第二章 水能计算
第一节 基本设计依据
一 、电能保证率
厥山水电站为一引水式小型电站，供电对象是路宁县一段工农业及城市公用事业，电站建设后投入地区电力系统进行，但电站容量占系统的比重不大，参照《水利水电工程规范SDG11—17》，选定电站保证率为75%。
二、电站毛水头的确定
电站毛水头 H毛=52.94 米，初步计算时，假定水头损失ΔH =1.5米，，机组数量不变化，按N=8QH公式计算。
三、保证出力
按列表法进行初步的水能计算，求出保证出力，按重复容量年利用小时数法初步选择装机容量，并计算多年平均发电量，待装机容量确定后，再考虑水头变化（计算H及其变化）及机组效率的变化，进行较为精确的水能计算。
保证出力是指水电站在长期的工作中，在一定供水时段内所能发出的，相应的于设计保证率的时段平均出力。
保证电能是指在供水时段内，按保证出力连续发电所生产的电能。
第二节 保证出力、保证电能的计算
一、初步计算保证出力NP
厥山水电站为小型水电站，其库容较小不能调节天然径流，为无调节水电站。无调节水电站的出力计算，以“日”为计算时段，故其保证出力NP为相应于设计保证率的日平均出力。
由基本设计依据之三得：
出力 N=8QH=8×（52.94—1.5）×Q=411.52Q
1. 按平水年径流资料计算出力—频率，见表2—1

表2—1 出力—频率表
序号 流量（m/s) N(kw) P=m/(n+1)*100%
1 217 89300 2.70%
2 193 79423 5.40%
3 99.5 40946 8.10%
4 88.5 36420 10.80%
5 88 36214 13.50%
6 87 35802 16.20%
7 54.2 22304 18.90%
8 41 16872 21.60%
9 36.2 14897 24.30%
10 32.4 13333 27.00%
11 30.8 12675 29.70%
12 30.7 12634 32.40%
13 25.9 10658 35.10%
14 21.3 8765 37.80%
15 21.1 8683 40.50%
16 20.8 8560 43.20%
17 20.1 8772 45.90%
18 18.4 7572 48.60%
19 15.7 6461 51.40%
20 14.8 6090 54.10%
21 14.1 5802 56.80%
22 12.7 5226 59.50%
23 12.3 5062 62.20%
24 12.1 4979 64.90%
25 12.1 4979 67.60%
26 11.9 4897 70.30%
27 11.9 4897 73.50%
28 11.6 4774 75.70%
29 11.4 4691 78.40%
30 11 4527 81.10%
31 10.8 4444 83.80%
32 9.3 3827 86.50%
33 7 2881 89.20%
34 6.15 2531 91.90%
35 5.4 2222 94.60%
36 3 1235 97.30%

2.绘N—P曲线。见图2—1。
由P设=75%查出NP=4815KW
日保证电能EP=NP×24=115560KWH
二 、初步选择水电站装机容量NY
电站装机容量即一座电站所有发电机组的铭牌出力之和。按电力系统中各类容量负担的任务，可分为最大工作容量N 、备用容量N备、重复容量N重，即NY=N工 +N备+N重。
1.水电站工作容量N工的确定
水电站工作容量即电站满足电力系统最大负荷要求的容量。
因本电站无调节能力，故N工 =N =4815KW
2.备用容量 N备
备用容量是指为保障电力系统的正常工作，应付负荷的突然变化和其他要求所预备的容量。它包括检修备用、符合备用和事故备用。
因为本电站无储水能力，不能担任系统负荷，故不用负荷备用、检修备用和事故备用由电站本身备用，可安排在枯水期检修。故N备=0。
3．重复容量N
重复容量是指为了利用水库汛期的弃水量多发电，节省火电厂的煤耗，而在水电站增设的一部分容量。它与天然来水的多少有关。可采用重复容量年利用小时数法来计算。
H计算重=E重/N重=H规定。本地区水资源尚丰，且季节性电能用户不变，H规定宜较大，参照规范选H规定=3500小时。
由图2-1N-H曲线查得N重=15820KW
则NY=NN+N重=4815+15820=20635KW
三、拟定机组台数。
拟定机组台数,据粗选NY结合定型机组的生产供货情况，套用机组型号。据粗选的NY，按最少选用2台机组考虑，则水电站单机容量为N电=NY/n=20635/2=10317.5KW。
水轮机单机出力N水=N电/ η （η 指发电机的效率，对小型水电站η =95%~96%，则取η =96%）则N水=N电/η =10317.5/0.96=10747KW。
据设计水头和出力查《水电站动力设备手册查》得水轮机的型号为HL220—LJ—140，其主要性能参数如表2—2所示。
表2—2 HL220—LJ—140水轮机性能参数表
机型 水头（m） 出力（kw） 设计流量（ ）
转速( )

设计 最大 最小 n
n

HL220—LJ—140 50.5 62.0 36.0 6849 15.8 375 750
2.参数的修正
（1）转速n的修正。
n设=n × =375× =383.95
参照《水电站》教材中磁极对数与同步转速关系表选取与计算值接近的同步转速为：8对磁极，n为375r/min .
（2）计算单位转速
n '= (取D = D =140cm)
=375×1.40/
（3）计算单位流量
Q' =Q' = = =1.13
（4）确定设计的单机出力
对混流式水