水利發(fā)電的基本原理精選(九篇)

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第1篇：水利發(fā)電的基本原理范文

【關鍵詞】抽水蓄能電站；高峰負荷；低谷負荷；分類方式；發(fā)展趨勢

抽水蓄能電站具有發(fā)電、調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用、旋轉(zhuǎn)備用及黑啟動等多種功能，既具備了電站的作用，又是一個能夠用于電網(wǎng)管理的工具。從某種意義上來說，它還是一種特殊電源，能夠集啟動快、快速反應和負荷跟蹤迅速于一身。抽水蓄能電站形象的說，是一種儲存電的倉庫，由上水庫、下水庫、輸水道、廠房及開關站等部分組成。

電能轉(zhuǎn)換是抽水蓄能電站所依據(jù)的原理。當夜間用電負荷減少，但是火電、核電不能大幅度停機或減少發(fā)電量時候，同時兼具水泵和水輪機兩種工作方式的抽水蓄能機組此時處于水泵運行方式，將下水庫的水抽至上水庫中，下水庫的水位降低而上水庫的水庫升高，實現(xiàn)電能到水的位能的轉(zhuǎn)換；當用電高峰期時，機組處于水輪機運行方式，上水庫的水放至下水庫，帶動水輪發(fā)電機組發(fā)電，將水的位能又轉(zhuǎn)換為電能送至電網(wǎng)，解決供電所需，而發(fā)電后的水又回到下水庫[1]。如此的循環(huán)往復操作，保障了電網(wǎng)運行的可靠性。

不同地區(qū)建設的抽水蓄能電站也有所不同。根據(jù)上水庫調(diào)節(jié)水量多少，可將抽水蓄能電站分為純抽水蓄能電站、混合式抽水蓄能電站和非循環(huán)式抽水蓄能電站。

如果只有很少或者幾乎沒有天然來水進入上水庫，抽水蓄能電站幾乎不消耗水量，具有這種特征的為純抽水蓄能電站，其機組全部為抽水蓄能機組，發(fā)電所需的全部調(diào)節(jié)水量僅是在上下水庫中循環(huán)往復，它僅為調(diào)節(jié)系統(tǒng)電能在時間上的分配，但它要求所需的蓄能庫容必須足夠大，才能滿足“削峰填谷”的任務。

在常規(guī)水電站的基礎上，加裝抽水蓄能機組即為混合式抽水蓄能電站。與純抽水蓄能電站不同的是，混合式的上水庫中有天然徑流的匯入，并且廠房中有的機組為常規(guī)水輪發(fā)電機組，有的為可逆式機組?；诖?，它的電能也分為兩部分，一部分為天然徑流發(fā)電，另一部分為抽水蓄能發(fā)電。但是其機組會受到原有水電站設計水頭的限制，若水電站遠離負荷中心，就會使得單位電量投資變大，輸電損失也會隨之增加，就不再符合發(fā)展的經(jīng)濟性。

非循環(huán)式抽水蓄能發(fā)電站，顧名思義，即上下水庫中的水量并不是循環(huán)往復重復利用來發(fā)電的電站。當上水庫位于兩條河流的分水嶺，由于分水嶺兩側(cè)河谷具有不同的高度差，可以在有足夠的天然徑流的高度差小的一側(cè)建設下水庫，同時在另一側(cè)建設常規(guī)水電站，將下水庫的水抽到上水庫后，通過常規(guī)水電站將水量放至下游發(fā)電。這樣的話，從下水庫抽上來的水并沒有回到下水庫，而是流至相鄰河流中。

根據(jù)調(diào)節(jié)性能將抽水蓄能電站分類，也是一種常見的分類方式?？煞譃槿照{(diào)節(jié)抽水蓄能電站、周調(diào)節(jié)抽水蓄能電站和季調(diào)節(jié)抽水蓄能電站。

用電負荷在一日內(nèi)并不是一成不變的，而是既有高峰負荷期，又有低谷負荷期。在上午8點到11點和晚上19點到22點間有兩個用電高峰期，而在晚上23點到凌晨6點左右，有些工廠停工使得產(chǎn)生一個用電低谷期。用電高峰與低谷所需的電量差的很多，這就對抽水蓄能發(fā)電的要求很高，發(fā)電出力必須滿足調(diào)峰要求。日調(diào)節(jié)抽水蓄能電站就承擔了調(diào)節(jié)一晝夜電力負荷不均勻的任務，以一日為運行周期，夜間負荷較低時進行一次抽水運作，而白天負荷高峰時進行發(fā)電運作，但是發(fā)電每次時間較短，為一次或多次[2]。

周調(diào)節(jié)抽水蓄能電站并不是說一周抽水和發(fā)電一次，而是每天都會抽水和發(fā)電各一次，但是在周末時電力負荷特低時，利用多余的電能延長抽水時間，增大儲蓄的水量，這就需要蓄水庫容較日抽蓄電站大。

相比周調(diào)節(jié)抽水蓄能電站以一周為運行周期，季調(diào)節(jié)抽水蓄能電站的運行周期要長得多，為一年。它是將汛期時多余的水量儲存起來到枯水期時發(fā)電供給電網(wǎng)來增加發(fā)電量。這類電站要求上水庫的庫容必須很大，通常情況下可不建下水庫。在常規(guī)水電站中，季調(diào)節(jié)抽水蓄能電站較多但是因為周期性長，它的調(diào)節(jié)性能差，發(fā)電多為季節(jié)性，或者在棄水量大的電站中建設較為有利。

除上述兩種分類情況外，還有以機組類型或者水頭來分類的，分類情況有各自的特色。但不管怎樣分類，都要根據(jù)實際情況來選擇最為適合的抽水蓄能電站。

我國抽水蓄能電站在20世紀60年代后期開始建設，現(xiàn)安裝在河北省崗南水電站的抽水蓄能機組是我國從國外引進的第一臺抽水蓄能機組，至今已有40多年的歷史。目前，我國抽水蓄能事業(yè)方興未艾，形勢一片大好。全國有20座已建成的抽水蓄能電站，裝機總?cè)萘窟_到了1184.5萬kW，11座在建的電站，建成后裝機容量可達1308萬kW，預計到2020年我國抽水蓄能電站的總規(guī)?？蛇_到8000萬kW，到2030年可達1.2億甚至1.4億kW。

總的來說，抽水蓄能電站是在時間上把電網(wǎng)中的電能重新分配，將低谷電能轉(zhuǎn)換成高峰電能，其本身并不生產(chǎn)電能。從已建成的抽水蓄能電站反饋的資料和數(shù)據(jù)來看，抽水蓄能電站能夠有效提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平，保障用戶的用電需求。

當今世界各國在建設抽水蓄能電站方面，總的發(fā)展趨勢是興建大容量、高水頭、大機組的抽水蓄能電站，而這也是我國在未來建設抽水蓄能電站的發(fā)展趨勢。隨著科學技術的不斷進步和發(fā)展，抽水蓄能電站的優(yōu)越性只會越來越明顯，在電力系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用不容小覷。

參考文獻

[1]陸佑楣，潘家錚.抽水蓄能電站[M].北京：水利電力出版社，1992.

[2梅祖彥.抽水蓄能發(fā)電技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[3]潘家錚，何Z.中國抽水蓄能電站建設[M].北京：中國電力出版社，2000.

第2篇：水利發(fā)電的基本原理范文

關鍵詞：發(fā)配電；電力系統(tǒng)；基本原理

電力系統(tǒng)的主要工作既是對電能的發(fā)配工作，這其中涉及到的發(fā)配電技術包括電力系統(tǒng)的負荷、電壓等方面。要做好發(fā)配電的工作，首先要對發(fā)配電工作的內(nèi)容和電力系統(tǒng)的運行特點有所了解。

一、電力系統(tǒng)的運行特點和要求

1、電力系統(tǒng)的運行狀況同我國經(jīng)濟建設息息相關

電力資源是我國人民生產(chǎn)生活必不可少的必備能源，也是我國經(jīng)濟建設中不可缺少的一部分。因此，電力系統(tǒng)的運行狀況對于我國經(jīng)濟建設有著非比尋常的意義。電力系統(tǒng)在運行中產(chǎn)生的故障或者安全隱患，都會導致停電事故。供電的中斷對于人民生活和經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生的影響和損失，是電能的流失完全不能夠相比較的。所以說電力系統(tǒng)的運行同我國經(jīng)濟建設息息相關并不夸張。

2、電力系統(tǒng)的故障發(fā)生擴散迅速。

電力的產(chǎn)生、輸送和配電都是在同一個電力系統(tǒng)中完成的，整個電力系統(tǒng)的輸送線路相互關聯(lián)，互相影響。所以，一旦在某個環(huán)節(jié)發(fā)生了電力故障，由于元件的排除導致相關線路的電力承載負荷，從而引起的連鎖反應，會使事故的波及范圍將會迅速的擴散和加重。

3、電能的即時性。

電力系統(tǒng)中生產(chǎn)、輸送和配送工作之所以在同一個線路中，是由于電能的生產(chǎn)輸送和使用是處在一個動態(tài)的過程中的，受到電力技術的限制，目前還不存在經(jīng)濟適用的大量電能的儲備技術和設備。所以電能在生產(chǎn)和使用過程中，必須實現(xiàn)生產(chǎn)和消費、損耗之間的大致相等?；谶@個特點。對電力系統(tǒng)的運行提出了幾點要求：

首先，電力系統(tǒng)的運行要安全可靠。引起電力系統(tǒng)停電事故的原因有許多，這其中包括人為原因(操作人員錯誤操作、管理失誤等等)和自然原因(自然災害、設備損壞等等)多個方面的多種原因，再拋除外在原因以后，電力系統(tǒng)本身要提高安全可靠性需要做到的有：第一，保證一定程度的備用負荷儲備，以用于緊急事故時，暫時滿足線路用電負荷的需求和支持設備的運轉(zhuǎn)和檢修的進行。第二，提高電力系統(tǒng)自身的可靠性。電力系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)模式，電力系統(tǒng)中的電源分布和設備元件以及電力系統(tǒng)的功能結(jié)構都必須反復推敲和驗證，保證運行過程中的可靠。第三，做好電力系統(tǒng)運行中的巡檢工作。巡檢監(jiān)控人員在進行電力系統(tǒng)的工作過程中，要不斷熟練相關技術和知識，強化自身專業(yè)技術水平，以一顆良好的責任心去進行店電力工作。

其次，保證電力能源的質(zhì)量。如何評價電能的質(zhì)量，要從電壓和頻率兩方面去判斷。這兩個基本指標不僅是電能的評價系數(shù)，也是設備制造的基本參數(shù)。當設備運行過程中，電壓和頻率存在嚴重偏移或超過設備允許的偏移值范圍的時候，不僅僅不利于設備的正常運行，還會產(chǎn)生設備損壞和報廢的隱患。電能的頻率狀況主要受到電力輸送過程中有功功率的平衡影響。如果電能的頻率顯示較低，說明電力系統(tǒng)中，電廠的發(fā)電量不足，相反代表，發(fā)電量超出消費和損耗量。電能的電壓主要受到無功功率的影響，當無功功率不足時，則電能的電壓顯示偏低。在我國，電力系統(tǒng)的標準電壓時50赫茲，在電力系統(tǒng)正常的運行過程中，可以允許的電能頻率的偏差值為±0.2赫茲。評價電能的質(zhì)量，除卻電能的頻率和電壓大小以外，還包括電壓和電流的波形，同樣是用于評價電能質(zhì)量的相關標準。如何控制電力系統(tǒng)中三相不平衡等原因引起的諧波問題，減少不良波形對于電力系統(tǒng)的正常運行和對通訊的干擾，下文會提到。

二、電力系統(tǒng)的負荷和電壓

1、電力系統(tǒng)的負荷

電力系統(tǒng)的負荷，是指電力系統(tǒng)內(nèi)所有用電設備消耗功率的總和，被稱為電力系統(tǒng)的中和用電負荷。綜合用電負荷包括電力系統(tǒng)中發(fā)電機組、電動機、電熱爐、整流設備以及照明設備等等許多分類。根據(jù)不同的功能和需求，綜合用電負荷中電氣設備所在的比例也大不相同。首先，綜合用電功率加上電廠生產(chǎn)過程中的電能損耗，基本等同于電力系統(tǒng)的電能總功率，及電力系統(tǒng)中的發(fā)電負荷。同時用電設備的有功功率和無功功率受到了電力系統(tǒng)中電壓和頻率水平的影響，電能的變化規(guī)律也各不相同。在此，要注意的是綜合用電負荷是隨著電壓和頻率的變化而不斷變化的。

為了良好的反應電力系統(tǒng)中一段時間內(nèi)的負荷變化的具體情況，就出現(xiàn)了負荷曲線。根據(jù)負荷變化的不同類型，以負荷為分辨標準，可以分為有功功率和無功功率兩種負荷曲線；以時間為分別標準，可分為日負荷曲線和年負荷曲線；按照計量地點為分別標準可以分為個別用戶、線路、各級變電所、發(fā)電廠負荷曲線等等類型。在電力系統(tǒng)的實際運行中，不同功能的電力消費導致的負荷變化差異很大，比如在生產(chǎn)運作量很大的重型工業(yè)基地，如鋼業(yè)產(chǎn)區(qū)的電力負荷，負荷曲線的變化較為平坦，這是由于重工業(yè)的生產(chǎn)以工人三班制為主，全天24小時不間斷生產(chǎn)工作。而在農(nóng)業(yè)負荷中，負荷曲線的變化則顯得波動比較大。然而，由于不同領域的負荷變化不盡相同，所以對電力系統(tǒng)的影響也各不相同，為了穩(wěn)定電力系統(tǒng)在運行中的負荷，就必須對各個時間段電力系統(tǒng)的負荷曲線有詳細的了解。負荷曲線在電力系統(tǒng)的運行中還起到重要的作用，它是安排日發(fā)電計劃的重要參考標準，是擬定各大發(fā)電廠和電力系統(tǒng)運行狀況的首要依據(jù)。

2、電壓等級和額定電壓

通常來說，在電力系統(tǒng)輸送功率保持一定時，輸電線路中的電壓越高，則電流越小，輸送電力的導線等承載部分所需要的截面面積也就越小，電力系統(tǒng)的搭建和運行消耗也就越少。但是，也要考慮到電力的實際輸送過程中，電壓的安全性，電壓越高，對于輸電線路的絕緣要求也就越高，同時增加的變壓設備和斷路器的成本也就越高，所以，并不是說輸電過程中電壓越高越好。在實際的電力系統(tǒng)運行過程中，為了實現(xiàn)輸送的經(jīng)濟效益，根據(jù)電能的輸送功率和輸送距離，電能的電壓標準液各不相同，然而為了保證電力系統(tǒng)各個線路之間的運行穩(wěn)定和安全生產(chǎn)等狀況，對于線路的電壓要有詳細的額定標準。相鄰線路之間的電壓差異不應該過小，通常保持在2倍左右。在我國，電力系統(tǒng)中額定的輸送電壓從3kv到500kv不等，在電力的輸送過程中，電壓的高低分布基本保持尾端高于末端。所以線路中的額定電壓實際上就是這段線路在運行過程中的平均電壓。用電設備在運行過程中，一額定電壓為參照標準，電壓的偏移值不應當超過±5%。同樣的情況在線路輸送過程中為10%。電力系統(tǒng)中的額定電壓是不斷變化的，最高電壓隨著經(jīng)濟和工業(yè)的發(fā)展也在不斷的提升著。隨著電力系統(tǒng)的不斷建設，電壓也在不斷提高。

總結(jié)：

發(fā)配電工作是圍繞電力系統(tǒng)中各個部分實現(xiàn)的，其中，發(fā)電廠所處的位置尤為重要，發(fā)電廠的裝機容量，決定了最后電力系統(tǒng)中的電力規(guī)模大小。而變電所和輸電線路，則是實現(xiàn)了電能的轉(zhuǎn)化和運輸，是將電能實現(xiàn)經(jīng)濟價值的過主要程。充分的了解和掌握電力系統(tǒng)中發(fā)配電工作的相關知識和工作原理，對于發(fā)展我國電力事業(yè)，有著重要的意義。

參考文獻：

[1] 張靖國. 用接地搖表測接地電阻的方法與應用[J]. 適用技術市場, 1995,(12)

[2] 李兵. 分布式電能計測管理系統(tǒng)[J]. 人民長江, 1997,(08)

[3] 康重慶, 林偉明. 電力市場環(huán)境下電力系統(tǒng)可靠性分析的框架探討[J]. 陜西電力, 2007,(04)

第3篇：水利發(fā)電的基本原理范文

關鍵詞：水閘，整體式，平底板

Abstract: in water conservancy construction process, soft foundation in large and medium-sized locks the pier and floor into a piece of whole even flat bottom. Because the amount of flat bottom single-piece can account for a large part of the total quantity, so to ensure the safety of the slab structure integrity play an important role. This article mainly analyzes locks and flat slab structure design.

Keywords: locks, integral, flat bottom

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

平底板是閘室底板形式中應用得比較廣泛的一種(這里主要是指整體平底板)，應對它的受力情況進行精確的分析，并據(jù)以作出合理的設計。閘室平底板按照彈性地基上的基礎板，考慮其整體作用，即作為空間結(jié)構，已有初步研究成果。其內(nèi)力數(shù)值與按彈性地基梁計算結(jié)果比較，出入較大，且偏大較多。目前正在把地基土當作是一種彈塑性體進行研究。工程實際通常用來分析底板的方法仍然都是將閘室底板簡化為平面(形變)問題來處理，并作了一些假設，因此計算結(jié)果是近似的。

1水閘的作用及問題

水利工程中，水閘的應用非常廣泛，一般建在渠道、河道、水庫、湖泊等的岸邊，是一種具有擋水和泄水功能的低水頭的水工建筑物。關閉閘門時，可以抬高水位、擋潮、攔洪，以此滿足上游通航或發(fā)電的需要；開啟閘門時，可以排澇、泄洪、取水和沖沙，或者根據(jù)下游的用水需要調(diào)節(jié)流量。在設計過程中，水閘的擋水與泄水問題大多成為了決定此種水工建筑物使用壽命的關鍵，因此，對水閘的擋水與泄水功能進行深入地研究和探討就顯得尤為重要了。

2水閘底板混凝土的澆筑

在地基條件良好時采用反拱底板可以節(jié)省鋼筋，但大多數(shù)水閘都采用上、下游帶有齒坎的平底板。挖除地基土保護層之后，為保護地基和找平基面，需要在軟基上先鋪設一層8-10cm厚的C10素混凝土墊層。水閘底板的施工包括立模、綁扎鋼筋、架立倉面腳手架、清倉、澆筑混凝土等環(huán)節(jié)。采用預制砂漿墊塊上的細鉛絲綁扎底板的下層鋼筋，可確保底板底面混凝土保護層的厚度。但要保證墊塊的制作質(zhì)量(厚度、強度、密實性等)，否則墊塊所在部位就可能出現(xiàn)底板滲水與鋼筋銹蝕。底板面層鋼筋則應固定在預制的混凝土四棱臺支柱(其高度比底板厚度小3～5cm)上，可避免在澆筑混凝土時面層鋼筋出現(xiàn)沉降。支柱的混凝土強度等級應與澆筑部位相同，支柱的尺寸和間距應考慮底板厚度、腳手架布置和鋼筋分布等因素，經(jīng)計算后確定。為防止混凝土進料口處的面層鋼筋變形，可用鉛絲將鋼筋綁吊于倉面腳手架上。至于是否需要搭設倉面腳手架，應視混凝土澆筑機具和運輸工具而定。當用雙輪手推車或機動翻斗車運送混凝土時，則需搭設Ф48mm鋼管扣件腳托架。它由底座、立桿(間距為1.5-2m)、大橫桿(間距約為1．8m)、小橫桿和斜桿(作剪刀撐或拋撐用)所組成。底板澆筑多采用水平運輸方式，斜坡道路的坡角一般小于20o，過陡則容易引起運輸機具的傾翻事故。若用泵送混凝土或吊罐運輸混凝土，則無需搭設倉面腳手架或僅需搭設少量的倉面腳手架。當水閘底板特別厚大時，應用鋼管取代混凝土支柱，鋼管外包扎牛皮紙日后便于拔出鋼管。澆混凝土底板，只需在其四周架立側(cè)模板，側(cè)模板則通過斜撐、地龍木等固定于木樁上。

3水閘整體式平底板結(jié)構常用的計算方法

整體平底板常用的計算方法有以下幾種：

3.1截面法

截面法是《水閘設計規(guī)范》SDl33-84中所說的反力直線分布法之…。它假設在垂直水流方向底板下的地基反力呈均勻分布。計算時要求先算出底板底面在順水流方向的地基反力，然后在閘門門槽的上、下游、垂直于水流方向各取單位寬度板條進行內(nèi)力計算。在分析板上作用荷載時，適當考慮上部結(jié)構與底板的整體作用，即采用所謂切力分配法。截面法的缺點是未考慮底板與地基變形相一致的條件，并且沒有計人邊荷載對底板內(nèi)力的影響。優(yōu)點是計算簡單，適用于小型水閘設計。對于相對密度Dr≤0.5的砂土地基，受荷后變形容易調(diào)整，故近似地可認為地基反力是均勻分布的。

用截面法計算底板的具體方法和步驟如下：

3.1.1選定計算情況

(1)施工期：小型水閘孔數(shù)一般只有單孔或二、三孔，且多數(shù)利用邊墩直接擋土(此時邊墩可稱為邊墻)。計算時，如不考慮兩側(cè)邊墻砌筑到頂，或已到達相當?shù)母叨龋鴫笊形椿靥钔粱蚧靥钌倭客恋那闆r，此時對閘室塢式結(jié)構或山字形結(jié)構底板面層強度最為不利，往往在水閘施工中底板會在跨中產(chǎn)生順流向的裂縫，嚴重的甚至斷裂。工程上把這種情況叫做“挑扁擔”。設計計算時必須充分考慮這種情況，一方面對施工程序作出嚴格規(guī)定，另一方面要針對出現(xiàn)的最不利情況，計算跨中處的負彎矩，配以足夠數(shù)量的面層(還有底層)鋼筋。

(2)完建期：完建期地基反力較大，應驗算底板的強度。對于單孔閘或少數(shù)孔閘，其邊墻后的土已回填到頂，此時閘底板的正彎矩較大，特別是閘墻與底板交接處應予注意。

(3)運用期：應選用上游最高設計水位、下游最低水位，即上下游水位差最大的情況進行計算。

3.1.2計算閘底的地基反力

計算時應以底板底面為基面，但仍可計入上、下游齒墻的重力。

3.1.3不平衡剪力及剪力分配值

計算底板時，取單位寬度為脫離體，向上的荷載就不等于向下的荷載，從而產(chǎn)生不平衡力。這個不平衡力應由閘墩和底板截面上引起的剪應力差來平衡。剪應力之和的差即為不平衡剪力。

3.2倒置梁法

具體的計算方法與步驟與截面法基本相同，只是不計算不平衡剪力，不作剪力分配，因此支座反力與閘墩傳下的垂直荷載不等。倒置梁法在形式上不作剪力分配，實質(zhì)上只是不分配不平衡剪力給底板，而由閘墩承受了全部不平衡剪力。倒置梁法的基本原理如下：首先，假設地基的反力沿閘室橫向分布均勻，通常是在底板橫向上截取一定寬度的板條，并以此作為支承在閘墩上的倒置梁；其次，計算其內(nèi)力，倒置梁法的主要缺點是忽略了底板和地基之間的形變協(xié)調(diào)條件，假定在底板橫向上地基反力是均勻的。這一假設與實際的情況是不吻合的，同時支座處產(chǎn)生的反力與實際的載荷也是不等的。因此，采用此方法計算得到的結(jié)果與實際情況之間存在一定的誤差，在實際應用中存在一定的局限性。

參考文獻

[1]司紅云，倪言波，曹邱林，等.水閘鉸縫式底板內(nèi)力分析方法研究[J].水利與建筑工程學報，2007，5（1）：16- 17.

第4篇：水利發(fā)電的基本原理范文

現(xiàn)總結(jié)實踐，希望對同類工程有借鑒作用。

【關鍵詞】水工大體積混凝土；無縫設計；溫度裂縫控制

前言

無縫設計施工技術的基本原理是UEA混凝土補償收縮原理，遵循“抗放兼?zhèn)?，以抗為主”的原則，為防止荷載裂縫設沉降縫，為防止混凝土干縮和溫差裂縫設后澆縫，而后澆縫是一種擴大伸縮間距和取消伸縮縫的有效措施，因為這種縫只在施工期間存在，其目的是取消結(jié)構中的永久伸縮縫，它既是施工措施，也是設計手段。

水工大體積結(jié)構混凝土工程諸如大壩、溢洪道閘室、大型設備混凝土基礎以及高層建筑板等.一般規(guī)定，混凝土厚度超過1 m的稱之為大體積混凝土.由于水泥水化產(chǎn)生的水化熱，可使混凝土內(nèi)部最高溫度達50～60℃，當混凝土內(nèi)外溫差超過25℃時，有可能導致大體積混凝土工程出現(xiàn)溫差裂縫。為控制溫差裂縫，通過某水電站廠房蝸殼層大體積混凝土與進水口底板大體積混凝土溫控的試驗研究和工程實踐，提出UEA補償收縮混凝土的無縫設計施工方法，供同行參考。

1 工程概況

廣東省內(nèi)某水電話，是一座具有航運及水利發(fā)電的水利樞紐工程.壩址以上控制流域面積為5 094 km2。電站正常蓄水位為高程V 36.5 m。河干游右漢道為17孔閘壩，廠房工程位于河干流左漢道河床，為河床式廠房，共安裝6臺軸流式發(fā)電機組，總裝機容量7 500kW。

該工程于2010年12月25日開工，混凝土入倉手段采用混凝土輸送泵直接入倉。廠房基礎強約束區(qū)分倉高度控制在1.0 m以內(nèi)，脫離基礎約束后，混凝土的分倉高度不超過2.5 m.主廠房基礎大體積混凝土V 23.735～V 26.235于2011年1月3日～2011年3月25日澆筑完成，施工過程中未出現(xiàn)裂縫.尾水墩混凝土V 26.235～V 28.235于2011年4月25日～2011年5月25日澆筑完成，蝸殼層混凝土V26.235～V 31.10于2011年4月10日～2011年7月25日澆筑完成，進水口底板大體積混凝土V 28.10～V 31.10于2011年5月10日～2011年8月10日澆筑完成，上述部位混凝土澆筑完成3～5 d后，即出現(xiàn)裂縫。

2裂縫分布與成因

2.1裂縫分布

4～7月屬高溫季節(jié)，水電站廠房混凝土工程在5#、6#機蝸殼層V 26.235～V 28.735首次出現(xiàn)深層裂縫后，即采取倉內(nèi)噴霧、采用地下水預冷骨料、澆筑倉面覆蓋保溫被等降溫措施，但并無明顯效果，只是將裂縫產(chǎn)生的時間由原來的3 d往后推延了1～2 d。

經(jīng)仔細勘察繪制裂縫分布圖并認真分析后，無論是進水口底板與尾水墩裂縫，還是蝸殼層裂縫均按分倉澆筑高度整層貫穿，裂縫寬度都在0.05～0.02 mm之間，且裂縫都發(fā)生在孔洞周邊（蝸殼層裂縫）、結(jié)構突變（尾水墩裂縫）、整體結(jié)構鄰位約束的構件中部（進水口底板裂縫）等應力集中部位，裂縫都在混凝土澆筑完成3～5 d后產(chǎn)生，呈明顯的溫度裂縫特征.

2.2 裂縫成因

該工程產(chǎn)生裂縫的原因有很多，如原材料級配不合理（混凝土原材料由業(yè)主供應，為節(jié)約投資，混凝土所用砂與卵石等原材料均就地選取天然料.經(jīng)試驗室篩分試驗分析，砂與卵石級配極不合理，有機質(zhì)含量超標且可見大泥團等雜質(zhì)）、水泥用量較多（強度等級C20混凝土水泥用量為350 kg/m3）、水灰比偏大（試驗室提供生產(chǎn)用的水灰比為0.6）、砂率偏高（為保證混凝土的流動性、粘聚性和保水性，以便于泵送和澆筑，混凝土的砂率為45%）等原因，但裂縫產(chǎn)生的根本原因是溫度應力。形成大體積混凝土溫度裂縫的原因有內(nèi)部約束應力和外部約束應力兩種情況.泵送混凝土特別是在高強度、大流動性條件下，由于水泥用量多，單位用水量大，砂率高和摻化學外加劑，大體積混凝土澆筑后由于水泥水化熱而產(chǎn)生的內(nèi)部溫度比混凝土表面溫度高，內(nèi)部的熱膨脹也比表面大，混凝土中心將產(chǎn)生壓應力而表面將產(chǎn)生拉應力。這種由于內(nèi)部和表面溫度的差異產(chǎn)生的應力就是內(nèi)部的約束應力.當內(nèi)外溫度差大于25。C時，此時表面混凝土抗拉強度抵擋不住這種應力，就會產(chǎn)生表面裂縫.當水化熱值釋放過后，混凝土處于降溫階段，混凝土內(nèi)部和表面將產(chǎn)生較大的溫度梯度，此時混凝土體積將產(chǎn)生收縮變形.混凝土在硬化過程中，多余水份蒸發(fā)，水化物逐漸凝結(jié)硬化，也引起混凝土體積收縮，這兩種收縮受到下部地基或混凝土結(jié)構的限制，因而產(chǎn)生外部約束應力，呈拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉強度，則混凝土將出現(xiàn)垂直裂縫。

3裂縫的防治措施

結(jié)合工程的原材料供應條件、工程裂縫產(chǎn)生的根本原因，提出UEA補償收縮混凝土的無縫設計施工方法，不僅大幅度提高了混凝土的抗裂防滲性能，防止了溫度裂縫的產(chǎn)生，同時還具有補償收縮、抗凍耐

蝕的綜合功能。

3.1 無縫設計的理論依據(jù)

3.1.1 UEA補償收縮的基本性能UEA以10%～12%內(nèi)摻（取代水泥率）水泥中，可拌制成補償收縮混凝土，其限制膨脹率為0.02%～0.04%，在鋼筋和鄰位約束下，可在混凝土中建立0.2～0.7 MPa的預壓力，這一預壓應力大致可抵消混凝土硬化過程中產(chǎn)生的收縮拉應力，使結(jié)構不裂或控制在無害裂縫范圍內(nèi)。工程使用的水泥是當?shù)厮鄰S的425#中熱礦渣硅酸鹽水泥，摻與不摻UEA的混凝土對比試驗表明：摻UEA混凝土的強度、彈性模量等與普通混凝土基本相同，但抗?jié)B標號比普通混凝土提高1～2倍；摻入UEA的混凝土，可降低水泥水化熱.

3.1.2 UEA混凝土補償溫差收縮的作用

工程強度C20混凝土水泥用量為350 kg/m3試驗結(jié)果表明：UEA的膨脹作用主要發(fā)生在14 d以前，用于補償混凝土的干縮；但在14～90 d仍有小量膨脹，用于補償冷縮（見表2）.冷縮和干縮的聯(lián)合補償?shù)哪Ｊ剑ㄒ妶D3）表明應該采用補償作用較大的小限制收縮混凝土，或設置小的基礎或鄰塊限制。考慮當?shù)丨h(huán)境溫度的補償干縮后的最終曲線如圖3中曲線④，曲線④是根據(jù)溫度收縮即最大冷縮值來選定的，它同時又考慮到干縮，所以能夠?qū)淇s進行聯(lián)合補償。

首先確定混凝土冷縮變形曲線①和氣溫變化引起的冷縮曲線②，最后選定適宜的限制膨脹：和溫養(yǎng)膨脹時間來對上述兩種主要冷縮補償.為了防止表層開裂，應在混凝土中貯存一定的補償收縮能力。

由圖3可知，當降溫在早期大量產(chǎn)生時，溫養(yǎng)下的補償收縮混凝土正在進行膨脹，直到￡2當（￡2―S2+￡2）―ST=0或不超過極限拉伸SK時，就達到補償冷縮的目的。故采用UEA補償收縮混凝土是控制大體積結(jié)構工程裂縫的有效方法。

①為混凝土冷縮變形曲線，②為氣溫變化引起的冷縮曲線，③-①+②；④符合冷縮和干縮聯(lián)合補償最終變形曲線，ST為最大冷縮（平均值）；D為最終變形，S2為限制收縮，Se為彈性壓縮。

3.2無縫設計技術的實施效果

基于UEA補償收縮混凝土的無縫設計施工方法，工程泵送混凝土摻入10%～12%UEA-E高效混凝土膨脹劑后，水泥用量由原來的350 kg/m3降為305 kg/m3，因而大大減少了混凝土的水化熱，從而降低了混凝土的內(nèi)部溫度。減小了混凝土內(nèi)部和表面的溫度梯度，降低了溫度裂縫產(chǎn)生的幾率，同時也節(jié)約了工程成本。

工程高強度、大流動性的泵送混凝土，摻入10%～12%UEA-E高效混凝土膨脹劑后，由于水泥用量的降低，在水灰比小變的前提下，同時降低了單位用水量，減小了砂率.混凝土中的水泥漿體也隨之減少，從而減小了混凝土的干縮，降低了溫度裂縫產(chǎn)生的幾率。

摻入UEA-E高效混凝土膨脹劑后，由于混凝土的膨脹補償混凝土的收縮，同時在混凝土中建立了0.2～0.7 MPa的預壓力，抵消混凝土硬化過程中產(chǎn)生的收縮拉應力，從而使結(jié)構不裂或控制在無害裂縫范圍內(nèi)。

UEA補償收縮混凝土的無縫設計施工方法實施后，工程混凝土除高風速時段表面產(chǎn)生龜裂外，均未發(fā)現(xiàn)任何有害裂縫.實施結(jié)果表明，采用UEA補償收縮混凝土的無縫設計施工方法對裂縫的控制與預防是有效可靠的。

4 結(jié)語

裂縫產(chǎn)生的原因有很多，包括設計、施工、原材料、運行等方面的多種原因，處理與預防裂縫的措施也應“對癥下藥”。但只要嚴格對設計、施工組織、混凝土配料、運輸、澆注、養(yǎng)護全過程實施質(zhì)量控制及管理，就能使裂縫得以有效的控制。

提出的UEA補償收縮混凝土的無縫設計施工方法，是對泵送大體積水工混凝土溫度應力產(chǎn)生的裂縫進行有效預防與控制的新方法，其他種類的水工大體積混凝土的溫度控制與預防也可借鑒。

參考文獻

第5篇：水利發(fā)電的基本原理范文

關鍵詞:結(jié)點等效功率;地區(qū)電網(wǎng);網(wǎng)損;降損方案

中圖分類號:TP274

0 引 言

電網(wǎng)網(wǎng)損是指電能在輸送和銷售過程中自發(fā)電廠出線起至客戶電度表止所產(chǎn)生的損耗,產(chǎn)生損耗的元件主要包括變壓器、輸/配電線路、無功補償設備、電流/電壓互感器及二次回路、接戶線及電能表等。電力網(wǎng)的網(wǎng)損率是網(wǎng)損電量占總供電量的百分數(shù),是國家考核供電企業(yè)的重要技術經(jīng)濟指標,是電力企業(yè)完成國家計劃和企業(yè)考核的主要內(nèi)容之一;同時,地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)損計算也是地區(qū)電網(wǎng)經(jīng)濟運行、無功優(yōu)化及技術改造等的基礎。

據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,我國當前電網(wǎng)綜合線損率與國外先進水平相比差距甚大。同時,電力市場化正逐步在我國實施,電能已作為商品進入市場,各級供電部門,尤其基層供電部門的經(jīng)濟效益直接與電網(wǎng)運行網(wǎng)損和運行費用相關,電網(wǎng)網(wǎng)損直接關系到電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此,降低網(wǎng)損已成為電網(wǎng)企業(yè)提高經(jīng)濟和社會效益的最重要途徑。

在電力網(wǎng)的實際運行中,用電度表計量統(tǒng)計出的供電量和售電量之差得到的網(wǎng)損電量稱為統(tǒng)計網(wǎng)損電量。統(tǒng)計網(wǎng)損電量中一部分稱為技術網(wǎng)損電量,主要包括在變壓器、輸電線路、電容器等中產(chǎn)生的損耗;另一部分稱為管理網(wǎng)損電量,主要包括各類電度表的綜合誤差、抄表的不同時、漏抄、抄錯以及線路漏電和竊電造成的損失電量。本文計算的損耗電量是指技術網(wǎng)損電量。

這里所計算的地區(qū)電網(wǎng)主要由110 kV和35 kV的輸電線路組成,對于35 kV的輸電線路可以忽略其電暈損耗,而對于110 kV線路,根據(jù)文獻[10]在以LGJ[CD*2]120[CD*2]95 mm2截面為主的電網(wǎng)中年電暈損耗只占線路電阻中年損耗的0.01~0.02,而對于150 mm2以及185 mm2以上截面的線路,電暈損耗可以忽略不計。因此,對于該地區(qū)電力網(wǎng)的網(wǎng)損計算主要指計算其電流平方成正比的變壓器繞組和輸電線路導線中的電能損耗。

1 結(jié)點等效功率法

1.1 等效功率法的基本原理

當電力網(wǎng)中的元件通過電流(單位:A)表示時,其電能損耗(單位:kW• h)為:

當用功率(kW)和電壓(kV)表示時,其電能損耗為:

式中:通過該元件的P(t),Q(t),U(t)和I(t)的有效值平方等于變量P,Q,U和I的二階原點距E(P2),E(Q2),E(U2)和E(I2),即計算網(wǎng)損時使用的等效值平方P

在電力網(wǎng)中,結(jié)點電壓的變化范圍通常較小,可以用平均運行電壓U┆av近似代替U(t),г蚴(1)可寫為:

從式(2)可以看出,計算損耗時需要用計算時段內(nèi)的均方值(也稱有效值),即等效功率P┆eq和Q┆eq。如果僅用電度表讀數(shù)推導出的平均值P┆av和Q┆av來計算網(wǎng)損,不僅其結(jié)果偏小,還需要考慮方差對網(wǎng)損的影響。計算等效功率值時,可以利用平均功率P┆av和Q┆av加上方差得到,或者利用等效系數(shù)修正出平均功率P┆av和Q┆avУ玫健＊

[BT3+*3]1.2 利用等效系數(shù)計算等效功率

電網(wǎng)中各負荷結(jié)點的有功功率P(t)和無功功率Q(t)都是時間t的函數(shù),并且P(t)和Q(t)的變化規(guī)律很難用解析函數(shù)表達,因此一般將它們當作隨機變量來處理?？紤]到等效功率要比平均功率大,因此可以用┮桓霆大于1的系數(shù)K去修正平均功率,以得到等效功率,即P┆eq=K1P┆av,Q┆eq=K2Q┆av。式中:K1,K2分別為負荷曲線P(t)和Q(t)的等效系數(shù)。

這樣,在用通過電度表得到的平均值計算電能損耗時,應先用平均功率乘以大于1的等效系數(shù)得到等效功率后,再計算電能損耗。將等效P,Qе蕩入電能損耗公式可得:

圖1給出了包括各種可能出現(xiàn)的典型日負荷曲線和相應的持續(xù)負荷曲線。圖1中,曲線1為二階梯負荷曲線;曲線2為按π~3π/2范圍內(nèi)正弦曲線變化的負荷曲線;曲線3為先按π~3π/2范圍內(nèi)正弦曲線變化,后按0~π/2范圍內(nèi)余弦曲線變化的負荷曲線;曲線4為按直線變化的負荷曲線;曲線5為按0~π范圍內(nèi)余弦曲線變化的負荷曲線;曲線6為按0~π/2范圍內(nèi)余弦曲線變化的負荷曲線。

在圖1中取最大負荷標么值ИP┆max*=1,相應最小負荷和平均負荷的標么值為P┆min*=α(最小負荷率)和P┆av*=f(負荷率)。對二階梯負荷曲線,取計算時段T的標么值T=1。計算得出等效系數(shù)1≤K≤(1+α)/(2α),取最大等效系數(shù)和最小等效系數(shù)的均方根值作為平均等效系數(shù),可得到:

由于網(wǎng)損電度數(shù)與等效系數(shù)的平方成正比,因此將平均負荷乘以等效系數(shù)K┆avё魑等效負荷時,計算出的網(wǎng)損最大誤差小于下式:

將不同的Е林蕩入式(3)分別計算后,可以得到當最小負荷率α>0.4時,計算網(wǎng)損的最大誤差小于10%。由于地區(qū)級電網(wǎng)的負荷率一般均滿足α>0.4,因此采用此方法對地區(qū)級電網(wǎng)進行網(wǎng)損的計算是可行的。并且,在各種典型負荷曲線中,當α的值相同時,二階梯負荷曲線的平均等效系數(shù)最大。因此,對于不同類型的負荷曲線,按二階梯負荷曲線的系數(shù)取值時,其最大可能誤差均低于相應的實際誤差值。И

2 算例分析

利用結(jié)點等效功率法可以簡化電力網(wǎng)網(wǎng)損的計算。因為結(jié)點等效功率是表示二階原點矩的均方根功率,根據(jù)等效功率求出的功率損耗乘以計算時段T就是T時段內(nèi)的網(wǎng)損電度數(shù)。這樣,求電能損耗問題就變?yōu)楫斁W(wǎng)絡各結(jié)點功率用相應等效功率代替時計算網(wǎng)絡的功率損耗問題,對此可用潮流計算的方法進行計算,得出相應的結(jié)果。

[BT3]2.1 計算結(jié)果

除┮恍┆特殊支路外(如存在功率交換的聯(lián)絡線)。對于本次計算地區(qū)的電力網(wǎng),包括從220 kV變電站的110 kV,35 kV母線起始到110 kV變電站的35 kV,10 kV母線為止的電力網(wǎng),其各結(jié)點的負荷率和最小負荷率均比較高,各結(jié)點負荷曲線形狀較接近,根據(jù)結(jié)點等效功率,用潮流計算方法算出的支路功率與支路的實際等效功率基本一致。

該地區(qū)共有220 kV變電站7座,將其記為T1~T7。計算網(wǎng)損時對這7座220 kV變電站分別計算,該地區(qū)網(wǎng)絡損耗現(xiàn)狀的計算結(jié)果如表1所示。

2.2 技術降損措施

(1) 增加無功補償。

根據(jù)計算結(jié)果,增裝必要的無功補償設備,實現(xiàn)無功功率的合理分布。通過網(wǎng)損計算發(fā)現(xiàn),各供電區(qū)域的無功損耗均比較大。根據(jù)網(wǎng)損計算結(jié)果和各供電區(qū)的具體情況進行分析,通過增加必要的無功補償裝置,既可提高功率因數(shù),做到無功就地平衡,又可以有效降低網(wǎng)損。增加無功補償前后的網(wǎng)絡損耗如表2所示。

[HJ0]降損前有すλ鷙 /%1.6412.1453.3371.9701.6083.9023.0702.624

降損后有すλ鷙 /%1.3441.7172.5751.5981.3033.0492.5442.078[HJ][HT5SS]

(2) 優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構。

改造和優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構,保證電壓合格率,縮短供電距離,簡化電壓等級,是降低網(wǎng)損的重大措施。

T4區(qū)域電網(wǎng)主供負荷有兩個110 kV變電站,供電區(qū)域跨5個縣,負荷分散,分布著13個35 kV變電站;17條35 kV線路供電,線路總長近290 km。因此可以考慮在T4區(qū)域新建設220 kV變電站,能使原網(wǎng)絡中遠端的電網(wǎng)結(jié)構有明顯改善,運行方式更加合理,從而降低T4區(qū)域的網(wǎng)絡損耗。T5變電站為單臺變運行,可以增容2號主變,通過兩臺主變的經(jīng)濟運行,降低該區(qū)域的網(wǎng)絡損耗。因T6區(qū)域中一條110 kV的供電線路過長(80 km),可考慮通過將其輻射型網(wǎng)絡供電改為環(huán)網(wǎng)供電,以減小損耗。T7區(qū)域電網(wǎng)主供負荷有三個110 kV變電站,負荷分散,供電半徑長,造成線路損耗很大, 因此考慮在該區(qū)域附近新建設220 kV變電站,主供其中兩個負荷較重的110 kV變電站,可以降低區(qū)域的網(wǎng)絡損耗。優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構前后的地區(qū)網(wǎng)損耗率如表3所示。

3 結(jié) 語

利用結(jié)點等效功率法簡化電網(wǎng)網(wǎng)損的計算,將求解電能損耗問題轉(zhuǎn)變?yōu)榍蠼夤β蕮p耗問題,利用潮流計算的方法進行網(wǎng)損計算。在對該地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)損進行理論計算之后,根據(jù)計算結(jié)果對該地區(qū)電網(wǎng)的理論網(wǎng)損進行了進一步分析,找出有較大降損潛力的組成部分,有針對性地擬定了降損方案,并按降損措施修改電網(wǎng)參數(shù)后再次進行了網(wǎng)損計算。通過對降損前、后的網(wǎng)損計算結(jié)果的比較,驗證了降損方案的效果。

參 考 文 獻

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