其 他 ＳＭＡＬＬ ＨＹＤＲＯ ＰＯＷＥＲ ２０１０Ｎｏ２，Ｔｏｔａｌ Ｎｏ１５２
小型水电站调压井设置的合理性
巫友兵（福鼎市水利局 福建福鼎 ３５５２００）
【摘要】在小型水电站设计中，常因调保计算过程压力上升值超过允许值而需设备调压井，这既增加了小水电工程
复杂性，而且又大大增加了工程造价，影响了小水电的投资效益。通过对小溪水电站的调保计算，提出解决上述问题的措
施，取得了较好成效。表１个。
【关键词】小型水电站调保计算调压井
１工程概况
小溪水电站位于福鼎市碲溪镇境内，电站坝
址控制集雨面积５１．６ ｋｍ２，坝高３５．６ ｍ，总库容
７２万ｍ３，有效库容４８万ｍ３；电站压力引水隧洞
长２ ７８０ ｍ，明敷一条 １ ２００ ｍｉｌｌ压力钢管，长
５９．７ ｍ；设计水头７９ ｍ，设计流量３．９６ ｍ３／ｓ，装机 容量３×８００ ｋＷ，多年平均发电量７５０万ｋＷ・ｈ，设 备年利用小时数３ １２５ ｈ，概算总投资９６８万元。 ２水锤及调节保证计算 ２．１基本资料 水轮机型号：ｍＡ５５ ｗ卜蜘，水轮机出力： Ｎ＝８６０ ｋＷ；发电机型号：ＳＦ ８００卜＿－６／１１８０， 发电机效率：叩电＝９３％，发电机端电压：４００ Ｖ。 机组额定转速：１ ０００ ｒ／ｍｉｎ，飞逸转速： ２ ０００ ｒ／ｍｉｎ，机组转动惯量：ＧＤ ＝１．４６ ｔ・ｍ２。 水轮机吸出高度：Ｈ ：２．８ ｍ。 制造厂提供的水轮机最大压力升高允许值： ［ｚ］＝４５％；发电机最大速率上升允许值： ［ ］ ＝６０％。 电动调速器全开至全关时间：Ｔ＝６．２ Ｓ。 蜗壳进水弯管长１．７７ ｍ，内径０．６ ｍ；蜗壳周 长Ｌ＝５．１６ ｍ。 尾水管Ｉ：Ｌ＝１．４２ ｍ，内径０．６０７ ｍ；尾水管
Ⅱ： ＝３ ｍ，内径０．６０７×１．２４５（渐变管）。
以上参数由重庆电机厂提供。
２．２计算依据
水锤波传播速度：隧洞ｃ１＝１２．３５ ｍ／ｓ，钢管
Ｃｚ＝９６８ ｍ／ｓｏ
在设计水头下，３台机组同时丢弃满负荷，导
水叶在电动调速器作用下关闭。
将分岔管后３台机组合并成ｌ台大机组，装设
在长２５．２５ ｍ、￣１ｏ４ｏ支管的末端，按等价水管的
方法进行计算。
尾水管进口的允许最大真空度为８ Ｈ冰柱。
表１ Ｌｊ 计算表
根据表１计算得：
引水道平均水流流速及平均水锤波速度：
・
１１０・
７
∑ ｉＶｉ
＝ ：０．９７９ ｒｎ／ｓ
小水电２０１０年第２期（总第１５２期） 其 他
ｃ ＝ ＝１ ２２４ ｍ／ｓ
享
２．３压力上升值计算
水轮机导水叶的全关闭时间Ｔ＝６．２ ｓ；
有效关闭时间 ＝４．９ ｓ；
水锤波在引水道中来回传播一次的时间：
＝ ＝
４．７ ｓ＜４．９ ｓ，属间接水锤。
引水道的特性常数：
－０．７７３
＝丽ＬＶａ：０
．
７４２
』Ｄ ．ｒ始＝０．７７３×１＝０．７７３＜１，属第一相水锤。
最大压力上升相对值：
Ｚ１： — Ｌ：１４４％
‘ ｌ十Ｐ口・ｒ始一Ｏ＂ａ
蜗壳压力上升相对值：
５ 一
ＥＣｉＶｉ
ｚ２＝卜・ｚｌ＝１４３＞４５％
Ｅ
１
Ｃｉ Ｖｉ
为了保证水锤压力满足蜗壳压力上升允许值要
求，设计单位在初步设计报告中提出在隧洞２＋
２１０桩号布置１座阻抗式调压井，调压井高４２ ｍ，
内径５ ｍ，概算造价５０万元。为论证调压井设置的
必要性，本人经多次调保计算发现当水轮机导水叶
关闭时间Ｔ＝１２ ｓ时，蜗壳压力上升值可满足要
求，引水系统不需设置调压井。经与厂家协商，厂
方承诺可以通过改造电动调速器将导叶关闭时间调
整到１２ Ｓ。计算结果如下。 ，
当电动调速器关闭时间Ｔ＝１２ ｓ时，导水叶有
效关闭时间Ｔ。．－１１．４ Ｓ，根据上述计算公式，引水
道的特性常数：
Ｐ。＝０．７７３， ＝０．３１９
最大压力上升相对值：Ｚｌ＝４３．８％
蜗壳压力上升相对值：Ｚ２＝４３．６％＜４５％（符
合要求）
Ｓ．Ｌｉ Ｖｉ
尾水管压力下降相对值： ＝卜・ｚ１．＝
Ｚ
１
ＬｉＶｉ
０．００１ ８３ 、
尾水管真空值：Ｈ＝Ｈ ＋ Ｉ／２＋ｒ／．Ｈ ＝４
．
０１＜
８ ｍ（符合要求）。
２．４速率上升值计算
水轮机出力Ｎ＝８６０ ｋＷ，ＧＤ ＝１．４６ ｔ・ｍ２，ｎ０
＝
１ ０００ ｒ／ｍｉｎ，Ｔ。＝１１．４ ｓ，ｎＲ ２ ０００ ｒ／ｍｉｎ，则：
＃ｏ－ ２２２
ｃ：—— ：０．４５
１
一
１
ｎｏ
根据 ＝３．５８和Ⅳ＝ ＝２．５５查表
Ｙ ．ＬｉＶｉ “
得：
水锤压力升高平均值Ｚ＝Ｏ．４
水锤影响修正系数 ＝（１＋ ） ～＝１．６６
速率上升值：
＝ ‘Ｃ‘ ＝９１．３％＞６０％。
速率上升值超过厂家规定允许值，为解决水轮
发电机组甩负荷过速问题，在低压水轮发电机出线
端设置水阻器保护。
３结语
在小型水电站引水建筑物设计时，通过水锤及
调节保证计算，合理确定水轮机导水叶关闭时间，
在确保低压水轮发电机速率上升值不超过厂家规定
允许值及水锤压力升高计算值在允许值范围内时，
取消调压井设置，从而简化了引水系统水工建筑物
布置，节省了工期，降低了工程造价。延长导水叶
关闭时间，必将引起发电机速率上升，为保证发电
机速率上升值在厂家要求的允许范围内，对于低压
发电机，可以在电气主结线上加装水阻器。这样既
解决了水锤压力上升又保证了发电机组运行安全，
从而以最优方案设计引水系统水工建筑物，减少工
程投资，达到提高小水电投资效益的目的。
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巫友兵（１９６７一），男，高级工程师。
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责任编辑赵建达
小水电项目必须符合河流水能资源开发规划