水利发电的基本原理精选(九篇)

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第1篇：水利发电的基本原理范文

【关键词】抽水蓄能电站；高峰负荷；低谷负荷；分类方式；发展趋势

抽水蓄能电站具有发电、调峰、填谷、调频、调相、事故备用、旋转备用及黑启动等多种功能，既具备了电站的作用，又是一个能够用于电网管理的工具。从某种意义上来说，它还是一种特殊电源，能够集启动快、快速反应和负荷跟踪迅速于一身。抽水蓄能电站形象的说，是一种储存电的仓库，由上水库、下水库、输水道、厂房及开关站等部分组成。

电能转换是抽水蓄能电站所依据的原理。当夜间用电负荷减少，但是火电、核电不能大幅度停机或减少发电量时候，同时兼具水泵和水轮机两种工作方式的抽水蓄能机组此时处于水泵运行方式，将下水库的水抽至上水库中，下水库的水位降低而上水库的水库升高，实现电能到水的位能的转换；当用电高峰期时，机组处于水轮机运行方式，上水库的水放至下水库，带动水轮发电机组发电，将水的位能又转换为电能送至电网，解决供电所需，而发电后的水又回到下水库[1]。如此的循环往复操作，保障了电网运行的可靠性。

不同地区建设的抽水蓄能电站也有所不同。根据上水库调节水量多少，可将抽水蓄能电站分为纯抽水蓄能电站、混合式抽水蓄能电站和非循环式抽水蓄能电站。

如果只有很少或者几乎没有天然来水进入上水库，抽水蓄能电站几乎不消耗水量，具有这种特征的为纯抽水蓄能电站，其机组全部为抽水蓄能机组，发电所需的全部调节水量仅是在上下水库中循环往复，它仅为调节系统电能在时间上的分配，但它要求所需的蓄能库容必须足够大，才能满足“削峰填谷”的任务。

在常规水电站的基础上，加装抽水蓄能机组即为混合式抽水蓄能电站。与纯抽水蓄能电站不同的是，混合式的上水库中有天然径流的汇入，并且厂房中有的机组为常规水轮发电机组，有的为可逆式机组。基于此，它的电能也分为两部分，一部分为天然径流发电，另一部分为抽水蓄能发电。但是其机组会受到原有水电站设计水头的限制，若水电站远离负荷中心，就会使得单位电量投资变大，输电损失也会随之增加，就不再符合发展的经济性。

非循环式抽水蓄能发电站，顾名思义，即上下水库中的水量并不是循环往复重复利用来发电的电站。当上水库位于两条河流的分水岭，由于分水岭两侧河谷具有不同的高度差，可以在有足够的天然径流的高度差小的一侧建设下水库，同时在另一侧建设常规水电站，将下水库的水抽到上水库后，通过常规水电站将水量放至下游发电。这样的话，从下水库抽上来的水并没有回到下水库，而是流至相邻河流中。

根据调节性能将抽水蓄能电站分类，也是一种常见的分类方式。可分为日调节抽水蓄能电站、周调节抽水蓄能电站和季调节抽水蓄能电站。

用电负荷在一日内并不是一成不变的，而是既有高峰负荷期，又有低谷负荷期。在上午8点到11点和晚上19点到22点间有两个用电高峰期，而在晚上23点到凌晨6点左右，有些工厂停工使得产生一个用电低谷期。用电高峰与低谷所需的电量差的很多，这就对抽水蓄能发电的要求很高，发电出力必须满足调峰要求。日调节抽水蓄能电站就承担了调节一昼夜电力负荷不均匀的任务，以一日为运行周期，夜间负荷较低时进行一次抽水运作，而白天负荷高峰时进行发电运作，但是发电每次时间较短，为一次或多次[2]。

周调节抽水蓄能电站并不是说一周抽水和发电一次，而是每天都会抽水和发电各一次，但是在周末时电力负荷特低时，利用多余的电能延长抽水时间，增大储蓄的水量，这就需要蓄水库容较日抽蓄电站大。

相比周调节抽水蓄能电站以一周为运行周期，季调节抽水蓄能电站的运行周期要长得多，为一年。它是将汛期时多余的水量储存起来到枯水期时发电供给电网来增加发电量。这类电站要求上水库的库容必须很大，通常情况下可不建下水库。在常规水电站中，季调节抽水蓄能电站较多但是因为周期性长，它的调节性能差，发电多为季节性，或者在弃水量大的电站中建设较为有利。

除上述两种分类情况外，还有以机组类型或者水头来分类的，分类情况有各自的特色。但不管怎样分类，都要根据实际情况来选择最为适合的抽水蓄能电站。

我国抽水蓄能电站在20世纪60年代后期开始建设，现安装在河北省岗南水电站的抽水蓄能机组是我国从国外引进的第一台抽水蓄能机组，至今已有40多年的历史。目前，我国抽水蓄能事业方兴未艾，形势一片大好。全国有20座已建成的抽水蓄能电站，装机总容量达到了1184.5万kW，11座在建的电站，建成后装机容量可达1308万kW，预计到2020年我国抽水蓄能电站的总规模可达到8000万kW，到2030年可达1.2亿甚至1.4亿kW。

总的来说，抽水蓄能电站是在时间上把电网中的电能重新分配，将低谷电能转换成高峰电能，其本身并不生产电能。从已建成的抽水蓄能电站反馈的资料和数据来看，抽水蓄能电站能够有效提高电力系统安全稳定运行水平，保障用户的用电需求。

当今世界各国在建设抽水蓄能电站方面，总的发展趋势是兴建大容量、高水头、大机组的抽水蓄能电站，而这也是我国在未来建设抽水蓄能电站的发展趋势。随着科学技术的不断进步和发展，抽水蓄能电站的优越性只会越来越明显，在电力系统中所发挥的作用不容小觑。

参考文献

[1]陆佑楣，潘家铮.抽水蓄能电站[M].北京：水利电力出版社，1992.

[2梅祖彦.抽水蓄能发电技术[M].北京：机械工业出版社，2000.

[3]潘家铮，何Z.中国抽水蓄能电站建设[M].北京：中国电力出版社，2000.

第2篇：水利发电的基本原理范文

关键词：发配电；电力系统；基本原理

电力系统的主要工作既是对电能的发配工作，这其中涉及到的发配电技术包括电力系统的负荷、电压等方面。要做好发配电的工作，首先要对发配电工作的内容和电力系统的运行特点有所了解。

一、电力系统的运行特点和要求

1、电力系统的运行状况同我国经济建设息息相关

电力资源是我国人民生产生活必不可少的必备能源，也是我国经济建设中不可缺少的一部分。因此，电力系统的运行状况对于我国经济建设有着非比寻常的意义。电力系统在运行中产生的故障或者安全隐患，都会导致停电事故。供电的中断对于人民生活和经济的发展产生的影响和损失，是电能的流失完全不能够相比较的。所以说电力系统的运行同我国经济建设息息相关并不夸张。

2、电力系统的故障发生扩散迅速。

电力的产生、输送和配电都是在同一个电力系统中完成的，整个电力系统的输送线路相互关联，互相影响。所以，一旦在某个环节发生了电力故障，由于元件的排除导致相关线路的电力承载负荷，从而引起的连锁反应，会使事故的波及范围将会迅速的扩散和加重。

3、电能的即时性。

电力系统中生产、输送和配送工作之所以在同一个线路中，是由于电能的生产输送和使用是处在一个动态的过程中的，受到电力技术的限制，目前还不存在经济适用的大量电能的储备技术和设备。所以电能在生产和使用过程中，必须实现生产和消费、损耗之间的大致相等。基于这个特点。对电力系统的运行提出了几点要求：

首先，电力系统的运行要安全可靠。引起电力系统停电事故的原因有许多，这其中包括人为原因(操作人员错误操作、管理失误等等)和自然原因(自然灾害、设备损坏等等)多个方面的多种原因，再抛除外在原因以后，电力系统本身要提高安全可靠性需要做到的有：第一，保证一定程度的备用负荷储备，以用于紧急事故时，暂时满足线路用电负荷的需求和支持设备的运转和检修的进行。第二，提高电力系统自身的可靠性。电力系统的运转模式，电力系统中的电源分布和设备元件以及电力系统的功能结构都必须反复推敲和验证，保证运行过程中的可靠。第三，做好电力系统运行中的巡检工作。巡检监控人员在进行电力系统的工作过程中，要不断熟练相关技术和知识，强化自身专业技术水平，以一颗良好的责任心去进行店电力工作。

其次，保证电力能源的质量。如何评价电能的质量，要从电压和频率两方面去判断。这两个基本指标不仅是电能的评价系数，也是设备制造的基本参数。当设备运行过程中，电压和频率存在严重偏移或超过设备允许的偏移值范围的时候，不仅仅不利于设备的正常运行，还会产生设备损坏和报废的隐患。电能的频率状况主要受到电力输送过程中有功功率的平衡影响。如果电能的频率显示较低，说明电力系统中，电厂的发电量不足，相反代表，发电量超出消费和损耗量。电能的电压主要受到无功功率的影响，当无功功率不足时，则电能的电压显示偏低。在我国，电力系统的标准电压时50赫兹，在电力系统正常的运行过程中，可以允许的电能频率的偏差值为±0.2赫兹。评价电能的质量，除却电能的频率和电压大小以外，还包括电压和电流的波形，同样是用于评价电能质量的相关标准。如何控制电力系统中三相不平衡等原因引起的谐波问题，减少不良波形对于电力系统的正常运行和对通讯的干扰，下文会提到。

二、电力系统的负荷和电压

1、电力系统的负荷

电力系统的负荷，是指电力系统内所有用电设备消耗功率的总和，被称为电力系统的中和用电负荷。综合用电负荷包括电力系统中发电机组、电动机、电热炉、整流设备以及照明设备等等许多分类。根据不同的功能和需求，综合用电负荷中电气设备所在的比例也大不相同。首先，综合用电功率加上电厂生产过程中的电能损耗，基本等同于电力系统的电能总功率，及电力系统中的发电负荷。同时用电设备的有功功率和无功功率受到了电力系统中电压和频率水平的影响，电能的变化规律也各不相同。在此，要注意的是综合用电负荷是随着电压和频率的变化而不断变化的。

为了良好的反应电力系统中一段时间内的负荷变化的具体情况，就出现了负荷曲线。根据负荷变化的不同类型，以负荷为分辨标准，可以分为有功功率和无功功率两种负荷曲线；以时间为分别标准，可分为日负荷曲线和年负荷曲线；按照计量地点为分别标准可以分为个别用户、线路、各级变电所、发电厂负荷曲线等等类型。在电力系统的实际运行中，不同功能的电力消费导致的负荷变化差异很大，比如在生产运作量很大的重型工业基地，如钢业产区的电力负荷，负荷曲线的变化较为平坦，这是由于重工业的生产以工人三班制为主，全天24小时不间断生产工作。而在农业负荷中，负荷曲线的变化则显得波动比较大。然而，由于不同领域的负荷变化不尽相同，所以对电力系统的影响也各不相同，为了稳定电力系统在运行中的负荷，就必须对各个时间段电力系统的负荷曲线有详细的了解。负荷曲线在电力系统的运行中还起到重要的作用，它是安排日发电计划的重要参考标准，是拟定各大发电厂和电力系统运行状况的首要依据。

2、电压等级和额定电压

通常来说，在电力系统输送功率保持一定时，输电线路中的电压越高，则电流越小，输送电力的导线等承载部分所需要的截面面积也就越小，电力系统的搭建和运行消耗也就越少。但是，也要考虑到电力的实际输送过程中，电压的安全性，电压越高，对于输电线路的绝缘要求也就越高，同时增加的变压设备和断路器的成本也就越高，所以，并不是说输电过程中电压越高越好。在实际的电力系统运行过程中，为了实现输送的经济效益，根据电能的输送功率和输送距离，电能的电压标准液各不相同，然而为了保证电力系统各个线路之间的运行稳定和安全生产等状况，对于线路的电压要有详细的额定标准。相邻线路之间的电压差异不应该过小，通常保持在2倍左右。在我国，电力系统中额定的输送电压从3kv到500kv不等，在电力的输送过程中，电压的高低分布基本保持尾端高于末端。所以线路中的额定电压实际上就是这段线路在运行过程中的平均电压。用电设备在运行过程中，一额定电压为参照标准，电压的偏移值不应当超过±5%。同样的情况在线路输送过程中为10%。电力系统中的额定电压是不断变化的，最高电压随着经济和工业的发展也在不断的提升着。随着电力系统的不断建设，电压也在不断提高。

总结：

发配电工作是围绕电力系统中各个部分实现的，其中，发电厂所处的位置尤为重要，发电厂的装机容量，决定了最后电力系统中的电力规模大小。而变电所和输电线路，则是实现了电能的转化和运输，是将电能实现经济价值的过主要程。充分的了解和掌握电力系统中发配电工作的相关知识和工作原理，对于发展我国电力事业，有着重要的意义。

参考文献：

[1] 张靖国. 用接地摇表测接地电阻的方法与应用[J]. 适用技术市场, 1995,(12)

[2] 李兵. 分布式电能计测管理系统[J]. 人民长江, 1997,(08)

[3] 康重庆, 林伟明. 电力市场环境下电力系统可靠性分析的框架探讨[J]. 陕西电力, 2007,(04)

第3篇：水利发电的基本原理范文

关键词：水闸，整体式，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

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

平底板是闸室底板形式中应用得比较广泛的一种(这里主要是指整体平底板)，应对它的受力情况进行精确的分析，并据以作出合理的设计。闸室平底板按照弹性地基上的基础板，考虑其整体作用，即作为空间结构，已有初步研究成果。其内力数值与按弹性地基梁计算结果比较，出入较大，且偏大较多。目前正在把地基土当作是一种弹塑性体进行研究。工程实际通常用来分析底板的方法仍然都是将闸室底板简化为平面(形变)问题来处理，并作了一些假设，因此计算结果是近似的。

1水闸的作用及问题

水利工程中，水闸的应用非常广泛，一般建在渠道、河道、水库、湖泊等的岸边，是一种具有挡水和泄水功能的低水头的水工建筑物。关闭闸门时，可以抬高水位、挡潮、拦洪，以此满足上游通航或发电的需要；开启闸门时，可以排涝、泄洪、取水和冲沙，或者根据下游的用水需要调节流量。在设计过程中，水闸的挡水与泄水问题大多成为了决定此种水工建筑物使用寿命的关键，因此，对水闸的挡水与泄水功能进行深入地研究和探讨就显得尤为重要了。

2水闸底板混凝土的浇筑

在地基条件良好时采用反拱底板可以节省钢筋，但大多数水闸都采用上、下游带有齿坎的平底板。挖除地基土保护层之后，为保护地基和找平基面，需要在软基上先铺设一层8-10cm厚的C10素混凝土垫层。水闸底板的施工包括立模、绑扎钢筋、架立仓面脚手架、清仓、浇筑混凝土等环节。采用预制砂浆垫块上的细铅丝绑扎底板的下层钢筋，可确保底板底面混凝土保护层的厚度。但要保证垫块的制作质量(厚度、强度、密实性等)，否则垫块所在部位就可能出现底板渗水与钢筋锈蚀。底板面层钢筋则应固定在预制的混凝土四棱台支柱(其高度比底板厚度小3～5cm)上，可避免在浇筑混凝土时面层钢筋出现沉降。支柱的混凝土强度等级应与浇筑部位相同，支柱的尺寸和间距应考虑底板厚度、脚手架布置和钢筋分布等因素，经计算后确定。为防止混凝土进料口处的面层钢筋变形，可用铅丝将钢筋绑吊于仓面脚手架上。至于是否需要搭设仓面脚手架，应视混凝土浇筑机具和运输工具而定。当用双轮手推车或机动翻斗车运送混凝土时，则需搭设Ф48mm钢管扣件脚托架。它由底座、立杆(间距为1.5-2m)、大横杆(间距约为1．8m)、小横杆和斜杆(作剪刀撑或抛撑用)所组成。底板浇筑多采用水平运输方式，斜坡道路的坡角一般小于20o，过陡则容易引起运输机具的倾翻事故。若用泵送混凝土或吊罐运输混凝土，则无需搭设仓面脚手架或仅需搭设少量的仓面脚手架。当水闸底板特别厚大时，应用钢管取代混凝土支柱，钢管外包扎牛皮纸日后便于拔出钢管。浇混凝土底板，只需在其四周架立侧模板，侧模板则通过斜撑、地龙木等固定于木桩上。

3水闸整体式平底板结构常用的计算方法

整体平底板常用的计算方法有以下几种：

3.1截面法

截面法是《水闸设计规范》SDl33-84中所说的反力直线分布法之…。它假设在垂直水流方向底板下的地基反力呈均匀分布。计算时要求先算出底板底面在顺水流方向的地基反力，然后在闸门门槽的上、下游、垂直于水流方向各取单位宽度板条进行内力计算。在分析板上作用荷载时，适当考虑上部结构与底板的整体作用，即采用所谓切力分配法。截面法的缺点是未考虑底板与地基变形相一致的条件，并且没有计人边荷载对底板内力的影响。优点是计算简单，适用于小型水闸设计。对于相对密度Dr≤0.5的砂土地基，受荷后变形容易调整，故近似地可认为地基反力是均匀分布的。

用截面法计算底板的具体方法和步骤如下：

3.1.1选定计算情况

(1)施工期：小型水闸孔数一般只有单孔或二、三孔，且多数利用边墩直接挡土(此时边墩可称为边墙)。计算时，如不考虑两侧边墙砌筑到顶，或已到达相当的高度，而墙后尚未回填土或回填少量土的情况，此时对闸室坞式结构或山字形结构底板面层强度最为不利，往往在水闸施工中底板会在跨中产生顺流向的裂缝，严重的甚至断裂。工程上把这种情况叫做“挑扁担”。设计计算时必须充分考虑这种情况，一方面对施工程序作出严格规定，另一方面要针对出现的最不利情况，计算跨中处的负弯矩，配以足够数量的面层(还有底层)钢筋。

(2)完建期：完建期地基反力较大，应验算底板的强度。对于单孔闸或少数孔闸，其边墙后的土已回填到顶，此时闸底板的正弯矩较大，特别是闸墙与底板交接处应予注意。

(3)运用期：应选用上游最高设计水位、下游最低水位，即上下游水位差最大的情况进行计算。

3.1.2计算闸底的地基反力

计算时应以底板底面为基面，但仍可计入上、下游齿墙的重力。

3.1.3不平衡剪力及剪力分配值

计算底板时，取单位宽度为脱离体，向上的荷载就不等于向下的荷载，从而产生不平衡力。这个不平衡力应由闸墩和底板截面上引起的剪应力差来平衡。剪应力之和的差即为不平衡剪力。

3.2倒置梁法

具体的计算方法与步骤与截面法基本相同，只是不计算不平衡剪力，不作剪力分配，因此支座反力与闸墩传下的垂直荷载不等。倒置梁法在形式上不作剪力分配，实质上只是不分配不平衡剪力给底板，而由闸墩承受了全部不平衡剪力。倒置梁法的基本原理如下：首先，假设地基的反力沿闸室横向分布均匀，通常是在底板横向上截取一定宽度的板条，并以此作为支承在闸墩上的倒置梁；其次，计算其内力，倒置梁法的主要缺点是忽略了底板和地基之间的形变协调条件，假定在底板横向上地基反力是均匀的。这一假设与实际的情况是不吻合的，同时支座处产生的反力与实际的载荷也是不等的。因此，采用此方法计算得到的结果与实际情况之间存在一定的误差，在实际应用中存在一定的局限性。

参考文献

[1]司红云，倪言波，曹邱林，等.水闸铰缝式底板内力分析方法研究[J].水利与建筑工程学报，2007，5（1）：16- 17.

第4篇：水利发电的基本原理范文

现总结实践，希望对同类工程有借鉴作用。

【关键词】水工大体积混凝土；无缝设计；温度裂缝控制

前言

无缝设计施工技术的基本原理是UEA混凝土补偿收缩原理，遵循“抗放兼备，以抗为主”的原则，为防止荷载裂缝设沉降缝，为防止混凝土干缩和温差裂缝设后浇缝，而后浇缝是一种扩大伸缩间距和取消伸缩缝的有效措施，因为这种缝只在施工期间存在，其目的是取消结构中的永久伸缩缝，它既是施工措施，也是设计手段。

水工大体积结构混凝土工程诸如大坝、溢洪道闸室、大型设备混凝土基础以及高层建筑板等.一般规定，混凝土厚度超过1 m的称之为大体积混凝土.由于水泥水化产生的水化热，可使混凝土内部最高温度达50～60℃，当混凝土内外温差超过25℃时，有可能导致大体积混凝土工程出现温差裂缝。为控制温差裂缝，通过某水电站厂房蜗壳层大体积混凝土与进水口底板大体积混凝土温控的试验研究和工程实践，提出UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法，供同行参考。

1 工程概况

广东省内某水电话，是一座具有航运及水利发电的水利枢纽工程.坝址以上控制流域面积为5 094 km2。电站正常蓄水位为高程V 36.5 m。河干游右汉道为17孔闸坝，厂房工程位于河干流左汉道河床，为河床式厂房，共安装6台轴流式发电机组，总装机容量7 500kW。

该工程于2010年12月25日开工，混凝土入仓手段采用混凝土输送泵直接入仓。厂房基础强约束区分仓高度控制在1.0 m以内，脱离基础约束后，混凝土的分仓高度不超过2.5 m.主厂房基础大体积混凝土V 23.735～V 26.235于2011年1月3日～2011年3月25日浇筑完成，施工过程中未出现裂缝.尾水墩混凝土V 26.235～V 28.235于2011年4月25日～2011年5月25日浇筑完成，蜗壳层混凝土V26.235～V 31.10于2011年4月10日～2011年7月25日浇筑完成，进水口底板大体积混凝土V 28.10～V 31.10于2011年5月10日～2011年8月10日浇筑完成，上述部位混凝土浇筑完成3～5 d后，即出现裂缝。

2裂缝分布与成因

2.1裂缝分布

4～7月属高温季节，水电站厂房混凝土工程在5#、6#机蜗壳层V 26.235～V 28.735首次出现深层裂缝后，即采取仓内喷雾、采用地下水预冷骨料、浇筑仓面覆盖保温被等降温措施，但并无明显效果，只是将裂缝产生的时间由原来的3 d往后推延了1～2 d。

经仔细勘察绘制裂缝分布图并认真分析后，无论是进水口底板与尾水墩裂缝，还是蜗壳层裂缝均按分仓浇筑高度整层贯穿，裂缝宽度都在0.05～0.02 mm之间，且裂缝都发生在孔洞周边（蜗壳层裂缝）、结构突变（尾水墩裂缝）、整体结构邻位约束的构件中部（进水口底板裂缝）等应力集中部位，裂缝都在混凝土浇筑完成3～5 d后产生，呈明显的温度裂缝特征.

2.2 裂缝成因

该工程产生裂缝的原因有很多，如原材料级配不合理（混凝土原材料由业主供应，为节约投资，混凝土所用砂与卵石等原材料均就地选取天然料.经试验室筛分试验分析，砂与卵石级配极不合理，有机质含量超标且可见大泥团等杂质）、水泥用量较多（强度等级C20混凝土水泥用量为350 kg/m3）、水灰比偏大（试验室提供生产用的水灰比为0.6）、砂率偏高（为保证混凝土的流动性、粘聚性和保水性，以便于泵送和浇筑，混凝土的砂率为45%）等原因，但裂缝产生的根本原因是温度应力。形成大体积混凝土温度裂缝的原因有内部约束应力和外部约束应力两种情况.泵送混凝土特别是在高强度、大流动性条件下，由于水泥用量多，单位用水量大，砂率高和掺化学外加剂，大体积混凝土浇筑后由于水泥水化热而产生的内部温度比混凝土表面温度高，内部的热膨胀也比表面大，混凝土中心将产生压应力而表面将产生拉应力。这种由于内部和表面温度的差异产生的应力就是内部的约束应力.当内外温度差大于25。C时，此时表面混凝土抗拉强度抵挡不住这种应力，就会产生表面裂缝.当水化热值释放过后，混凝土处于降温阶段，混凝土内部和表面将产生较大的温度梯度，此时混凝土体积将产生收缩变形.混凝土在硬化过程中，多余水份蒸发，水化物逐渐凝结硬化，也引起混凝土体积收缩，这两种收缩受到下部地基或混凝土结构的限制，因而产生外部约束应力，呈拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度，则混凝土将出现垂直裂缝。

3裂缝的防治措施

结合工程的原材料供应条件、工程裂缝产生的根本原因，提出UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法，不仅大幅度提高了混凝土的抗裂防渗性能，防止了温度裂缝的产生，同时还具有补偿收缩、抗冻耐

蚀的综合功能。

3.1 无缝设计的理论依据

3.1.1 UEA补偿收缩的基本性能UEA以10%～12%内掺（取代水泥率）水泥中，可拌制成补偿收缩混凝土，其限制膨胀率为0.02%～0.04%，在钢筋和邻位约束下，可在混凝土中建立0.2～0.7 MPa的预压力，这一预压应力大致可抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力，使结构不裂或控制在无害裂缝范围内。工程使用的水泥是当地水泥厂的425#中热矿渣硅酸盐水泥，掺与不掺UEA的混凝土对比试验表明：掺UEA混凝土的强度、弹性模量等与普通混凝土基本相同，但抗渗标号比普通混凝土提高1～2倍；掺入UEA的混凝土，可降低水泥水化热.

3.1.2 UEA混凝土补偿温差收缩的作用

工程强度C20混凝土水泥用量为350 kg/m3试验结果表明：UEA的膨胀作用主要发生在14 d以前，用于补偿混凝土的干缩；但在14～90 d仍有小量膨胀，用于补偿冷缩（见表2）.冷缩和干缩的联合补偿的模式（见图3）表明应该采用补偿作用较大的小限制收缩混凝土，或设置小的基础或邻块限制。考虑当地环境温度的补偿干缩后的最终曲线如图3中曲线④，曲线④是根据温度收缩即最大冷缩值来选定的，它同时又考虑到干缩，所以能够对冷缩进行联合补偿。

首先确定混凝土冷缩变形曲线①和气温变化引起的冷缩曲线②，最后选定适宜的限制膨胀：和温养膨胀时间来对上述两种主要冷缩补偿.为了防止表层开裂，应在混凝土中贮存一定的补偿收缩能力。

由图3可知，当降温在早期大量产生时，温养下的补偿收缩混凝土正在进行膨胀，直到￡2当（￡2―S2+￡2）―ST=0或不超过极限拉伸SK时，就达到补偿冷缩的目的。故采用UEA补偿收缩混凝土是控制大体积结构工程裂缝的有效方法。

①为混凝土冷缩变形曲线，②为气温变化引起的冷缩曲线，③-①+②；④符合冷缩和干缩联合补偿最终变形曲线，ST为最大冷缩（平均值）；D为最终变形，S2为限制收缩，Se为弹性压缩。

3.2无缝设计技术的实施效果

基于UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法，工程泵送混凝土掺入10%～12%UEA-E高效混凝土膨胀剂后，水泥用量由原来的350 kg/m3降为305 kg/m3，因而大大减少了混凝土的水化热，从而降低了混凝土的内部温度。减小了混凝土内部和表面的温度梯度，降低了温度裂缝产生的几率，同时也节约了工程成本。

工程高强度、大流动性的泵送混凝土，掺入10%～12%UEA-E高效混凝土膨胀剂后，由于水泥用量的降低，在水灰比小变的前提下，同时降低了单位用水量，减小了砂率.混凝土中的水泥浆体也随之减少，从而减小了混凝土的干缩，降低了温度裂缝产生的几率。

掺入UEA-E高效混凝土膨胀剂后，由于混凝土的膨胀补偿混凝土的收缩，同时在混凝土中建立了0.2～0.7 MPa的预压力，抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力，从而使结构不裂或控制在无害裂缝范围内。

UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法实施后，工程混凝土除高风速时段表面产生龟裂外，均未发现任何有害裂缝.实施结果表明，采用UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法对裂缝的控制与预防是有效可靠的。

4 结语

裂缝产生的原因有很多，包括设计、施工、原材料、运行等方面的多种原因，处理与预防裂缝的措施也应“对症下药”。但只要严格对设计、施工组织、混凝土配料、运输、浇注、养护全过程实施质量控制及管理，就能使裂缝得以有效的控制。

提出的UEA补偿收缩混凝土的无缝设计施工方法，是对泵送大体积水工混凝土温度应力产生的裂缝进行有效预防与控制的新方法，其他种类的水工大体积混凝土的温度控制与预防也可借鉴。

参考文献

第5篇：水利发电的基本原理范文

关键词:结点等效功率;地区电网;网损;降损方案

中图分类号:TP274

0 引 言

电网网损是指电能在输送和销售过程中自发电厂出线起至客户电度表止所产生的损耗,产生损耗的元件主要包括变压器、输/配电线路、无功补偿设备、电流/电压互感器及二次回路、接户线及电能表等。电力网的网损率是网损电量占总供电量的百分数,是国家考核供电企业的重要技术经济指标,是电力企业完成国家计划和企业考核的主要内容之一;同时,地区电网网损计算也是地区电网经济运行、无功优化及技术改造等的基础。

据统计数据显示,我国当前电网综合线损率与国外先进水平相比差距甚大。同时,电力市场化正逐步在我国实施,电能已作为商品进入市场,各级供电部门,尤其基层供电部门的经济效益直接与电网运行网损和运行费用相关,电网网损直接关系到电力企业的经济效益。因此,降低网损已成为电网企业提高经济和社会效益的最重要途径。

在电力网的实际运行中,用电度表计量统计出的供电量和售电量之差得到的网损电量称为统计网损电量。统计网损电量中一部分称为技术网损电量,主要包括在变压器、输电线路、电容器等中产生的损耗;另一部分称为管理网损电量,主要包括各类电度表的综合误差、抄表的不同时、漏抄、抄错以及线路漏电和窃电造成的损失电量。本文计算的损耗电量是指技术网损电量。

这里所计算的地区电网主要由110 kV和35 kV的输电线路组成,对于35 kV的输电线路可以忽略其电晕损耗,而对于110 kV线路,根据文献[10]在以LGJ[CD*2]120[CD*2]95 mm2截面为主的电网中年电晕损耗只占线路电阻中年损耗的0.01~0.02,而对于150 mm2以及185 mm2以上截面的线路,电晕损耗可以忽略不计。因此,对于该地区电力网的网损计算主要指计算其电流平方成正比的变压器绕组和输电线路导线中的电能损耗。

1 结点等效功率法

1.1 等效功率法的基本原理

当电力网中的元件通过电流(单位:A)表示时,其电能损耗(单位:kW• h)为:

当用功率(kW)和电压(kV)表示时,其电能损耗为:

式中:通过该元件的P(t),Q(t),U(t)和I(t)的有效值平方等于变量P,Q,U和I的二阶原点距E(P2),E(Q2),E(U2)和E(I2),即计算网损时使用的等效值平方P

在电力网中,结点电压的变化范围通常较小,可以用平均运行电压U┆av近似代替U(t),г蚴(1)可写为:

从式(2)可以看出,计算损耗时需要用计算时段内的均方值(也称有效值),即等效功率P┆eq和Q┆eq。如果仅用电度表读数推导出的平均值P┆av和Q┆av来计算网损,不仅其结果偏小,还需要考虑方差对网损的影响。计算等效功率值时,可以利用平均功率P┆av和Q┆av加上方差得到,或者利用等效系数修正出平均功率P┆av和Q┆avУ玫健＊

[BT3+*3]1.2 利用等效系数计算等效功率

电网中各负荷结点的有功功率P(t)和无功功率Q(t)都是时间t的函数,并且P(t)和Q(t)的变化规律很难用解析函数表达,因此一般将它们当作随机变量来处理。考虑到等效功率要比平均功率大,因此可以用┮桓霆大于1的系数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分别为负荷曲线P(t)和Q(t)的等效系数。

这样,在用通过电度表得到的平均值计算电能损耗时,应先用平均功率乘以大于1的等效系数得到等效功率后,再计算电能损耗。将等效P,Qе荡入电能损耗公式可得:

图1给出了包括各种可能出现的典型日负荷曲线和相应的持续负荷曲线。图1中,曲线1为二阶梯负荷曲线;曲线2为按π~3π/2范围内正弦曲线变化的负荷曲线;曲线3为先按π~3π/2范围内正弦曲线变化,后按0~π/2范围内余弦曲线变化的负荷曲线;曲线4为按直线变化的负荷曲线;曲线5为按0~π范围内余弦曲线变化的负荷曲线;曲线6为按0~π/2范围内余弦曲线变化的负荷曲线。

在图1中取最大负荷标么值ИP┆max*=1,相应最小负荷和平均负荷的标么值为P┆min*=α(最小负荷率)和P┆av*=f(负荷率)。对二阶梯负荷曲线,取计算时段T的标么值T=1。计算得出等效系数1≤K≤(1+α)/(2α),取最大等效系数和最小等效系数的均方根值作为平均等效系数,可得到:

由于网损电度数与等效系数的平方成正比,因此将平均负荷乘以等效系数K┆avё魑等效负荷时,计算出的网损最大误差小于下式:

将不同的Е林荡入式(3)分别计算后,可以得到当最小负荷率α>0.4时,计算网损的最大误差小于10%。由于地区级电网的负荷率一般均满足α>0.4,因此采用此方法对地区级电网进行网损的计算是可行的。并且,在各种典型负荷曲线中,当α的值相同时,二阶梯负荷曲线的平均等效系数最大。因此,对于不同类型的负荷曲线,按二阶梯负荷曲线的系数取值时,其最大可能误差均低于相应的实际误差值。И

2 算例分析

利用结点等效功率法可以简化电力网网损的计算。因为结点等效功率是表示二阶原点矩的均方根功率,根据等效功率求出的功率损耗乘以计算时段T就是T时段内的网损电度数。这样,求电能损耗问题就变为当网络各结点功率用相应等效功率代替时计算网络的功率损耗问题,对此可用潮流计算的方法进行计算,得出相应的结果。

[BT3]2.1 计算结果

除┮恍┆特殊支路外(如存在功率交换的联络线)。对于本次计算地区的电力网,包括从220 kV变电站的110 kV,35 kV母线起始到110 kV变电站的35 kV,10 kV母线为止的电力网,其各结点的负荷率和最小负荷率均比较高,各结点负荷曲线形状较接近,根据结点等效功率,用潮流计算方法算出的支路功率与支路的实际等效功率基本一致。

该地区共有220 kV变电站7座,将其记为T1~T7。计算网损时对这7座220 kV变电站分别计算,该地区网络损耗现状的计算结果如表1所示。

2.2 技术降损措施

(1) 增加无功补偿。

根据计算结果,增装必要的无功补偿设备,实现无功功率的合理分布。通过网损计算发现,各供电区域的无功损耗均比较大。根据网损计算结果和各供电区的具体情况进行分析,通过增加必要的无功补偿装置,既可提高功率因数,做到无功就地平衡,又可以有效降低网损。增加无功补偿前后的网络损耗如表2所示。

[HJ0]降损前有すλ鸷 /%1.6412.1453.3371.9701.6083.9023.0702.624

降损后有すλ鸷 /%1.3441.7172.5751.5981.3033.0492.5442.078[HJ][HT5SS]

(2) 优化电网结构。

改造和优化电网结构,保证电压合格率,缩短供电距离,简化电压等级,是降低网损的重大措施。

T4区域电网主供负荷有两个110 kV变电站,供电区域跨5个县,负荷分散,分布着13个35 kV变电站;17条35 kV线路供电,线路总长近290 km。因此可以考虑在T4区域新建设220 kV变电站,能使原网络中远端的电网结构有明显改善,运行方式更加合理,从而降低T4区域的网络损耗。T5变电站为单台变运行,可以增容2号主变,通过两台主变的经济运行,降低该区域的网络损耗。因T6区域中一条110 kV的供电线路过长(80 km),可考虑通过将其辐射型网络供电改为环网供电,以减小损耗。T7区域电网主供负荷有三个110 kV变电站,负荷分散,供电半径长,造成线路损耗很大, 因此考虑在该区域附近新建设220 kV变电站,主供其中两个负荷较重的110 kV变电站,可以降低区域的网络损耗。优化电网结构前后的地区网损耗率如表3所示。

3 结 语

利用结点等效功率法简化电网网损的计算,将求解电能损耗问题转变为求解功率损耗问题,利用潮流计算的方法进行网损计算。在对该地区电网网损进行理论计算之后,根据计算结果对该地区电网的理论网损进行了进一步分析,找出有较大降损潜力的组成部分,有针对性地拟定了降损方案,并按降损措施修改电网参数后再次进行了网损计算。通过对降损前、后的网损计算结果的比较,验证了降损方案的效果。

参 考 文 献

[1]陈得治,郭志忠.基于负荷获取和匹配潮流方法的配电网理论线损计算[J].电网技术,2005,29(1):80[CD*2]84.

[2]杨险峰,冯茂青.10 kV配电网的电能计量和线损管理[J].广东电力,2005,18(7):20[CD*2]23.

[3]彭新宇,黄民翔,许诺,等.10 kV配电网线损的快速计算法[J].电力系统及其自动化学报,2002,14(4):45[CD*2]47.

[4]张学松,柳焯,于尔铿,等.配电网潮流算法比较研究[J].电网技术,1998,22(4):45[CD*2]49.

[5]杨期余,任国梁.配电网的线损计算及分析[J].中国电机工程学报,1985,5(1):32[CD*2]36.

[6]张安华.中国电力工业节能降耗影响因素分析[J].电力需求侧管理,2006,8(6):1[CD*2]4.

[7]虞忠年,陈星莺,刘昊,等.电力网电能损耗[M].北京:中国电力出版社,2000.

[8]廖学琦.农网线损计算分析与降损措施[M].北京:中国水利水电出版社,2003.

[9]Goswami S K,Basu S K.A New Algorithm for the Reconfiguration of Distribution Feeders for Loss Reduction [J].IEEE Trans.on Power Systems,1992,7(3):1 484[CD*2]1 491.