2012年一级建造师考试水利水电经典资料55

高水头小容量水轮发电机组的选型设计

摘要：根据三斗水库电站水轮机组为高水头、小容量的特点，结合溪屯溪水电站群在建瓯市电力系统中为辅助调频电站的情况，走访主要水轮发电机组设备制造厂，在机组订货和施工设计时就采取相应改进措施。投运后，达到设计要求，机组运行状况良好，经济效益可观。

关键词：小型水电站 水轮发电机组 小型水轮机 高水头水轮机 水轮机选型 经济效益

1工程简况

三斗水库为建瓯市溪屯溪流域水电资源开发规划的龙头水库，总库容530万m3，兴利库容437万m3，为年调节水库。电站压力引水隧洞长2160m，明敷压力钢管长438m，最高水头200.43m，设计水头174.7m，最低发电水头152.9m，设计流量1.84m3／s，装机容量2×1250kW.多年平均发电量827.58万kW·h，P＝75％保证出力690kW，设备年利用小时3310h，水库及电站概算总投资2037万元。

三斗水库电站及赤坑水电站（装机2000kW）为溪屯溪规划开发的第一期工程，1986年12月动工，赤坑电站于1998年5月竣工发电，三斗电站于1999年9月开始试运行。

2水轮发电机组的选型设计

三斗水库电站设计水头174.7m，单机容量1250kW，为高水头、小容量水轮发电机组，查“中小型反击式水轮机使用范围综合图”，本电站水轮机选择在冲击式水轮机范围。冲击式水轮机具有构造简单、出力变化时对机组效率影响较小等优点，特别是其折向器的作用对调保有利，可节省调压井等水工建筑物的造价，但其转速低，机组体积大；混流式水轮机则其转速高，机组体积小，且运转可靠效率较高，并有适应水头范围宽的优势，还可利用尾水管回收能量，减少厂房开挖工程，但在低负载时机组效率降低较多。经机型选择计算，初选了CJA237－W－125／14.5水轮机，配套SFW1250－14／1730发电机和HLD54－WJ－55水轮机，配套SFW1250－4／1170发电机两种机型。

走访闽、浙、赣三省主要水轮发电机设备制造厂，厂家表示两种机型均可生产供货，对高转速机组的运行都有所担心，推荐本站采用冲击式机组。初步报价两种机型的水轮机和发电机主设备价格相差悬殊，冲击式1套141.2万元，混流式1套只70万元。初设中经两种机型的辅助设备配套和水工建筑物不同方案的投资对比，在造价上选用混流式机组仍可节省84.2万元；此外选用HLD54－WJ－55水轮机在本站的水力条件下，运行区域很理想，溪屯溪水电站群在建瓯市电力系统中为辅助调频电站，对有水库调节的更应发挥顶峰作用，一般时间在较高出力区运行，既使水库水位变化，机组也运行在较高效率区内，为此初设推荐选用HLD54－WJ－55配SFW1250－4／1170水轮发电机组。

3小转轮高转速混流式水轮发电机组的运

行问题和改进措施选用混流式水轮发电机组，其额定转速达到1500r／min，其运行状况是我们最为关注的问题，据设备生产厂家介绍，当时浙、赣两省尚没有相近规模高水头小转轮高转速的水电站，仅福建水力发电设备厂制造安装在龙岩大片溪水电站（H＝177.7m，HLD54－WJ－60，SFW1600－4／1170）和漳平岭兜水电站（H＝180m，HLA179－WJ－60，SFW1600－4／1170）有4台机组水力条件和装机规模相近，机组额定转速为1500r／min，并已建成发电。

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