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。
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
泸定水电站位于甘孜州泸定县境内,大渡河干流中游,为大渡河干流规划调整推荐22级方案的第12个梯级电站。
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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。