水电站课程设计-坝后式电站

水电站课程设计-坝后式电站目录CONTENTS坝后式电站概述坝后式电站的组成与布局水力机械设计及选型电气一次设计及设备选型监控与自动化系统设计施工组织设计与进度计划工程概预算与经济效益分析01CHAPTER坝后式电站概述定义坝后式电站，又称河床式电站或坝内式电站，是指将水电站厂房布置在拦河坝下游坝体内部或紧接坝体下游的河床中，与大坝共同形成挡水建筑物。特点坝后式电站通常具有水头低、流量大、厂房本身不承受上游水压力等特点。其厂房一般直接挡水，并与大坝相连，形成一个整体结构。定义与特点随着水电技术的发展和大型水利枢纽的建设，坝后式电站逐渐成为水电站的主要形式之一。其发展历程经历了从简单到复杂、从小型到大型的过程。发展历程目前，坝后式电站已成为世界上水电站的主要类型之一，具有广泛的应用范围。许多大型水电站都采用坝后式布置方式，如中国的三峡水电站、巴西的伊泰普水电站等。现状发展历程及现状坝后式电站的意义提高水能利用率坝后式电站能够充分利用河流的水能资源，通过拦河筑坝形成水库，调节径流，提高水能的利用率。防洪减灾通过拦河筑坝形成的水库可以调节洪峰流量，减轻下游地区的洪涝灾害，保障人民生命财产安全。改善航运条件拦河筑坝可以形成深水航道，改善河流的航运条件，促进水上交通运输的发展。促进区域经济发展大型水电站的建设往往能够带动相关产业的发展，促进区域经济的繁荣。同时，水电站提供的清洁能源也有助于推动可持续发展。02CHAPTER坝后式电站的组成与布局主要建筑物组成用于拦截水流、壅高水位，如大坝、闸等。用于宣泄洪水、放空水库或排沙等，如溢洪道、泄洪洞、排沙洞等。用于从水库或河道中取水，供发电、灌溉等使用，如进水口、引水隧洞等。安装水轮发电机组及其辅助设备，是水电站的核心部分。挡水建筑物泄水建筑物取水建筑物发电厂房010204枢纽布置原则满足水电站基本功能要求，保证工程安全、经济、合理运行。适应地形、地质、水文等自然条件，充分利用水能资源。方便施工、运行和管理，提高工程效益。注意环境保护和景观要求，实现工程与自然和谐共处。03厂房一般位于大坝下游较近处，便于安装、检修和管理，同时可减少输水管道长度和降低工程造价。取水建筑物根据发电水头和水库水位变化要求布置在坝体或坝基内，可保证水电站正常取水发电。泄水建筑物根据地形、地质条件和水库调度要求布置在坝体或坝肩，可有效宣泄洪水和放空水库。以大坝为挡水建筑物，两侧布置泄水和取水建筑物，厂房位于大坝下游。大坝一般采用混凝土重力坝或拱坝，具有较高的安全性和稳定性。典型坝后式电站布局分析03CHAPTER水力机械设计及选型根据水电站的水头、流量等条件，可选择的水轮机类型包括混流式、轴流式、冲击式等。水轮机类型水轮机的选型需考虑水能利用率、空化性能、稳定性、维护便利性等因素，同时结合电站的具体条件进行综合分析。选型依据水轮机类型及选型依据根据选定的水轮机类型和电站装机容量，进行发电机组的整体设计，包括定子、转子、轴承、冷却系统等部分。发电机组的选型需考虑效率、电压等级、频率、功率因数等技术参数，同时结合电站的运行方式和电网要求进行选择。发电机组设计与选型选型依据发电机组设计辅助设备包括调速器、油压装置、技术供水系统、排水系统等，这些设备对于保证水轮发电机组的正常运行和安全性至关重要。系统配置根据电站的规模和运行要求，合理配置辅助设备的控制系统和自动化元件，实现电站的远程监控和自动化运行。同时，还需考虑设备的可靠性、可维护性和经济性等因素。辅助设备及系统配置04CHAPTER电气一次设计及设备选型保证供电可靠性、运行灵活性和经济性，同时考虑扩建可能性。设计原则主接线形式中性点接地方式根据水电站规模和接入系统方式，选择单母线分段、双母线或3/2接线等。根据系统电压等级和单相接地故障电流大小，选择中性点不接地、经消弧线圈接地或经小电阻接地。030201电气主接线设计根据水电站装机容量和负荷情况，选择合适的变压器容量和型号，如油浸式变压器或干式变压器。变压器根据系统电压等级和短路电流水平，选择高压断路器、负荷开关、隔离开关等设备。开关设备根据电气设备的重要性和故障类型，选择合适的保护装置，如差动保护、过流保护、接地保护等。保护设备主要电气设备选择布置原则布置形式设备间距防雷接地高压配电装置布置01020304保证运行安全、便于维护和检修，同时考虑扩建可能性。根据水电站地形和场地条件，选择户内式或户外式布置。根据电气设备的安全距离和检修要求，确定设备间距和通道宽度。根据水电站所在地的雷电活动情况和土壤电阻率，设计合理的防雷接地系统。05CHAPTER监控与自动化系统设计采用分层分布式结构，包括站控层、间隔层和过程层。站控层负责全站的数据处理、监视和控制；间隔层负责各间隔的数据采集、监视和控制；过程层负责执行具体的控制操作。监控系统架构实现水电站的全站监视、控制、调节和数据采集等功能，包括机组状态监视、开关量监视、模拟量监视、事件顺序记录、故障录波、自动电压控制、自动发电控制等。监控系统功能监控系统架构及功能自动化元件配置与选型自动化元件配置根据水电站的实际需求和监控系统的功能要求，配置相应的自动化元件，如PLC、保护装置、测控装置、智能仪表等。自动化元件选型在选型时需要考虑元件的性能、可靠性、兼容性、可扩展性等因素，同时还需要满足相关标准和规范的要求。

数据采集与处理系统数据采集通过传感器、变送器等设备将水电站的各种非电量信号转换为标准信号，然后经过数据采集装置进行采集和处理。数据处理对采集到的数据进行处理和分析，包括数据滤波、数据压缩、数据转换等，以提取有用的信息并用于监控和诊断。数据存储与传输将处理后的数据存储在本地数据库中，并通过网络传输到上级调度中心或集控中心，实现数据的共享和远程监控。06CHAPTER施工组织设计与进度计划分析坝址区域的地质构造、岩性、断层、节理、水文地质等条件，评估其对坝体稳定性和施工难度的影响。地质条件研究河流的水文特性，包括流量、水位、泥沙、冰情等，以确定坝体设计参数和施工期临时设施的设计标准。水文条件考虑当地气温、降水、风、雪等气候条件，分析其对施工进度和施工方法的影响。气候条件评估现有交通设施对施工设备、材料运输的便利程度，规划必要的临时交通设施。交通条件施工条件分析泄水建筑物施工方法针对泄水建筑物的类型和规模，选用适当的施工方法，如隧洞开挖、混凝土浇筑等。厂房施工方法根据厂房结构形式和施工条件，选择适用的施工方法，如大模板施工、滑模施工等。坝体施工方法根据坝型、坝高、工程量等条件，选择合适的坝体施工方法，如碾压式、填筑式、定向爆破等。施工方法选择施工总进度计划年度施工进度计划月度施工进度计划周施工进度计划施工进度计划编制制定从施工准备到工程竣工的总体时间安排，明确关键节点和里程碑事件。将年度施工进度计划分解为月度计划，详细安排每月的施工任务、资源需求和进度目标。根据总进度计划，编制各年度的施工进度计划，明确年度内的主要施工任务和目标。针对具体的施工项目和作业面，制定周密的周施工进度计划，确保施工按计划有序进行。07CHAPTER工程概预算与经济效益分析123根据设计图纸和工程量计算规则，确定各项工程的数量和规模，作为编制概预算的基本依据。设计图纸和工程量参照国家和地方颁布的概预算定额、指标和费用标准，结合工程实际情况进行调整，以合理确定工程造价。定额和指标了解当地市场价格和取费标准，包括人工、材料、机械台班等价格，以及各项费用的计取方法和标准。市场价格和取费标准工程概预算编制依据和方法投资估算根据工程概预算和资金来源情况，对水电站建设投资进行估算，包括建筑工程费、设备购置费、安装工程费、其他费用和预备费等。资金筹措方案制定资金筹措方案，明确投资来源和筹措方式，包括自有资金、银行贷款、政府补助等，确保项目建设的顺利进行。投资估算及资金筹措方案03敏感性分析和风险