成可从不同角度划分。 (一)从设备布置和运行要求的空间划分 (1)主厂房。水能转化为机械能是由水轮机实现的，机械转化为电能是由发电机来完成的，二者之间由传递功率装置连接，组成水轮发电机组。水轮发电机组和各种辅助设备安装在主厂房内，是水电站厂房的主要组成部分。 (2)副厂房。安置各种运行控制和检修管理设备的房间及运行管理人员工作和生活用房。 (3)主变压器场。装设主变压器的地方。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。 (4)开关站(户外配电装置)。为了按需要分配功率及保证正常工作和检修，发电机和变压器之间以及变压器与输电线路之间有不同电压的配电装置。发电机侧的配电装置，通常设在厂房内，而其高压侧的配电装置一般布置在户外，称高压开关站。装设高压开关、高压母线和保护设施，高压输电线由此将电能输送给电力用户。 水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。 (二)从设备组成的系统划分 水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统 (1)水流系统。水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。 (2)电流系统。即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。 (3)电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括机旁盘、厉磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统，如图11-1所示。
《水电站》课程设计目录 目录 第一章任务书 (1) 1.1 目的 (1) 1.2 设计内容和要求 (1) 1.3 应提交的设计成果 (1) 第二章基本资料 (2) 2.1 工程概况 (2) 2.2 电站枢纽 (2) 2.3 设计依据及参数 (2) 第三章设计过程 (5) 3.1 确定设备尺寸 (5) 3.1.1 蜗壳尺寸 (5) 3.1.2 水轮机和尾水管尺寸 (6) 3.1.3 发电机尺寸 (7) 3.2 厂房尺寸 (7) 3.2.1 主厂房的平面尺寸 (7) 3.2.2 主厂房的立面尺寸 (9) 3.3 主厂房各层布置 (10) 3.3.1 发电机层布置 (10) 3.3.2 水轮机层布置 (11) 3.3.3 蜗壳层布置 (12) 3.4 副厂房的布置 (12) 3.5 厂区枢纽布置 (12)
第一章任务书 1.1 目的 通过本设计，进一步巩固和加深水电站厂房部分的理论知识，使学生初步掌握水电站厂房设计的步骤和方法，培养和提高学生独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力。 1.2 设计内容和要求 根据给定的原始资料及机电设备，决定厂房在枢纽中的位置，进行厂区和厂房内部的布置，确定厂房的轮廓尺寸。 1.3 应提交的设计成果 （－）设计说明书一份。 （二）水电站厂房设计布置图三张： 1、沿机组中心线厂房横剖面图（1：100）； 2、发电机层平面图（1：100－1：200）； 3、水轮机层、蜗壳层综合平面图（1：100－1：200）。 （三）厂房枢纽布置简图一张（1：1000）。
第二章基本资料 2.1 工程概况 湘贺水利枢纽位于向河上游，河流全长270km，流域面积6000km2，属于山区河流。本枢纽控制流域面积1350km2，总库容22.15m3，为多年调节水库。 本枢纽的目标是防洪和发电。主要建筑物有重力拱坝，坝高77.5m，弧长370m；泄洪建筑物；开敞式溢洪道或泄洪隧洞；发电引水隧洞及岸边地面厂房等工程。水电站总装机60MW，装机4台，单机15MW。电站担任工农业负荷，全部建成后担任系统灌溉负荷。 2.2 电站枢纽 电站厂房位于右岸坝下游几十米处，由引水隧洞供水，主洞内径5.5m，支洞内径3.4m，厂内装置4台混流式立式机组，出线方向为下游，永久公路通至左岸，开关站布置在左岸开阔平地上。 2.3 设计依据及参数 （一）水库及水电站特征参数 （1）水库水位。水库校核洪水位为140.00m，水库设计洪水位为137.00m，水库正常蓄水位为125.00m，水库发电死水位为108.00m，设计洪水尾水位为77.00m，校核洪水尾水位为78.50m。 （2）厂址水位—流量关系见表2—1. （3）水电站特征水头。最大水头为56.00m，最小水头为38.00m，平均水头为50.84m， 2
《水电站》课程设计水轮机的选型设计 专业：XXX 班级: XX 姓名：XXX 学号：XXX 指导教师：XXX
【摘要】 本说明书共七个章节，主要介绍了大江水电站水轮机选型，水轮机运转综合特性曲线的绘制，蜗壳、尾水管的设计方案和工作原理以及调速设备和油压装置的选择。主要内容包括水电站水轮机、排水装置、油压装置所满足的设计方案及控制要求和设计所需求的相关辅助图和设计图。系统的阐明了水电站相关应用设备和辅助设备的设计方案的步骤和图形绘制的方法。 【关键词】 水轮机、综合运转特性曲线图、蜗壳、尾水管、调速器、油压装置。
【Abstract】 Curriculum project of hydro station is a important course and practical process in curriculum provision of water-power engineering major . There are more contents and specialized knowledge in the curriculum project , which make students not to adapt themselves quickly to complete the design . In this paper , characteristic of the curriculum project is analyzed , causes of in adaptation to the curriculum project in students are found , rational guarding method are proposed , and a example of applying the guarding method is given . The results show that using provided method to guard student design is a good method, when teaching mode and time chart are given , students are guarded from mode of thinking and methodology , and design step are discussed and given . After the curriculum project of hydro station, the capability of students to solve practical engineering problems is improved , and the confidence to engage in design is strengthened . 【Keyword】 Curriculum project of hydro station; guarding method ; mode of thinking ; methodology; design step.
2013年秋季学期课程设计 水利与环境学院系（院）水利水电工程专业 题目水电站厂房课程设计 学生姓名胡浩凡 班级10水利水电工程（1）班 学号2010101143 指导教师朱士江 日期2014 年01 月08 日 三峡大学教务处订制
水电站厂房课程设计说明书 1 绘制蜗壳单线图 1.1蜗壳的型式： 首先，本水电站水轮机的最大工作水头80.440＞=m H m m ，应采用金属蜗壳；其次，由水轮机的型号HL220—LJ —120，可知本水电站采用金属蜗壳。 1.2蜗壳主要参数的选择 金属蜗壳的断面形状为圆形 为了获得良好的水力性能，圆形断面金属蜗壳的包角一般取φ0 =345°（P98）。 由基本资料可知: 3max 12.03m /s =Q 蜗壳进口断面流量max 0360 ?= c Q Q 3345 12.0311.53/360 = ?=c Q m s 。 由图4—30（P99）查得蜗壳进口断面平均流速 6.6/=c V m s 。 1.3座环尺寸 查金属蜗壳座环尺寸系列表可知，表中最小转轮直径为1800mm 。对表中数据进行分析，发现转轮直径和座环内外径成线性关系，利用excel 拟合直线，求出 17.3074983.11+=D D a ， 54.1852938.11+=D D b 。 当11200=D mm 时 mm D a 2105=，mm D b 1738=，则mm r a 5.1052=，mm r b 869=。 其中：b D —座环内径；a D —座环外径；b r —座环内半径；a r —座环外半径。
座环示意图如下图所示 座环尺寸（单位：mm ），比例1:100 1.4蜗壳的水力计算 1.4.1对于蜗壳进口断面（P100） 断面面积20max 34512.03 1.75360360 6.6 ??= ===?c c c c Q Q F m V V 断面的半径0max max 0.746360360 6.6ρπ π = = = =???c m V 。 从轴中心线到蜗壳外缘的半径：max max 2 1.052520.746 2.545ρ=+=+?=a R r m 。 1.4.2 对于断面形状为圆形的任一断面的计算 设i ?为从蜗壳鼻端起算至计算面i 处的包角，则该计算断面处的max 360 i i Q Q ?= ， i ρ= 2i a i R r ρ=+。 其中：3max 12.03/=Q m s ， 6.6/=c V m s ， 1052.5 1.0525==a r mm m 。 表 １—１
《水电站建筑物》课程设计BL电站计算说明书 姓名: 学号: 指导教师: 年月日
一、基本资料 1．1工程概况 根据某市供水和灌溉的需求，于X河的Y河口坝址修建BL水电站。该电站水库控制流域面积2085km2，坝址处多年平均径流量7.21×108m3。 水库属大(2)型，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级。采用混合坝型，拟建一座坝后式水电站。电站尾水泄入灌溉渠道，结合工农业用水进行发电。 水电站厂房按3级建筑物设计，厂房经右岸坝下公路对外联系。 1．2设计的目的与任务 目的：通过本次课程设计，使学生将所学水电站基本知识加以系统化，能够运用基本理论知识解决实际工程问题，使学生在分析问题、理论计算、制图、编写说明书与计算书等方面得到锻炼，初步掌握水电站的设计步骤、方法、基本理论，为参加工作打下基础。 任务：进行水轮机选型与厂房布置设计。 1．3BL电站设计资料 气象资料： 该地区多年平均气温9.3℃，最低气温－35.8℃。最大风速北风21m/s。最大冰厚0.37m。地面冻结深度一般在1.1m左右。 水文资料： (1)水库特征水位与溢洪道泄量特征： （2 电站尾水渠出口即为灌溉渠道的渠首，渠底高程40.35m，渠顶高程45.90m，渠
道设计流量48.0m 3/s 。渠道加大流量53.0m 3/s 。 电站尾水渠水位流量关系表(Z ~Q )： (3)厂房地质资料 水库坝址系由变质岩、沙岩、熔岩及花岗岩类组成，坝址有一组北北西向断层，在厂房范围内有一小断层通过。 本地区地震基本烈度为Ⅶ度。厂房设计烈度为7度。 (4)水轮机选型的基本资料： 经水能计算，最终确定： １．电站最大水头H max ＝27.8m ； ２．加权平均水头H a ＝22.1m ； ３．设计水头H r ＝21.3m ； ４．电站正常运转时的最小水头H min ＝14.0m 。 ５．水电站总装机容量N f ＝6400kW ，考虑水电站运行及用水量变化规律，经方案比较，决定选用两台机组。发电机效率ηf ＝0.91。 二、 水轮机的选型 本水电站的最大水头H max =27.8m ，正常运转时最小水头H min =14.0m ，加权平均水头H a =22.1m ，设计水头H r =21.3m 。水电站总装机容量N f =6400kW ，设计装机台数2台，单机容量N y1=3200kW 。 2.1水轮机型号选择 根据该水电站的水头变化范围14.0~27.8m ，查《水电站（第三版）》，河海大学，刘启钊主编P 73表3-4水轮机系列型谱中查出合适的机型有HL240、HL310。选择HL240。 2.2 转轮直径的计算 转轮直径D 1按下式计算： m H H Q N D r 63.1%6.893.213.2140.181.93200 81.9r '1r 1=????= =η （2-1） 式中 N r ——水轮机的额定出力，3200kW ； H r ——水轮机的设计水头，21.3m ； '1Q ——原型水轮机单位流量，初步假定s /40.13'1'1m Q Q M ==； η ——与'1Q 相应的原型效率，假设为89.6%。 根据计算结果，D 1=1.63m ，应选择与之相近且偏大的轮转标称直径，但D 1=1.8m 相差太大，可近似取为D 1=1.6m 。
水电站厂房设计 指导老师：徐寅 一、任务书 1、设计技术要求 厂房课程设计重点是主厂房内部主要设备和结构的布置，以及轮廓尺寸的决定，设计图应符合工程图纸的要求，说明书应能说明设计内容，文字通顺，整洁
2、 工作内容 水电站厂房课程设计要求学生根据所给任务书，利用说给的资料，完成下列工作： 用简略的方法选择厂房的主要和辅助设备 进行厂区和厂房内部布置，决定厂房的轮廓尺寸 绘制设计图纸和编写设计说明书 二、工程概况 该水电站是一座以发电为主兼有防洪、灌溉、过木、供水等综合效益的县办骨干电站。采用钢筋混凝土堆石坝，最大坝高74m ，坝址以上控制流域面积564k ㎡，占全流域面积的75.3%，多年平均流量为s m /6.173水库总库容为3810783.2m ?，属多年调节。厂房为坝后式，安装3台8000KW 机组，总装机容量KW 4104.2?，保证出力5500KW ，多年平均发电量h KW ??4107260，年利用小时3025h ，在系统中（地方电网）担任调峰、调相任务，并可对下游梯级进行调节，经济效益显著。 在枢纽布置上，为避免厂房、溢洪道、筏道的相互干扰，将岸坡式溢洪道布置在坝左岸的一鼻形山脊上，用钢筋混凝土挡土墙与堆石坝衔接，出口消能采用挑流形式。过木干筏道布置在坝左岸的山坡上。隧洞布置在坝右岸的山体中，具有导流、发电引水和放空等多种功能，即施工期用隧洞导流，并在导流洞口上的山岩中另开一洞口，与隧洞相连成为“龙抬头”形式，采用塔式进水口作为发电引水和放空隧洞的首部，水库蓄水时将导流洞口封赌。隧洞直径为5.2m 。隧洞出口设有放空水库用的闸门。在放空闸门上游另凿发电引水岔洞，洞径4.6m ，然后以三根m 2Φ的钢支管与机组相连。 本工程规模属大（2）型，枢纽为二等工程，电站厂房按3级建筑物设计。 三、主要设备 1、水轮机和发电机 电站最大水头H max =64.3m ，加权平均水头H cp =59.63m ，最小水头H min =38.02m 。按水头范围及装机容量，套用3台现有机组。水轮机的型号为HL220-LJ-140，单机额定出力为8333KW ，该机组适用H max =65m ，H min =38m ，额定流量16.5m 3/s ，和电站水头范围比较匹配。发电机型号为SF8000-16/3300，单机额定出力8000KW （悬式），采用密封式通风，可控硅励磁。水轮机导叶b0为0.35m 。水轮机带轴长3.74m ，发电机转子带轴长 4.785m.。一台机组在设计水头、额定出力下运行的尾水位为100.1 m 。 2、调速器：选用 YDT-3500型电气液压式 3、主阀：采用卧式液压型摇摆式接力器双平板偏心蝴蝶阀