【电力行业标准(DL)】 水力发电厂机电设计规范

ICS 27.140
备案号：J348—2004
中华人民共和国电力行业标雅
DL/T51862004
代替 SDJ 173 — 1985
水力发电厂机电设计规范
Electrical-mechanical design code of hydropower plant2004-03-09发布
2004-06-01实施
中华人民共和国国家发展利改革委员会发布前言
规范性引用文件
水力机械
控制保护和通信
DL/T 5186 — 2004
机电设备布置及对土建和金属结构的要求辅助设施
附录A（规范性附求）bZxz.net
条文说明
水力机械术语、符号
DL/ T 5186 2004
本标准系根据国家经贸委电力司《关于下达2000年度电力行业标准制、修订计划项日的通知》（[2000］70号文）下达的任务，对SDJ1731985《水力发电厂机电设计技术规范（试行）》进行修订宪成的。
本标准实施后代替SDJ173--1985。本标准的附录A为规范性附录。
本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由水电水利规划设计标准化技术委员会归口并负责解释。
本标准起草单位：水电水利规划设计总院。木标推主要起草人：李定中、叶钟黎、李扶汉、余国铨、张玉良、彭渤、李宁君、赵琨、戴康俊、江洋沐、工润玲、刘国阳、方辉。
DL/T5186—2004
本标准规定了新建的大中型水力发电厂（以下简称水电厂）和抽水蓄能电厂（以下简称蓄能电厂）的水力机械和电气设计及其对电厂水工建筑物、金属结构设备和有关土建方面的技术要求。适用于单机容量为10MW及以上、600MW及以下，输电电压为500kV及以下的水电厂和蓄能」。上述规定范围以外的水电厂的机电设计可参照批行。DL7 T 5186 -- 2004
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然面，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标推。GB/T321
GB 14285
GB 50260
GB/T 3805
DL/T 621
DL 5061
优先数和优先系
继电保护和安全自动装置技术规程电力设施抗设计规范
特低电压（ELV）限值
交流电气装置的接地
水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范DIJT S080
DLT S090
DLT S091
DLT S132
DLT 5137
DL/T 5177
DL/T S165
水利水电工程通信设计技术规程水力发电厂过电压保护和绝缘配合设计技术导水力发电厂广接地设计技术导则水力发电厂一次接线设计规范
电测量及电能计量装置设计技术规程水力发电厂继电保护设计导则
水力发电厂厂房采暖通风与空气调节设计规程SDJ278水利水电工程设计防火规范2
3总则
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3.0.1水电广的机电设计应根据水电厂所在电力系统的要求、水电厂的运行方式、动能特性、枢纽布置条件、自然环境特点和综合利用要求等具体情况：合理制订设计方案，确定机电设备的系统接线、选型和布置。
3.0.2水电厂的机电设计应充分考虑安装、试验、运行、检修和维护等方面的合理需求，积极开展科学实验，不断总结实践经验，从实际出发，慎重地采用新技术、新设备、新材料。3.0.3水电厂的机电设计，除必须执行本标准外，还应执行有关国家标准和电力行业标准的有关规定。3.0.4水电厂按“无人值班”（少人值守）或少人值班的原则设计。
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4水力机械
4.1水轮机选择
4.1.1水轮机型式的选择应根据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20m及以下的径流式水电厂，宜优先选用贯流式水轮机。
冲击式水轮机宜选用立轴式。
4.1.2在水电厂装机容量确定的前提下，单机容量和机组台数的选择应考虑以下因素：
1电力系统对水电广在汛期和非期运行输出功率、机组运行方式和大修要求，以及单机容量占电工作容量的比董。
2水库的调节特性，水头、流量特性与运行方式。3枢纽布置条件。
4对外交通运输条件。
5河流及过机泥沙特性。
6机组设备制造能力和技术水平。7其他特殊技术要求。
应在分析研究上述因的基础上，拟定不司的单机容量方案，经技术经济比较选定。机组台数宵不少了2台。4.13对于水轮机最大水头与额定水头比值较大的水电站，宜根据水电厂的水力动能特性（主要指水头和流量特性）、水轮机运转特性、运行范围、电站调峰和事故备用的效益、相关配套设4
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备的投资及电力系统的需求等条件，特别是大型混流式水轮机在高水头区域的稳罡达行的范虚要求，研究水轮机超额定功率运行的必要性和合理性。
4.1.4水轮机设计水头的选择应根据水电厂的水头变幅、水库调节特性，机组在电网中的运行方式，以及水轮机效率、空化特性、运行稳定性和靠性等因素综合考虑，经技术经矫比较选定。
1除抽水蓄能电厂外，水轮机设计水头宜接近或略大丁加权平均水头：
2对于水库采取“蕃清排浑”运用方式的多泥沙河流的水电厂，水轮机设计水头耳在加权平均水头与汛期平均水头之间。
3当设计水头接近最大水头时，应论证其合理性。4.1.5水轮机水泵水轮机额定水头的选择应根据水电广的运行水头及出力范围、水轮机/水泵水轮机运行特性及其稳定运行的要求、水电厂出力受阻及电量损失的限制条件、水库调节特性与运行方式，机组在电网中的作用及其运行方式，以及输水系统水头损失等因素综合考忠，经技术经济比较选定。
1对丁中高水头水轮机的额定水头宜在加权平均水头的0.95~-1的范围内选取。
2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。
3对于水库来取“蓄清排洋”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。
4水泵水轮机的水轮机工况额定水头宜略低于加权平均水头。
5当额定水头接近最小水头时，应轮证其台理性和经5
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济性。
4..6水轮水泵水轮机比转速的选择：1水轮机比转速应根据水头，空化特性，水质条件和设计制造水平等条件综合考虑，合理选择。2对用于多泥沙河流，水头变幅较大或海拨地区的水轮机应选用较的比转速。
3水泵水轮机比转速的选择宜以水泵工况的比转速为主。水泵况化转速应根据最大扬程、最小场程、空化特性，水质茶件和攻计制造水平等因素综合考虑，合理选择。4冲击式水轮机比转速的选择应在D,&值与模型一致的茶件下选用较高值，
4.1.7水轮机水泵水轮机额定转速选择：1水轮机水泵水轮机额定转速应根据选择的比转速或根据水头、功率、转轮直径等参数在发电机同步转速系列中选取。当有两种及以上同步转速可供选择时，应通过技术经济比较后选择。
2对手水头变幅大的水泵水轮机，可研究论证采用分档变速或连续调速技术的必要性和经济合理性，4.1.8水轮机水泵水轮机吸出高度的选择：1反击式水轮机的吸出高度成按各特征水头运行工况及其相应的电站空化系数分别进行计算。吸出高度并应考虑水电广所在地海拨高度的影响
2电站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K.选。
3水泵水轮机的吸出高度应接水泵工况龙牵化条件选取4.1.9水轮机/水泵水轮机安装高程的选择：1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，经技术经挤比较合理选定。，6
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2确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电站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）山口上沿的最小灌没深度不小于05m的要求。3确定水轮机安装离程所使用的尾水水危，流量关系曲线应采用水电广尾水管（或尾水隧漏）出口的设计曲线：4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是够的通气高度，，5水泵水轮机安装高程应根据水泵工况的空化特性、尾水系统的水头损失及下库死水位确定。6水轮机水泵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。4.1.10混流式或定浆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接最大净水头确定。
4.1.11选择水轮机时应研究水轮机科技发展的最新成就。所采用的水轮机新转轮应取得模型试验资料：必要时进行模型验收试验。所采用的结构、工和材料等重大新技术必须经过科学试验：并应敢得试验技术资科。
4.1.12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惊应有抗空蚀措施，对用干多泥沙水流条件下的水轮机还成采取抗泥沙蘑蚀的技术措施，并在结构上做到便丁检修和更换易损部件。4.1.13选用的水轮机/水泵水轮机应取得制造广提供的功率，效率和流量保证、空蚀或磨蚀损坏保、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7
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模型综合特性曲线、水泵工况模型综合特性曲线、水泵水轮机模型全特性综合特性曲线（包括流量，转矩特性曲线）等技术资料。
4.1.14宜选用制造厂提供的蜗壳、尾水管式和尺寸，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。4.1.15尾水管的锥管部分应设有金属单衬。对弯肘形尾水管的时管部分，当肘管内的平均流速达到6m/s及以上时宜采用金属里衬。
4.2进水潤
4.2.1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，必须采取其他防飞逸措施。
1对于由一根压力输水总管分岔供给几台水轮机/水泵水轮机流量时，每台水轮机/水泵水轮机都应装设进水阀。2压力管道较短的单光压力输水管，水轮机宜不设置进水阀。对于多泥沙河流水电厂的单元压力管道输水管或压力管道较长的单元压力管道输水管，为水轮机装设进水阀或在水轮机流道上装设圆简阀，应进行技术经济比较论证。3单元输水系统的水泵水轮机宜在每台机蜗壳前装设进水阀。
4对于径流式或河床式水电厂的低水头单元输水系统，不接设进水阔。
4.2.2常用的进水阀有蝴蝶阀和球阀两种。最大水头在250m及以下的水电厂宜选用蝴蝶阀。最大水头在250m以上的水电厂宜选用球阀。
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4.2.3进水阀应能动水关闭，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。进水阀还应在两侧压力差不大于30%的最大静水压的范围内，均能正常开启，且不产生强烈振动。
4.3调速系统及调节保证
4.3.1调速系统应具有良好的稳定件和调节品质，并应满足机组在各种运行方式下稳定运行利电力系统对频率调节与功率调节的要求。
4.3.2每台机纽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。
单机容量为5OMW（贯流式为10MW）及以.上的机组宜选用微机电气液压型调速器：调速系统应采用4.0MPa或以上的油压等级。
调速系统宜选配电气反馈机构。调速系统配置的设备应动作准确、安全可靠，管路连接简便。
4.3.3应根锯水轮机输水系统型式和参数、机组特性、运行工税、电网的要求及电气主接线连接方式进行调节保证计算。
大型水电厂、输水系统复杂的水电厂、抽水蕾能电厂的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。
输水系统复杂的水轮机水泵水轮机应根据千同水头扬程和各种可能工税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宜计入水流惯性矩的影响，调节保证计算应包括反水锤计算。4.3.4机组甩负荷时的最大转速升高率保证值，按以下不同情9
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