額定水頭是指水電站水輪機在正常運行條件下發(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,水輪機不能發(fā)出額定出力,在額定水頭以上,調整導水機構或葉片的轉角(對軸流式及沖擊式而言)仍然可以使機組發(fā)出額定出力。2100433B
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對有汛限水位大型水電站,由于汛期長期處于低水頭情況,在工程設計中,往往確定的額定水頭偏低,帶來機組不匹配以及高水頭的穩(wěn)定運行問題,本文通過對三峽等工程的具體分析,提出在工程設計中選擇額定水頭的意見和建議。
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文章結合MMK水利樞紐工程電站初步設計,對于具有調節(jié)庫容水頭變幅大的水電站,通過對不同額定水頭方案的分析和比較,選擇合適的水輪機額定水頭,以保障機組穩(wěn)定運行和提高電站的經(jīng)濟效益。
水電站額定水頭的選擇是一個技術經(jīng)濟問題。若額定水頭較高,當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,或低水頭電站汛期出現(xiàn)大流量,下游水位大幅度抬高時,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)的裝機容量,從而付出經(jīng)濟代價。若額定水頭減小,則在水輪發(fā)電機組額定容量不變時,需加大水輪機直徑和相應降低機組轉速,使水輪發(fā)電機組重量增加,從而增加水電站的建設費用。
水電站額定水頭、預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平均水頭,有時為了多獲得季節(jié)性電能,也可考慮在水輪機直徑和轉速不變的情況下,適當提高水電站額定水頭,以加大發(fā)電機容量。
水電站額定水頭、預想出力及受阻容量示意圖見圖。2100433B
水輪機的過水能力與水頭平方根成正比,水頭愈高,水輪機的軸出力也愈大,在某一水頭時,水輪機最大可能的軸出力叫做水輪機水頭預想出力,或簡稱為預想出力。但水輪發(fā)電機組的出力,還受發(fā)電機容量的限制,因此水輪發(fā)電機組的水頭預想出力,應為水輪機水頭預想出力與發(fā)電機容量兩者之較小者。當水電站工作水頭小于機組額定水頭時,機組水頭預想出力小于機組額定容量,其不足部分叫受阻容量。
機組額定容量相應的最小水頭。也稱臨界水頭。它是水電站重要的特征水頭。