南昌工程学院水电站课程设计

水电站课程设计系院：水利与生态工程学院班级：水利水电工程姓名：学号：指导教师：孙笑老师目录一、厂区布置原则 (2)一、主厂房 (2)二、副厂房 (3)三、主变压器 (4)四、高压开关站 (4)五、引水道、尾水道及对外交通线路的布置 (5)二、水电站厂房布置说明书 (5)一、水电站基本资料 (6)二、水电站厂房主要设备 (6)三、辅助设备系统 (9)四、厂区布置 (10)五、主厂房场内布置 (10)六、主厂房结构布置 (11)七、主厂房轮廓尺寸主要参数表 (12)八、副厂房布置 (13)三、设计计算说明书 (14)一、设计水头确定 (14)二、压力管道直径及蝶阀的确定 (14)三、蜗壳尺寸的确定 (15)四、尾水管尺寸计算 (16)五、水电站厂房尺寸设计 (17)四、参考文献 (22)一、厂区布置原则厂区布置是指水电站的主厂房、副厂房、主变压器场、高压开关站、引水道、尾水道及厂区交通的相互位置的安排。

一、主厂房主厂房是厂区的核心，对厂区布置起决定性作用，其位置要综合考虑地形、地质、水流条件、施工导流方案和场地布置、电站的运行管理等多种因素，除了注意厂区各组成部分的协调配合外，还应考虑下列因素：(1) 尽量减小压力水管的长度。

因此对于坝后式水电站，主厂房应尽量靠近拦河坝；对于引水式水电站主厂房应尽量靠近前池和调压室。

(2) 尾水渠尽量远离溢洪道或泄洪洞出口，防止水位波动对机组运行不利。

尾水渠与下游河道衔接要平顺。

(3) 主厂房的地基条件要好，对外交通和出线方便，并不受施工导流干扰。

二、副厂房副厂房可选的位置：(1) 主厂房的上游侧。

适用于坝后式水电站。

(2) 尾水管顶板上。

影响主厂房的通风、采光，需加长尾水管，从而增加工程量。

由于尾水管在机组运行时振动较大，不宜布置中央控制室及继电保护设备。

(3) 主厂房的两端。

当机组台数多时，这种布置会增加母线及电缆的长度。

三、主变压器1．主变压器场的布置原则主变压器的位置应结合安装、检修运输、消防通道、进线出线、防火防爆要求确定。

(1) 尽量靠近厂房，以缩短昂贵的发电机电压母线长度，减小电能损失和故障机会，并满足防火、防爆、防雷、防水雾和通风冷却的要求，安全可靠；(2) 尽量与安装间在同一高程上，便于主变压器的运输、安装和利用轨道推进厂房的安装间进行检修；(3) 变压器的运输和高压侧出线要方便，且变压器之间要留必要空间。

(4) 高程应高于下游最高洪水位，且四周设置排水沟。

2．升压变压器可能布置的位置(1) 坝后式厂房，可以利用厂坝之间的空间布置升压变压器。

(2) 河床式厂房，由于尾水管较长，可将升压变压器布置在尾水平台上，这时尾水平台的宽度，应使升压变压器在检修移出时符合最小安全净距的要求(详见电气设备规范)。

(3) 引水式地面厂房，变压器场可能的位置是厂房的一端进厂公路旁、尾水渠旁、厂房上游侧或尾水平台上。

(4) 由于地形和场地的限制，个别水电站有将主变压器布置在厂房顶上。

地下厂房的主变压器可布置在地下洞室内。

四、高压开关站高压开关站布置各种高压配电装置和保护设备，如电缆、母线、各种互感器、各种开关继电保护装置、防雷保护、输电线路以及杆塔构架。

这些设备型式、数量、布置方式和需要的场地面积，是根据电气主接线图、主变的位置、地质地形条件及运行要求加以确定。

高压开关站一般为露天布置。

应尽量靠近主变压器场和中央控制室，且在同一高程上。

由于地形限制，往往有一高程差，通常布置在附近山坡上，也有布置在主厂房顶上的。

当地形较陡时，可布置成阶梯式和高架式，以减少挖方。

当高压出线不止一个等级，可分设两个或多个开关站。

五、引水道、尾水道及对外交通线路的布置引水道一般为正向引水，尽可能保证进、出水水流平顺。

当水管直径很小时且根数较少时，也可侧向引水；尾水渠一般为明渠，正向将尾水导入下游河道，少数情况也可侧向导入下游河道。

对外交通一般为公路，也有的采用铁路或水路的。

引水式厂房一般沿河岸布置，进厂公路可沿等高线从厂房一端进入厂房。

坝式电站进厂公路一般从下游侧进入。

公路、铁路要直接通入主厂房的安装间，临近厂房一段应是水平，长度不小于20m ，并有回车场地。

公路的坡度不宜大于10%~12%，转弯半径大于20m 。

二、水电站厂房布置说明书一、水电站基本资料（一）工程概况附图1为水电站的厂房布置图，它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。

二、水电站厂房主要设备1、水轮机和发电机电站最大水头m H 3.64max =，加权平均水头m H cp 63.59=，最小水头m H 02.38min =。

按水头范围及装机容量，套用3台现有机组。

水轮机型号为140220--LJ HL ，单机额定出力为KW 8333，该机组适用m H 65max =，m H 38min =m H p 58=，额定流量35.16m /s ，和电站水头范围比较匹配。

发电机型号为3300/168000-SF ，单机额定出力KW 8000（悬式），采用密封式通风，可控硅励磁。

水轮机导叶0b 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3500-YDT 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4、桥式起重机：本电站的最重部件为发电机转子带轴重37.5t ，结合厂房布置要求。

选用起重机跨度m L k 12=，主副钩最大起升高度分别为20m 和22m ，主钩最高位置至轨顶距离为0.911m ，小车高度2.723m。

厂房屋顶结构厚度为2.456 m。

三、辅助设备系统（1）、油系统：根据设备用油量选用6m3净油桶1只、6m3污油桶1只，净油设备压力滤油机2台，真空滤油机1台，共有设备齿轮油泵1台。

绝缘油系统，选用8m3净油桶2只、8m3的污油桶2只。

油净化系统与透平油共用，变压油的充油和排油均在安装场内。

两类油的事故排油均由管道排往集水井，然后用油泵把事故油抽出来。

（2）、供水系统：①、技术供水，由于本电站水头范围为38.02~64.31m，且水质、水温均满足要求，所以采用自流供水方式。

取水口设在每台机组蝴蝶阀前的压力钢管上，并与全场技术供水总管连通，互为备用。

每台机组供水管上均设电磁液压阀。

以保证自动投入或切除。

②、消防用水，全长设一消防用水总管与技术供水总管联通。

油库、油处理和变压器上安装消防喷雾头。

一般情况下，采用自流供水就可满足全厂消防用水对水压的要求。

但，为以防出现水电站最小水头运行情况，另设2台水泵（1台备用）从下游抽水送至消防总管，同时也作为技术供水的备用水源。

（3）、排水系统：分为机组检修排水、厂房渗漏排水和厂区排水。

①、检修排水，采用廊道间接排水方式，即检修机组时，蜗壳和尾水管重的积水通过盘形阀的控制，先经廊道排往集水井，然后再由水泵抽排到尾水渠。

集水井上设2台检修排水深井泵。

2台深井泵同时运行，待积水抽空后，再由另一台抽排闸门的漏水。

②、渗漏排水，与检修排水共用一集水井，设一台深井泵。

检修排水泵可作为渗漏排水泵的备用泵。

渗漏排水泵的启动和关闭，由液压信号器根据集水井的水位变化控制。

集水井的有效容积为40m3，可利用廊道容积为58.7m3。

厂房沉陷、温度缝的渗漏排水、坝体渗漏水、机组盖与主轴密封渗漏排水、压力钢管伸缩节漏水等，经厂区内的排水沟、管引到集水井，然后再由渗漏排水泵排至尾水渠。

③、厂区排水，选用4台单级双吸卧式水泵，厂区排水4台排水泵逐步启动，以减小常用变压器的压降。

厂区的排水集水井的有效容积为94.13m3。

④、压缩空气系统：高压其系统选用1.5m3贮气罐1只，高压空压机2台，其中1 台备用，低压系统选用容积为3m3的制动和调相用的贮气罐各一只，低压空压机2台（互为备用）。

为确保制动用气的可靠性，在制动用气贮气罐的进气侧设置止逆阀，当2台贮气罐压力不平衡时，只允许调相用的贮气罐的气压进入制动贮气罐。

风动工具和吹扫用气均从调相供气管引出。

⑤、直流系统：由一组铅酸蓄电池（GGF-300型130个）2套充电装置组成，供全厂正常和事故情况下控制、保护、信号和自动装置的直流电源。

蓄电池按浮充电方式运行。

⑥、通风、采光：电站为地面式厂房，主厂房采用自然通风方式。

中控室、载波室设空调机。

蓄电池室和酸室设轴流风机，通过管道将酸气排至厂区外。

对位于水轮机层的副厂房重的母线道，采用轴流风机通风散热。

主机房采光采用自然光和人工照明相结合的方式。

人工照明的正常电源采用常用电源系统。

当厂用电故障时，利用蓄电池的直流电供电。

⑦、尾水闸门：电站3台机组共用一扇4×2m的平板滑动钢闸门，由1台5t的电动葫芦启闭。

四、厂区布置主厂房位于坝后河床右岸位置，安装场布置在与右岸进场公路相连接。

充分利用厂区与坝体之间的空间，这将有利于主厂房的通风、采光。

将副厂房分为两部分，一部分在主厂房的上游，另一部分在主厂房的左端。

变电站设置在左端的副厂房与溢洪道之间的一块平地上，占地面积约为200m2。

.主变压器靠近左端的副厂房，设置两台主变压器并错开布置，且变电站与安装场同一高程。

近变区布置在左端厂房的下游侧，设置围栏。

35kv配电装置采用室内型设备。

在此基础上，将35kv开关室布置在变电站下游侧。

开关室面积约为8×20m2，设两个出口，110kv 的开关站高压设备均采用中型设备，110kv母线避雷器选用体积较小的氧化锌避雷器，并安装在构架上。