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中华人民共和国水利行业标准替代水利水电工程机电设计技术规范发布实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国水利部关于批准发布水利行业标准的公告年第号中华人民共和国水利部批准水利水电工程机电设计技术规范标准为水利行业标准现予以公布序号标准名称标准编号替代标准号发布日期实施日期水利水电工程机 电 设 计 技 术规范二一一年八月二十五日前言根据水利部水利水电规划设计管理局水总科号关于开展项技术标准编制工作的通知及水利技术标准编写规定的要求对水力发电厂机电设计技术规范试行进行了修订并将名称改为水利水电工程机电设计技术规范本标准共章节条主要包括以下技术内容水力机械设计电气一次设计电气二次设计通信设计机电设备布置及对相关专业的要求辅助设施设计本标准修订的主要包括以下内容修改了标准名称及适用范围增加了泵站水闸等水力机械电气一次电气二次和通信设计等内容增加了计算机监控系统火灾自动报警及联动控制系统视频监视系统在线监测系统等设计内容本标准所替代标准的历次版本为本标准批准部门中华人民共和国水利部本标准主持机构水利部水利水电规划设计总院本标准解释单位水利部水利水电规划设计总院本标准主编单位中水东北勘测设计研究有限责任公司本标准出版发行单位中国水利水电出版社本标准主要起草人郑光伟主编朱维志副主编于忠祥副主编朱绍臣金永富朱杰民刘海辉范立军潘虹田晓军丁松滨牛聚山曾力杨光华黎昕王相奎张晓东徐大伟郭铁成本标准审查会议技术负责人李学勤王庆明江泽沐李恒乐本标准体例格式审查人陈登毅目次总则水力机械水轮机选择水泵选择进出水阀选择水轮机控制系统及调节保证泵站水力过渡过程主厂房起重机输水系统辅助设备技术供水排水系统及消防供水压缩空气系统油系统水电厂水力监测系统泵站水力监测系统电气一次水电厂站接入电力系统电气主接线水轮发电机电动机主变压器高压配电装置厂站用电水闸供电过电压保护及接地照明电力电缆选型与敷设电气二次一般规定厂站集中监视控制自动控制励磁系统计算机监控系统继电保护及系统安全自动装置电测量及电能计量二次接线厂站用直流电源系统火灾自动报警及联动控制系统视频监视系统在线监测系统通信生产管理通信调度通信机电设备布置及对相关专业的要求一般要求主厂房副厂房主变压器高压配电装置中央控制室其他用室发电引水系统泵站输水系统电梯辅助设施机械修配电气试验室标准用词说明总则为明确水利水电工程机电设计要求做到安全经济可靠运行制定本标准本标准适用于大中型水力发电厂不含抽水蓄能电站泵站水闸等水利水电工程的水力机械电气一次电气二次和通信设计水利水电工程机电设计应根据工程的任务和规模枢纽布置水力动能特性电力系统环境保护等要求并结合工程的运行方式和自然环境条件经济合理地制定设计方案本标准引用标准主要有优先数和优先数系变压器高压电器和套管的接线端子同步电机励磁系统大中型同步发电机励磁系统技术要求水轮发电机基本技术条件继电保护和安全自动装置技术规范建筑照明设计标准火灾自动报警系统设计规范电力设施抗震设计规范水利水电工程高压配电装置设计规范大中型水轮发电机基本技术条件水利水电工程电缆设计规范水利水电工程二次接线设计规范水利水电工程厂站用电系统设计规范水利水电工程设计防火规范水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范水力发电厂过电压保护和绝缘配合设计技术导则水力发电厂接地设计技术导则水力发电厂电力电缆工程设计规范额定电压及以上气体绝缘金属封闭开关设备与电力变压器直接连接水利水电工程机电设计除应符合本标准外尚应符合国家现行有关标准的规定水 力 机 械水 轮 机 选 择水轮机型式的选择应根据水力发电厂以下称水电厂的运行水头范围及其运行特点提出可供选择的水轮机机型方案并从技术特性经济指标运行可靠性及设计制造经验等方面经技术经济比较后选定对于最大水头及以下的径流式水电厂宜优先选用贯流式水轮机单机容量和机组台数的选择应在分析研究下列因素的基础上拟定不同的单机容量方案经技术经济比较选定机组台数不宜少于台电力系统对水电厂在汛期和非汛期运行输出功率机组运行方式和大修要求以及单机容量占电网工作容量的比重水库的调节性能调度运行方式运行水头及流量特性下游河道生态基流或最小通航流量要求枢纽布置条件对外交通运输条件河流及过机泥沙特性机组设备制造能力水电厂的近期及远期规模库区及河道冰情其他特殊技术要求对于最大水头与额定水头比值较大的混流式水轮机可根据其在高水头区域的稳定运行的范围要求研究水轮机超额定功率运行的必要性和合理性水轮机额定水头的选择应根据水库调节特性与调度运行方式水电厂在电网中的地位和作用运行水头及出力范围水轮机运行稳定性电量以及输水系统水头损失等因素综合考虑经技术经济比较选定并应符合下列要求对于中高水头水轮机其额定水头宜在加权平均水头的倍范围内选取对于径流式水电厂水轮机额定水头应保证水电厂发足装机容量对于水库采取蓄清排浑运用方式的多泥沙河流的水电厂水轮机额定水头宜在加权平均水头与水库蓄水期的下限发电水头之间选取当额定水头接近最小水头时应论证其合理性和经济性水轮机比转速的选择应符合下列要求根据运行水头水质条件和设计制造水平等条件综合考虑对用于多泥沙河流运行水头变幅较大或高海拔地区的水轮机应适当降低比转速水轮机额定转速应根据运行水头功率转轮直径等参数或比转速在发电机同步转速系列中选取当有两种及两种以上同步转速可供选择时应经技术经济比较确定水轮机吸出高度的选择应符合下列要求反击式水轮机的吸出高度应按各特征水头运行工况及其相应的水电厂空化系数分别进行计算吸出高度同时应考虑水电厂所在地海拔的影响水电厂空化系数宜根据初生空化系数选取如无初生空化系数供选用时可用临界空化系数乘上比值系数选取水轮机安装高程的选择应符合下列要求水轮机安装高程应根据水轮机各种运行工况下必要的吸出高度及相对应的下游尾水位经技术经济比较合理选定水轮机安装高程的设计尾水位应根据水库运行方式水电厂的运行出力范围尾水位与流量关系特性初期发电要求及下游梯级水电厂的运行水位等因素选取选定的水轮机安装高程应满足水轮机允许运行范围内尾水管或尾水隧洞出口上沿的最小淹没深度应不小于的要求确定水轮机安装高程所使用的尾水水位流量关系曲线应采用水电厂尾水管或尾水隧洞出口的设计曲线冲击式水轮机的安装高程应根据发电的最高尾水位确定在任何发电工况下尾水渠宜保持足够的通气高度贯流式水轮机的安装高程应考虑圆周断面高程差的影响水轮机安装高程的选择宜留有适当的安全裕度并应满足调节保证的要求混流式或定桨式水轮机的最大飞逸转速应按最大净水头和最大单位飞逸转速确定转桨式水轮机的最大飞逸转速应按保持协联关系计算有特殊要求时可按协联关系破坏的情况计算冲击式水轮机的最大飞逸转速应按最大净水头确定当采用新转轮时应取得模型试验资料必要时应进行模型验收试验当采用新技术新工艺新材料时应进行科学试验并通过技术鉴定选择水轮机时还应研究水轮机结构设计的合理性可靠性和适用性水轮机通流部件易空蚀部位应有抗空蚀措施对用于多泥沙水流条件下的水轮机还应采取抗泥沙磨蚀的技术措施并在结构上便于检修和更换易损部件选用的水轮机应取得制造厂提供的功率效率和流量的保证空蚀或磨蚀损坏保证飞逸特性运行稳定性和噪声保证调节保证可靠性保证以及水轮机综合特性曲线等技术资料宜选用制造厂提供的蜗壳尾水管型式和尺寸并应保证其具有优良的水力性能和运行稳定性钢筋混凝土蜗壳应采取防渗漏措施当厂房布置或其他方面有需要修改尾水管形状和尺寸的特殊要求时应与制造厂协商确定必要时还宜进行水轮机模型试验尾水管的锥管部分应设有金属里衬对于弯肘形尾水管的肘管部分当肘管内的平均流速达到时宜采用金属里衬水 泵 选 择水泵型式的选择应根据泵站的运行扬程及运行特点提出可供选择的水泵型式方案并经技术经济比较后选定主泵的台数应考虑下列因素并经技术经济比较后确定泵站的工程任务和规模运行方式和运行时间泵站进出水池特征水位及调节特性枢纽布置条件及对外交通运输条件设备制造能力其他特殊要求对于重要的供水泵站和灌溉泵站应设置备用泵组备用泵组的台数应根据泵站的重要性调蓄能力运行条件及年运行小时数确定对于年运行小时数很低的泵站可不设备用泵对于大型水泵应进行装置模型验收试验当对已有水力模型的水泵的进出水流道型线做较大更改时应重新进行装置模型试验水泵额定转速选择应考虑下列因素水泵额定转速应根据扬程流量叶轮直径配套电动机转速档级等参数选择当有两种及两种以上转速可供选择时应通过技术经济比较后确定采用调速运行的水泵在整个运行扬程范围内应能安全稳定运行由多泥沙水源取水扬程变幅较大或使用于高海拔地区的水泵宜适当降低转速水泵最大轴功率的确定应考虑下列因素运行范围内各种工况对轴功率的要求含沙量对轴功率的影响水泵安装高程应符合下列要求并留有适当的安全裕度在进水池最低运行水位时轴流泵或混流泵的基准面最小淹没深度应大于应满足不同工况下水泵的允许吸上真空高度或必需汽蚀余量的要求在含泥沙水源中取水时应对水泵的允许吸上高度或必需汽蚀余量进行修正并联运行的水泵其设计扬程应接近抽送多泥沙水源时宜适当减少并联台数由多泥沙水源取水时水泵应考虑抗泥沙磨蚀措施当水源介质有腐蚀性时水泵应考虑防腐蚀措施水泵在结构上应便于检修和更换易损部件梯级泵站间的流量应平衡当流量不平衡时可采取调蓄大小泵搭配变速调节和变角度运行等调节控制措施进出水阀选择水轮机进水阀的选择应根据其水头直径及下列条件经技术经济比较确定如不装设进水阀应采取其他防飞逸措施对于由一根压力输水总管分岔供给台或台以上水轮机流量时每台水轮机都应装设进水阀压力钢管较短的单元压力输水管水轮机不宜设置进水阀对于多泥沙河流水电厂的单元压力输水管或较长的单元压力输水管当水轮机装设进水阀或在水轮机流道上装设圆筒阀时应进行技术经济比较论证对于径流式或河床式水电厂的低水头单元输水系统不应装设进水阀水轮机进水阀在最不利的情况下和在最大流量下都应能动水关闭其关闭时间应不超过机组在最大飞逸转速下持续运行的允许时间进水阀在两侧压力差不大于的最大静水压的范围内应能正常开启且不产生强烈振动对于低扬程立轴式轴流泵站卧轴式贯流泵站斜轴式轴流泵站及立轴式混流泵站水泵出水不宜装设阀门但应采用其他可靠的泵站断流方式以防止机组在突然断电情况下发生飞逸其断流方式应根据出水池水位变化幅度泵站扬程和机组特性等因素结合出水流道型式选择经技术经济比较确定断流方式还应符合下列要求运行可靠设备简单操作灵活维护方便对机组效率影响较小在每台水泵进水管上及出口工作阀门后应设置检修阀门水泵出水工作阀门应能动水关闭其刚度强度应能满足水泵电动机组突然事故停机时有效防止水击压力升高泵组反向转速升高和反转时间的要求工作阀门宜选用两段关闭的液压操作阀或多功能水力控制阀最大水头 扬程在及以下的水电厂 泵站工作阀门和检修阀门宜选用液控蝴蝶阀最大水头 扬程在以上的水电厂 泵站工作阀门和检修阀门宜选用液控球阀水轮机控制系统及调节保证水轮机控制系统应具有良好的稳定性和调节品质并应满足机组在各种运行方式下稳定运行和电力系统对频率调节与功率调节的要求水电厂每台机组应装设一套包括调速器油压装置及其附属部件组成的调速系统调速器应选用微机电气液压型调速器调速系统应采用及以上的油压等级水轮机控制系统宜选配电气反馈机构水轮机控制系统配置的设备应动作准确安全可靠管路连接简便应根据水轮机输水系统型式和参数机组特性运行工况电网的要求以及电气主接线连接方式进行调节保证计算调节保证计算应采用计算机仿真计算优选导叶关闭规律和调节系统参数必要时对调节系统的稳定性进行分析计算应根据不同水头和各种可能工况组合进行调节保证计算轴流式及贯流式机组计算转速升高率时应计入水流惯性矩的影响调节保证计算应包括反水锤计算机组甩负荷时的最大转速升高率保证值宜按以下不同情况选取当机组容量占电力系统工作总容量的比重较大或担负调频任务时宜小于当机组容量占系统工作总容量的的比重不大或不担负调频任务时宜小于贯流式机组最大转速升高率宜小于冲击式机组最大转速升高率宜小于机组甩负荷的蜗壳贯流式机组导水叶前最大压力升高率保证值宜按以下不同情况选取当额定水头小于时宜为当额定水头在时宜为当额定水头在时宜
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