农村小水电站的设计
摘要：该文针对农村小水电站“机组容量小、设备供应困难、运行人员文化技术水平相对较低”等特点，介绍了水轮机的选择、电气主接线的拟定、电气测量和同期装置及保护装置的设计等有关问题。
关键词：小水电站；设计；经验
1 水轮机的选择
水轮机是水电站一个十分重要的设备，水流的动能和势能转换成机械能就是通过水轮机来实现的。水轮机选择合理与否，直接影响到机组的效率和运行的安全性、经济性。
1.1 机组台数的选择
农村小水电站机组台数与电站的投资、运行维护费用、发电效益以及运行人员的组织管理等有着密切的关系。通过多年设计和运行经验表明：农村小水电站机组台数一般为1～4台，且型号应尽量相同，以利于零部件通用和维修管理方便，其中每座电站2台机组居多。
1.2 水轮机型号的选择
水轮机型号的选择合理与否，直接影响到水轮机的运行效率、汽蚀和振动等。选择型号时，既要考虑水轮机生产厂家的技术水平和运输的方便程度，又要 确保水轮机常处于较优的运行工况，即尽量处于水轮机运转特性曲线图的高效区。尤其是机组运行时，水头的变化不要超过水轮机性能表的水头范围，否则会加剧水轮机汽蚀和振动，降低水轮机效率。
1.3 机组安装高程的确定
水轮机的安装高程不能超过水轮机允许的最大吸出高度，否则会引起水轮机转轮的汽蚀、振动等不良现象，因而缩短机组的运行寿命。
（1） 卧式机组：▽安= Z下 + hs -▽/900 - D/2
（2）立式机组：▽安= Z下 + hs - ▽/900
式中 Z下——尾水渠最低水位（m）；
hs——水轮机理论吸出高度（m），查水轮机应用
范围图及hs = f (H)曲线；
D——水轮机转轮直径（m）；
▽——水电站厂房所在地的海拔高程（m）。
为了消除或减轻水轮机汽蚀，可将计算出的▽安降低0.2～0.3m确定安装高程。
2 电气主接线的拟定
小水电站的电气主接线是运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据之一。农村小水电站装机容量往往有限，一般装机台数不超过4台，相应电站的电压等级和回路数以及主变的台数都应较少。考虑到小水电站（尤其是单机100 kW以下的微型电站）的机电 设备供应比较困难，运行和管理人员的文化、业务素质普遍较差，从进站到熟练掌握操作、检修、处理故障及优化运行等也有一个过程。因此，农村小水电站的电气主接线在满足基本要求的前提下，应力求采用简单、清晰而又符合实际需要的接线形式。
对于1台机组，宜采用发电机—变压器组单元接线；对于2～3台机组，宜采用单母线不分段接线，共用1台主变；对于4台机组，宜采用2台主变用隔离开关进行单母线分段，以提高运行的灵活性。
3 电气测量及同期装置
并入电网运行的小水电站电气测量应包括：三相交流电流、三相交流电压（使用换相断路器和1只电压表测量三相电压）、有功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能、励磁电流和励磁电压等的监视和测量。发电机的测量、监视表计、断路器、互感器及保护装置等装在控制屏上（发电机控制屏）；电网的表计、断路器、同期装置等装在同期屏上（总屏）。
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