額定水頭是指水電站水輪機(jī)在正常運(yùn)行條件下發(fā)出額定出力所需要的最小水頭,
一般情況下,在額定水頭以下,水輪機(jī)不能發(fā)出額定出力,在額定水頭以上,調(diào)整導(dǎo)水機(jī)構(gòu)或葉片的轉(zhuǎn)角(對(duì)軸流式及沖擊式而言)仍然可以使機(jī)組發(fā)出額定出力。2100433B
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對(duì)有汛限水位大型水電站,由于汛期長(zhǎng)期處于低水頭情況,在工程設(shè)計(jì)中,往往確定的額定水頭偏低,帶來機(jī)組不匹配以及高水頭的穩(wěn)定運(yùn)行問題,本文通過對(duì)三峽等工程的具體分析,提出在工程設(shè)計(jì)中選擇額定水頭的意見和建議。
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文章結(jié)合MMK水利樞紐工程電站初步設(shè)計(jì),對(duì)于具有調(diào)節(jié)庫容水頭變幅大的水電站,通過對(duì)不同額定水頭方案的分析和比較,選擇合適的水輪機(jī)額定水頭,以保障機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和提高電站的經(jīng)濟(jì)效益。
水電站額定水頭的選擇是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。若額定水頭較高,當(dāng)水電站水庫消落深度(即正常蓄水位與死水位的高程差)較大時(shí),或低水頭電站汛期出現(xiàn)大流量,下游水位大幅度抬高時(shí),都將使水頭大幅度減小,造成較大的受阻容量。這就須增加電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量,從而付出經(jīng)濟(jì)代價(jià)。若額定水頭減小,則在水輪發(fā)電機(jī)組額定容量不變時(shí),需加大水輪機(jī)直徑和相應(yīng)降低機(jī)組轉(zhuǎn)速,使水輪發(fā)電機(jī)組重量增加,從而增加水電站的建設(shè)費(fèi)用。
水電站額定水頭、預(yù)想出力及受阻容量示意圖
水電站額定水頭一般略低于加權(quán)平均水頭,有時(shí)為了多獲得季節(jié)性電能,也可考慮在水輪機(jī)直徑和轉(zhuǎn)速不變的情況下,適當(dāng)提高水電站額定水頭,以加大發(fā)電機(jī)容量。
水電站額定水頭、預(yù)想出力及受阻容量示意圖見圖。2100433B
水輪機(jī)的過水能力與水頭平方根成正比,水頭愈高,水輪機(jī)的軸出力也愈大,在某一水頭時(shí),水輪機(jī)最大可能的軸出力叫做水輪機(jī)水頭預(yù)想出力,或簡(jiǎn)稱為預(yù)想出力。但水輪發(fā)電機(jī)組的出力,還受發(fā)電機(jī)容量的限制,因此水輪發(fā)電機(jī)組的水頭預(yù)想出力,應(yīng)為水輪機(jī)水頭預(yù)想出力與發(fā)電機(jī)容量?jī)烧咧^小者。當(dāng)水電站工作水頭小于機(jī)組額定水頭時(shí),機(jī)組水頭預(yù)想出力小于機(jī)組額定容量,其不足部分叫受阻容量。
機(jī)組額定容量相應(yīng)的最小水頭。也稱臨界水頭。它是水電站重要的特征水頭。