河海大学热能与动力工程毕业设计27-50m水头200MW

毕业设计计算书47到65米水头200MW水电站机电设计专业年级06级热能与动力工2班学号06022213姓名朱宏指导教师张蓉生评阅人曹林宁2010年6月中国南京秀湾水电站47m～65m水头200MW装机容量机电初步设计学号：06022213-2-摘要此次设计是秀湾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：水轮机组主机选型，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。第一章水轮机组的选型设计中根据水头选中HL260/D74，经过选型有10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Ⅲ方案为最优方案，4台HL260/D74机组，转轮直径3.30m，机组转速166.7rpm。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ξ和β，使β55%，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LGJQ-400；接着进行主接线设计，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。发电机电压侧选用扩大单元接线，选取主变型号为SFPL-120000，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35KV，选用2回线路，送电导线型号LGJ-50，变压器选择SL7-6300/35型2台，自用电负荷侧采用单母线分段接线；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‘‘、、、SiIIch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。热能与动力工程专业毕业设计设计者：朱宏-3-AbstractWhatIdoisthemechanicalandelectricalmaindesignofXiuWanhydroelectricpowerstation,including4importantpart:hydraulicturbineandpowergeneratordesigned,governorandspeedcontrolequipmentdesigned,auxiliaryequipmentdesignedandelectricalpartdesigned.Inthechapter1ofHydraulicTurbineandGeneratorDesigned,thereis1kindsofhydraulicturbineHL260/D74forselectiononthebasicoftheheightofthehydroelectricpowerstation.Thereare10planstobecomparedinthispartafterthecompute.First,selectingbetterplansbycomparingpoweroutputlineofgeneratorandworkingterritoriesofhydraulicturbine.Second,choosingthebestonebyassessinginvestmentandaverageefficiencyofeverybetterplan.Finally,decidingtomakethesecondplanasthebestone.Intheplan,I’lluse4units,therunnerdiameteris3.30meter,andthespeedofrunningis166.7rpm.Inthechapter2ofGovernorandSpeedControlEquipmentdesigned,thelayoutofthestationisarequiredusewithaninvestpenstock.Therefore,itneedstocalculateforaunitwhenitrejectswholeload.Inthispart,straightclosingtimeofwicketgetservomotorshouldbecalculatedindesignheadandmaximumpotentialhead.Then,calculateξandβ,β55%.Finally,choosingservomotor,governorandoil-handlingfacility.Inthechapter3ofAuxiliaryEquipment,thispartisdesignedforwateringanddrainagesystem,airsupplysystemandturbineoilsystemdesigned.Accordingtodesigningrequirement,I’llselecttherightkindofturbineoiltanks,waterpumps,airreceiverandcompressor.Inthechapter4ofElectricalpart,firstofall,itshoulddesignintakesystem.Thevoltagestepoftransmittedwireis220KV,2lines,andthewireisLGJQ-400.Secondly,itshoulddesignmainwire.Generatorsideand220KVside,loadnearbysideandusingforstationsideshouldbeincluded.Generatorside:onelinewiring,thetransformerisSFPL-120000;35KVside:Theunitextensionform;loadnearbyside:transmitandtransformerunit,thetransformerisSL7-6300/35;usingforpowerstationside:Transformer—linewiringform.Thirdly,itshouldcalculateshortcurrent,including‘‘、、、SiIIch.Finally,fixingoutelectricalequipmentaccordingtoeUandeI.That’sall.秀湾水电站47m～65m水头200MW装机容量机电初步设计学号：06022213-4-目录原始资料：…………………………………………………………………-5-第一章水轮机的选型设计第一节水轮机型号选定……………………………………………………-6-第二节原型水轮机主要参数的计算…………………………………-6-第三节较优方案选择…………………………………………………-17-第四节技术经济指标计算…………………………………………-18-第五节最优方案选择………………………………………………-25-第六节最优方案的进出流水道计算…………………………………-25-第七节绘制厂房剖面图……………………………………………-31-第二章调节保证计算及调速设备的选择第一节设计水头下甩全负荷………………………………………-40-第二节最大水头下甩全负荷………………………………………-40-第三节调速设备的选择………………………………………………-49-第三章辅助设备第一节气系统………………………………………………………-51-第二节水系统………………………………………………………-55-第三节透平油系统…………………………………………………-62-第四章电气部分第一节接入系统设计………………………………………………-65-第二节电气主接线设计……………………………………………-66-第三节短路电流计算………………………………………………-69-第四节电气设备选择………………………………………………-77-参考文献…………………………………………………………………错误!未定义书签。附图、附表………………………………………………………………错误!未热能与动力工程专业毕业设计设计者：朱宏-5-定义书签。原始资料：秀湾水电站位于四川省西川县，岷江支流上，电站建成后向四川电力系统供电。本电站坝址选在西谷村上游2.5公里处，为低坝引水式建流电站，有部分日调节功能。引水口至调压井的隧洞长600多米，调压井后压力钢管长103米，在厂房前分叉接至各台机组。公路自右岸进入厂区。本电站下游水位曲线如下图所示：（m5/s）下（m）图1秀湾水电站下游水位曲线下游特征洪水如下：千年一遇洪水尾水位896.5(Q=13300m3/s)百年一遇洪水尾水位895.6(Q=10015m3/s)该地区年平均气温14.6°C，最高气温33.2°C，最低气温-4.7°C，年平均水温6.7°C，相对湿度较大，该河流含沙量亦较大。电站建成后将承担基荷。本电站将在相距50公里处的映塘变电所接入系统。并向西谷村供电约2000千瓦。本电站设计方案数据如下：Hmax=65米总装机20万千瓦Ha=56米年利用小时数6130小时Hmin=47米保证出力7万千瓦秀湾水电站47m～65m水头200MW装机容量机电初步设计学号：06022213-6-第一章水轮机的选型设计第一节水轮机型号选定一、水轮机型式的选择：根据原始资料，该水电站的水头范围为47～65m，适合此水头范围水轮机的类型有斜流式和混流式。又根据混流式水轮机的优点：（1）比转速范围广，适用水头范围广，可适用30～700m；（2）结构简单，价格低；（3）装有尾水管，可减少转轮出口水流损失。故选择混流式水轮机。二、比转速的选择：本电站是引水式建流电站，则有Hr=Ha=56m。按我国水轮机的型谱推荐的设计水头与比转速的关系，水轮机的sn为)(3.24720562000202000kwmHnrs因此，选择sn在260左右的水轮机为宜。又根据原始资料所给定的秀湾水电站的特征水头，查《型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编》第2页《中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表》，知可选HL260/D74。三、机组台数拟定：按电站建成后,在电力系统的作用及考虑到系统的稳定运行,初步拟定为2台,3台,4台,5台,四种方案进行比较。表1－1台数单机容量（MW）2100366.7450参考文献[3]P110参考文献[1]P154（6-29）式热能与动力工程专业毕业设计设计者：朱宏-7-540第二节原型水轮机主要参数的计算一、HL260/D74原型水轮机主要参数的计算㈠、两台(单机容量100MW)1、计算转轮直径水轮机额定出力：)(810204098.010104kwNPGGr上式中：G-----发电机效率,取0.98GN-----机组的单机容量（KW）取最优单位转速n110=79r/min与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，则Q11r=1.246m3/s,对应的模型效率ηm=0.893，暂取效率修正值Δη=0.03，η=0.893+0.03=0.923。模型最高效率为0M＝0.923。)(69.4923.056246.181.98.10204081.95.15.1111mHQPDrr按我国规定的转轮直径系列，计算值在标准值4.5m与5.0m之间。两者都取。2、计算原型水轮机的效率(1)当D1=4.5m时设计工况原型水轮机的最高效率：954.05.435.0