水轮发电机电磁计算单SFW3200-8-1730

合集下载

SFW3000-6-1730水轮发电机电磁方案

X2=
#DIV/0! 托板
Awk=
19850 W2
fko= ★ 1.308 Fcu2=
8 60.5 88.1
Qa=
11.62
Qz=
4.81
QFe= 16.43
第 4 页，共 7 页
Kd=
0.003
Qd=
11.25
Qcu1= 21.80
Qf=
26.40
QR(卧)= QR(立)= ΣQ(卧)=
35.88 58.11 111.76
awp= 29.094 Φ′= 24510458 δ2= 2
awm2p= 49.28 Bδ′= 8156
R=
47
AWm=
2612
Bz/3′= 16790 Lw2= 1812
AWc= AWo= AWA= Kad=
835 25958 17096 1.0677
Ba′= AWδ′=
awz/3′ awa′
14317 22827 113.275 9.269
45.3 25.6 27.4
bz/2= Fz/3=
28.3 1986
Fz/2= ha=
2052 177
Fa=
856.0
La=
81.27
定子冲片 7.55
Gz=
725
Ga=
3151
α=
0.657

水轮机计算题及简答题

1．某水电站Hmax=150m ，Hr=120m ，Hav=130m ，Hmin=90m ，单机水轮机出力220MW ，电站选用HL160型水轮机。使用模型综合特性曲性计算水轮机的转轮直径D 1，转速n 和过流量Qr 。（查表得Q 1’、n 1、D m ）

3181.9H Q Nr D η= 111D H n n = 2321'1H D Q Q = 2. 已知美国大古力水电站的机组型号为HL200-LJ-975，导叶高度b 0=0.25D1，其设计参数为：设计水头为108m ，N=60.2万kW ，机组额定转速为72rpm ，D 2=10.3m ，水轮机效率，n=96%,a 0=20°a 2=90°，试绘制叶片进、出口速度三角形。

3、已知水轮机为HL240—LJ —120，水电站的Hmax=37m, H p =31m, Hmin=25m,尾水位为180 m ，各水头对应的气蚀系数为：Hmax 时，22.0=σ，H p =31m 时，23.0=σ，Hmin=25m 时，24.0=σ。坐环高度b 0=0.365D 1，确定水轮机的安装高程。解：1）计算吸出高度（取K=1.5）

2）计算安装高程，

20b H Z s a ++∇= 解：1）计算吸出高度

()H ∆--∇-=σσ900

10s H 可得吸出高度分别为0.18，1.43，2.8。 2）计算安装高程4.18020=+

+∇=b H Z s a m 取吸出高度为179.4米

4、已知水轮机型号为HL220-LJ-410，设计水头为73m ，导叶高度 1025.0D b =，水电站下游水位▽=110m ，水轮机汽蚀系数 133.0=σ。试求水轮机吸出高度和安装高程应为多少？

水利发电站设备技术参数表

1. 引言

水利发电站是一种重要的能源发电设施，其装备和技术参数对于发电效率和稳定性有着至关重要的影响。本文将详细列出水利发电站中常见设备的技术参数，并对其作用和要求进行阐述。

2. 水轮机

2.1 类型：水力发电站常见的水轮机类型有混流式、轴流式和反射式等。

2.2 转速：水轮机转速对于发电机组的运行稳定性和转换效率有着重要影响，通常为500-1,000转/分钟。

2.3 额定功率：水轮机额定功率是指在额定流量和额定水头下，其输出的平均有用功率。

2.4 效率：水轮机的效率是指其将水能转换为机械能的程度，一般在90%以上。

3. 发电机组

3.1 类型：水力发电站中常用的发电机组类型有同步发电机组和异步发电机组等。

3.2 额定功率：发电机组的额定功率是指在稳定的转速和负载下，发电机所能提供的连续输出功率。

3.3 电压：发电机组的输出电压通常为高压或超高压，并且需要满

足相关国家或地区的电网要求。

3.4 功率因数：发电机组的功率因数是指其有功功率与视在功率之比，一般要求为0.8以上。

4. 水泵

4.1 类型：水力发电站中常见的水泵类型有离心泵、轴流泵和混流

泵等。

4.2 流量：水泵的流量是指单位时间内通过水泵的体积，通常以

m³/s为单位。

4.3 扬程：水泵的扬程是指水泵能够提供的压力，一般以米为单位。

4.4 效率：水泵的效率是指其将机械能转换为水能的程度，一般在70%以上。

5. 闸门

5.1 类型：水力发电站中常见的闸门类型有升降闸、控制闸和溢流

闸等。

5.2 尺寸：闸门的尺寸直接影响其调节水流的能力，需根据水利工

(整理)水轮发电机基本知识介绍

水轮发电机基本知识介绍

一. 关于发电机电磁设计

水轮发电机电磁设计的任务是按给定的容量、电压、相数、频率、功率因数、转速等额定值和其他技术要求来确定发电机的有效部分尺寸、电磁负荷、绕组数据及性能参数等。

水轮发电机电气参数的选择，主要依据电力系统对电站电气参数和主接线的要求，同时根据《水轮发电机基本技术条件》、《导体和电器设备选择设计技术规定》等相关规范来选择，当然也要根据具体电站的要求。

在电磁设计过程中考核的几个主要参数：磁密，定、转子线圈温升，短路比，主要电抗，效率，飞轮力矩。

二. 电磁设计需要输入的基本技术数据

（一）额定容量、有功功率、无功功率和功率因数的关系

Φ--发电机输出电流在时间相位上滞后于电压的相位角

额定容量S=√3U N I N =22Q P

有功功率P=√3U N I N cos φ=S ·cos φ

无功功率Q=√3U N I N sin φ=S ·sin φ

cos φ= S

P （二）发电机的电磁计算需要具备以下基本的额定数据：

功率/容量，功率因数，电压，转速（极数），频率，相数，飞轮力矩（转运惯量）

1. 额定容量（视在功率）或者额定功率（有功功率）

S=φ

cos P （kV A / MV A ） P=水轮机额定出力×发电机效率（kW / MW ）

发电机的容量大小更直接反映发电机的发电能力。有功功率结合功率因数才能完整反映发电机的输出功率能力。

2. 额定功率因数cos φ

发电机有功功率一定时，cos φ的减小，可以提高电力系统稳定运行的功率极限，提高发电机的稳定运行水平；同时由于增大了发电机的容量，发电机造价也增加。相反，提高额定功率因数，可以提高发电机有效材料的利用率，并可提高发电机的效率。近年来由于电力系统容量的增加，系统装设同步调相机和电力电容器来改善其功率因数，以及远距离超高压输电系统使线路对地电容增大，发电机采用快速励磁系统提高稳定性，使发电机额定功率因数有可能提高。

水轮发电机组

• 上、下机架
• 发电机上、下机架均由中心体和支臂组成，下机架中心体分两瓣在工地组装，中心体和支臂在工地焊接成整体，并有足够的强度和钢度，上机架采用能将径向力转化为切向力的结构，可有效地改善发电机基础的受力，下机架能通过发电机定子整体吊出。
上机架及上挡下机架及制动
风板
闸
• 上、下导轴承
水轮发电机组总体结构示意图
二、引水发电
在河流高处建立水库蓄水提高水
位，在较低的下游安装水轮机，通过引水道把上游水库的水引到下游低处的水轮机，水流推动水轮机旋转带动发电机发电，然后通过尾水渠到下游河道，引水道会较长并穿过山体，这是一种引水发电的方式。
由于上游水库水面与下游水轮机出水面有较大的水位差H0，水库里大量的水通过较大的势能进行做功，可获得很高的水资源利用率。
15t
• 转子支架中心体外形尺寸 4500×2202mm
• 转子支架中心体重量
37t
• 3．主轴 • 主轴重70t • 主轴外形尺寸 3450×5890mm • 4．上机架 • 上机架装配重53.3t • 上机架中心体外形尺寸 3870×954mm • 上机架中心体重量12t • 下机架及推力轴承 • 下机架及推力轴承装配重139.5t • 下机架中心体外形尺寸（2瓣）
龙头石发电机转子
• 转子磁轭
• 磁轭采用优质高强度钢板冲片迭压而成，磁轭沿轴向均匀设有6道高度为40mm的通风沟，磁轭用高强度螺杆把合成整体，磁轭与支架采用热打键的连接方式，设径向键固定磁轭，并采用切向键传递扭矩。

水力发电输出功率计算公式

水力发电是利用水流的动能转换成电能的一种清洁能源。在水力发电站中，水

流经过水轮机转动发电机，最终输出电能。水力发电的输出功率是衡量水力发电站发电能力的重要指标，它直接影响着发电站的经济效益和发电能力。在实际生产中，了解水力发电输出功率的计算公式对于提高发电效率和优化发电站运行至关重要。

水力发电输出功率计算公式的推导。

水力发电输出功率的计算公式可以通过水轮机的动能转换过程来推导得出。水

流经过水轮机时，其动能转换为水轮机的机械能，再由水轮机带动发电机转动，最终转化为电能输出。根据动能定理和功率的定义，可以得出水力发电输出功率的计算公式为：

\[ P = \eta \cdot \rho \cdot Q \cdot g \cdot H \]

其中，P为水力发电输出功率，单位为瓦特（W）；η为水轮机的效率，无量纲；ρ为水的密度，单位为千克/立方米（kg/m³）；Q为水流的流量，单位为立方

米/秒（m³/s）；g为重力加速度，单位为米/秒²（m/s²）；H为水头，单位为米（m）。

在实际应用中，水力发电输出功率的计算公式可以根据具体的水力发电站的参

数进行调整和优化，但以上的计算公式是基本的推导公式。

水力发电输出功率计算公式的参数解释。

在水力发电输出功率的计算公式中，各个参数的含义如下：

1. η（水轮机效率），水轮机的效率是指水轮机将水流的动能转换为机械能的

比例，通常取值在0.7-0.9之间。水轮机的效率取决于水轮机的设计和制造工艺，

是影响水力发电效率的重要因素。

2. ρ（水的密度），水的密度是指单位体积水的质量，通常在4℃时水的密度

水轮机的选型计算

一、水轮机选型计算的依据及其基本要求.....................................................................1 1 水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据.................................1 2 水轮机选型计算应满足下述基本要求......................................................1 二、反击式水轮机基本参数的选择计算..................................................................1 1 根据最大水头及水头变化范围初步选定水轮机的型号.................................1 2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮参数.................................1 3 效率修正..........................................................................................4 4 检查所选水轮机工作范围的合理性.........................................................4 5 飞逸转速计算....................................................................................5 6 轴向推力计算....................................................................................5 三、水斗式水轮机基本参数的选择计算......................................................10 1 水轮机流量.......................................................................................10 2 射流直径d 0.......................................................................................10 3 确定D1/d 0.......................................................................................10 4 水轮机转速n ....................................................................................10 5 功率与效率................................................................................................11 6 飞逸转速..........................................................................................12 7 水轮机的水平中心线至尾水位距离A ......................................................12 8 喷嘴数Z 0的确定....................................................................................12 9 水斗数目Z1的确定.................................................................................12 10 水斗和喷嘴的尺寸与射流直径的关系...................................................13 11 引水管、导水肘管及其曲率半径.........................................................13 12 转轮室的尺寸..............................................................................14 A 水机流量..........................................................................................17 B 射流直径.............................................................................................17 C 水斗宽度的选择..........................................................................................17 D D/B 的选择.............................................................................................17 E 水轮机转速的选择.......................................................................................17 F 单位流量的计算..........................................................................................17 G 水轮机效率................................................................................................18 H 飞逸转速................................................................................................18 I 转轮重量的计算..........................................................................................18 四、调速器的选择.............................................................................................20 1 反击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 2 冲击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 五、阀门型号、大小的选择.................................................................................21 1 球阀的选择................................................................................................21 2 蝴蝶阀的选择 (22)

水轮发电机电磁计算单

型号: SFW4000-8/1730

设计时间 :2012年08月28日 16:26:10

====================================== ================================= 序号名称变量结果单位

====================================== =================================

1 额定数据

1.01 额定功率 Pn 4000 (kW)

1.02 额定容量 SN 5000 (kVA)

1.03 额定电压 UN 6300 (V)

1.04 额定电流 IN 458.2 (A)

1.05 额定功率因素cosφn .8

1.06 额定频率 fN 50 (Hz)

1.07 极数 2p 8

1.08 相数 M 3

1.09 额定转速 nN 750 (r/min)

1.10 飞逸转速 nr 1000 (r/min)

1.11 无功功率 Pr 3000 (kW)

1.12 飞轮力矩 GD2 9 (T?m2)

1.13 机械时间常数 Tmec 3.338 (s)

1.14 转子重量估算 Gr 15.18 (t)

1.15 机组正常运行时定子本体承受的扭矩 Tn 520000 (KN.m)

1.16 三相短路时，定子基础承受的扭矩为 Td 4109800 (KN.m)

2 定子铁芯数据

2.01 定子铁芯外径 Dl 1730 (mm)

2.02 定子铁芯内径 Di 1330 (mm)

水轮发电机

沿革
世界第一座水电站于1878年建于法国。美洲第一座水电站于1882年建在美国威斯康星州，采用直流发电机。 1889年后,开始使用三相交流发电机。此后,单机容量增长很快，1890年仅1.5万kW,至1955年已能生产10.5万kW 的发电机。中国在1949年以前自制的水轮发电机单机容量不超过200kW,1949年以后电机工业获得了蓬勃的发展， 1958年已能生产7.25万kW单机，1972年已制造出30万kW双水内冷水轮发电机。位于世界前列的大容量水轮发电机为大古力水电站的 71.8万kVA定子水冷半伞式水轮发电机、伊泰普水电站73.7万kVA定子水冷半伞式水轮发电机和古里水电站70.0万kVA空冷伞式水轮发电机以及向家坝80.0万KW水轮发电机等。
安装结构形式
水轮发电机的安装结构形式通常由水轮机的型式确定。主要有以下几种型式:
1)卧式结构
卧式结构的水轮发电机通常有冲击式水轮机驱动。卧式水轮机组通常采用两个或三个轴承。两个轴承的结构其轴向长度短，结构紧凑，安装调整方便。但当其轴系临界转速不能满足要求或轴承负荷较大时，这需要采用三轴承结构。国产卧室水轮机发电机组大部分属于中小型机组。而容量为12.5MW的大型卧式机组也有生产，国外生产的卧式水轮发电机组，容量在60--70MW的并不罕见，而用抽水蓄能电站的卧式水轮发电机组，单机容量可达 300MW。
《中国水轮机及辅机行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》是目前水轮发电机组领域最专业和最全面系统的深度市场研究报告。报告首先介绍了水轮发电机组的背景知识，包括水轮发电机组的相关概念、分类、应用、产业链结构、产业概述，国际市场动态分析，国内市场动态分析，宏观经济环境分析及经济形势对水轮发电机组行业的影响，水轮发电机组行业国家政策及规划分析，水轮发电机组产品技术参数，生产工艺技术，产品成本结构等；接着统计了中国主要企业水轮发电机组产能产量成本价格利润产值利润率等详细数据，同时统计了这些企业水轮发电机组产品客户应用产能市场地位企业方式等信息，然后对这些企业相关数据进行汇总统计和总结分析，得到中国水轮发电机组产能市场份额，产量市场份额，供应量需求量供需关系，进口量出口量消费量等数据统计，同时介绍中国水轮发电机组2009-2013年产能产量售价成本利润产值利润率等，之后分析了水轮发电机组产业上游原料下游客户机代替产品调查分析，并介绍水轮发电机组营销渠道，行业发展趋势及策略建议，最后还采用案例的模式分析了水轮发电机组新项目SWOT分析和投资可行性分析。

水轮机组运行参数

机组运行参数

1水轮发电机组技术参数

1.1水轮机技术参数

1.2发电机技术参数

1.2.2水轮发电机各部温度整定

1推力轴承双螺杆泵及高压减载装置基本参数

3发电机中性点接地变参数

2调速器系统主要技术参数

2.1调速柜设备主要参数：

2.2调速器技术参数

4主变技术参数

1.1.主变技术参数

1.1.1.主变主要技术参数

1.1.

2.冷却条件变化时负载特性表

1.1.3.主变分接开关技术参数。

1.1.4.主变冷却器主要技术参数

1.2.18kV 干式变主要技术参数1.2.1.18kV 干式变额定值

5.1快速闸门

5.2 快速闸门液压系统见表1－2

6压缩空气系统主要技术参数

7技术供水减压阀

7.2泄压安全阀

7.3滤水器主要参数

8、10kV 干式变参数

1.2.3.10kV 干式变额定值

1.2.4.干式变压器过负荷能力。

1.2.5.干式变线圈温度与风机运行状态关系表

1.2.6.照明变有载调压装置主要技术参数

1设备主要技术参数

1.1500kV GIS设备主要参数。

1.1.1SF6气室中含水量PPM参数（见表1）：

1.1.2500kV GIS组合电器设备参数（见表3）：

1.1.3隔离开关、检修接地开关、快速接地开关、电压互感器、电流互感器、SF6/空气出线套管性能参数（见表3～表6）

1.2发电机出口断路器GCB主要技术参数

1.3封闭母线IPB

水轮机出力发电量计算表

1<22215100.00150822--4421695.891508.334--5511691.511508.345--8831787.121508.558--101022282.471509610--111112476.441509.6711--141432469.861509.6814--161622863.291510.1916--181823055.621510.61018--202023247.401511.11120--222222638.631511.51222--242422031.511511.91324--262621526.031512.41426--282821321.921512.81528--323241018.361512.81632--35353815.621512.81735--38383613.421512.81838--40402611.7815131940--42422510.141513.22042--4545358.771515.52145--4848347.401513.82248--525244 6.301514.223

52--60608

5.211514.8

36513081.60

52.67235

283.40

312.33

序号流量分组Qi(m^3/s)组末流量Q(m^3/s)

流量增量

ΔQ(m^3/s)

组内天数频率（%）前池水位（m）

ηM Q 110.850.720.8576273.35

0.860.7550.8676655.060.870.8120.8777240.050.880.8510.8877674.310.890.8850.8978070.890.9

水轮机发电量计算公式

1. 水轮机发电量计算公式-概述

水轮机是一种利用水流能量产生动力的设备，广泛应用于水利建设和能源利用中，而水轮机发电量是指水轮机在一定时间内所产生的电能，是衡量水力发电效益的重要指标。本文将介绍水轮机发电量的计算公式。

2. 实际发电量计算公式

水力发电是利用水能转化为机械能，再由发电机将机械能转化为电能的过程。其发电量可通过公式进行计算。

实际发电量= 电量计量系数×水流量×水头×发电机效率

其中，电量计量系数是反映水轮机发电状态的一个参考系数，通常取值在0.7-0.9之间；水流量是指水轮机受到的水流量，单位为

m³/s；水头是指水位差，单位为m；发电机效率是指发电机将机械能转换为电能的效率，通常取值在0.85-0.95之间。

3. 纯水力利用公式

在理想情况下，水轮机所消耗的水能全部转化为机械能，再由发电机转化为电能，此时的发电量被称为纯水力利用发电量。

纯水力利用发电量=0.102×水流量×水头

其中，0.102为固定系数，其取值与水轮机类型有关；水流量和水头的单位同上。

4. 机械效率公式

机械效率是指水轮机将水能转换为机械能的效率，通常取值在

0.8-0.95之间。

机械效率=输出功率÷输入功率

其中，输出功率指的是水轮机将水能转化为机械能后的输出功率，单位为kW；输入功率为水能转化为机械能所需的功率，通常为水流量

和水头的函数。

5. 发电机效率公式

发电机效率是指发电机将机械能转换成电能的效率，通常取值在

0.85-0.95之间。

发电机效率=输出电功率÷输入机械功率

其中，输出电功率指的是发电机输出的电功率，单位为kW；输入

水轮机的基本工作参数

1、发电机参数：

（1）输出功率：指水轮机发电机的有功功率，一般为2~10万千瓦。

（2）发电机的极数：指水轮机发电机的极数，一般为4或6极。

（3）发电机的极对数：指发电机的极对数，一般为2~5对。

（4）发电机的转子绕组电压：指发电机转子绕组电压，其直接影响到水轮机的功率大小，一般为2-25KV。

2、水轮机参数：

（1）水轮机锅炉容量：指水轮机容积，由其容积和推力决定水轮机的功率和转速，一般为0.25~1.5兆千瓦。

（2）水轮机的直径：指水轮机的直径，其直径的大小决定了水轮机的有效推力和应力，一般从0.9~6米不等。

（3）水轮机的桨叶型：指水轮机桨叶的形状，它影响水轮机的抽力、效率、应力分布等，一般常用的有Rudiger桨、Francis桨等。

（4）水轮机的桨距：指水轮机每个桨叶到水轮机轴心的距离，影响水轮机的效率，一般从0.1~1.5米不等。

（5）水轮机的转速：指水轮机的平均转速，转速的大小会影响发电机的功率大小，一般从100~1000 rpm不等。

发电机选择计算

第四节水轮发电机的选择计算

一、发电机型式的选择

水轮发电机按其轴线位置可分为立式布置和卧式布置两类，大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于中小型机组及贯流式机组。本电站采用立式布置，立式布置又分为悬式和伞式两种。悬式布置和伞式布置的适用条件，查参考【2】P 149表3-1，悬式适用于转速大于150/min r ，伞式适用于转速小于150/min r 。因为水轮机的标准转速为166.7r/min ，所以水轮发电机选用悬式布置。水轮发电机的冷却方式采用径向通风密闭式空气循环冷却。

二、主要尺寸估算

待选水轮发电机的有关参数如下：

发电机型式：悬式标准转速：166.7r/min 磁极对数：18

外形尺寸计算如下：

1、极距τ

根据统计资料分析,极距与每极的容量关系如下: 4

s K f j =τ cm 参考【2】P 159公式3-2

式中

,,,10~8,:18

;:);

(:本设计中取线速度高的取上限容量大一般为系数磁极对数发电机额定容量j f K P p KVA s =

f s =N f ／cos ＆, cos ＆为功率因数角，取cos ＆取0.875。 f s =151300／0.875=172914KV A 。

2172914

9⨯⨯=τ=74.92 cm

由上求出τ后,尚应校核发电机在飞逸状态下,转子飞逸线速度V f 是否在转子材料允许范围内。

V K V f f = 参考【2】P 160公式3-3

式中

飞逸线速度

秒时在数值上等于极距周当频率转子额定线速度的比值确定与额定转速机组的飞逸转速与水轮机型式有关或按飞逸系数:;/50,:;,:f e f f V f V n n K τ= f K = f n ／e n =308.4／166.7=1.85;