额定水头是指水电站水轮机在正常运行条件下发出额定出力所需要的最小水头,
一般情况下,在额定水头以下,水轮机不能发出额定出力,在额定水头以上,调整导水机构或叶片的转角(对轴流式及冲击式而言)仍然可以使机组发出额定出力。2100433B
对有汛限水位大型水电站,由于汛期长期处于低水头情况,在工程设计中,往往确定的额定水头偏低,带来机组不匹配以及高水头的稳定运行问题,本文通过对三峡等工程的具体分析,提出在工程设计中选择额定水头的意见和建议。
文章结合MMK水利枢纽工程电站初步设计,对于具有调节库容水头变幅大的水电站,通过对不同额定水头方案的分析和比较,选择合适的水轮机额定水头,以保障机组稳定运行和提高电站的经济效益。
水电站额定水头的选择是一个技术经济问题。若额定水头较高,当水电站水库消落深度(即正常蓄水位与死水位的高程差)较大时,或低水头电站汛期出现大流量,下游水位大幅度抬高时,都将使水头大幅度减小,造成较大的受阻容量。这就须增加电力系统的装机容量,从而付出经济代价。若额定水头减小,则在水轮发电机组额定容量不变时,需加大水轮机直径和相应降低机组转速,使水轮发电机组重量增加,从而增加水电站的建设费用。
水电站额定水头、预想出力及受阻容量示意图
水电站额定水头一般略低于加权平均水头,有时为了多获得季节性电能,也可考虑在水轮机直径和转速不变的情况下,适当提高水电站额定水头,以加大发电机容量。
水电站额定水头、预想出力及受阻容量示意图见图。2100433B
水轮机的过水能力与水头平方根成正比,水头愈高,水轮机的轴出力也愈大,在某一水头时,水轮机最大可能的轴出力叫做水轮机水头预想出力,或简称为预想出力。但水轮发电机组的出力,还受发电机容量的限制,因此水轮发电机组的水头预想出力,应为水轮机水头预想出力与发电机容量两者之较小者。当水电站工作水头小于机组额定水头时,机组水头预想出力小于机组额定容量,其不足部分叫受阻容量。
机组额定容量相应的最小水头。也称临界水头。它是水电站重要的特征水头。