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前言 1

主要符号表 1

第1章 抽水蓄能的应用 1

1.1 抽水蓄能电站概述 1

1.1.1 我国电力系统的发展形势 1

1.1.2 抽水蓄能电站的工作原理 1

1.1.3 抽水蓄能电站的类型 4

1.1.4 抽水蓄能电站的组成部分 6

1.2.2 抽水蓄能电站在能源利用上的作用 7

1.2.1 抽水蓄能机组对改善电网运行的作用 7

1.2 抽水蓄能电站在电力系统中的作用 7

1.2.3 抽水蓄能电站在提高水电效益方面的作用 8

1.3 抽水蓄能电站的发展概况 8

1.3.1 国外抽水蓄能电站的发展概况 8

1.3.2 我国抽水蓄能电站的发展概况 12

参考文献 16

第2章 抽水蓄能电站的经济效益 17

2.1 抽水蓄能电站的经济性 17

2.1.1 抽水蓄能电站的静态效益 17

2.1.2 价值分析 18

2.1.4 抽水蓄能电站的建设投资 21

2.1.3 抽水蓄能电站的可靠性和可用率 21

2.1.5 抽水蓄能电站的运行费用 23

2.2 抽水蓄能电站的动态效益 24

2.2.1 抽水蓄能电站的动态效益 24

2.2.2 抽水蓄能电站动效效益的评价 26

2.2.3 抽水蓄能电站效益的综合考虑 27

2.2.4 抽水蓄能电站与核电站的配合运用 28

参考文献 29

第3章 水泵水轮机的类型和发展 31

3.1 水泵水轮机概述 31

3.1.1 水泵水轮机的结构特点 31

3.1.2 高水头可逆式水泵水轮机 34

3.1.3 低水头可逆式水泵水轮机 41

3.1.4 组合式水泵水轮机 43

3.1.5 水泵水轮机的发展趋势 47

3.1.6 我国抽水蓄能电站水泵水轮机使用实例 49

参考文献 61

第4章 水泵水轮机的工作特性和选型 62

4.1 水泵水轮机的工作特性 62

4.1.1 水泵水轮机的工作原理 62

4.1.2 水泵水轮机的基本参数 64

4.1.3 水泵水轮机的能量特性 70

4.1.4 水泵水轮机的空化特性 73

4.1.5 水泵水轮机的压力脉动特性 76

4.1.6 水泵水轮机的力特性 81

4.2 水泵水轮机试验 86

4.2.1 水泵水轮机模型试验 86

4.2.2 水泵水轮机模型验收试验 89

4.2.3 水泵水轮机真机验收试验 91

4.3 水泵水轮机的选型 92

4.3.1 水泵水轮机的选型原则 92

4.3.2 水泵水轮机的选型计算 93

4.3.4 水泵水轮机的效率换算 99

4.3.3 混合式抽水蓄能电站水泵水轮机的选型 99

4.3.5 运转特性曲线 101

4.3.6 吸出高度的选择 102

参考文献 103

第5章 水泵水轮机的水力设计和结构设计 105

5.1 水泵水轮机的水力设计 105

5.1.1 可逆式转轮设计 105

5.1.2 涡壳设计 109

5.1.3 座环及固定导叶设计 113

5.1.4 导叶设计 113

5.1.5 尾水管设计 118

5.2.1 可逆式转轮 119

5.2 水泵水轮机的结构设计 119

5.2.2 导水机构 127

5.2.3 座环与涡壳 129

5.2.4 顶盖与底环 130

5.2.5 进口阀 133

5.2.6 压力平衡装置 135

参考文献 136

第6章 电动发电机 137

6.1 电动发电机概述 137

6.1.1 电动发电机的特点 137

6.2 电动发电机的结构 138

6.1.2 电动发电机的主要参数 138

6.2.1 转子 139

6.2.2 转动部分 141

6.2.3 定子 142

6.2.4 推力轴承 142

6.2.5 通风冷却系统 144

6.3 可变转速电动发电机 147

6.3.1 换极式变转速电机 147

6.3.2 可调式变转速电机 148

6.4 电动发电机工况起动方式和制动方式 150

6.4.1 同轴电动机起动 150

6.4.2 异步起动 151

6.4.3 同步(背靠背)起动 152

6.4.4 半同步起动 153

6.4.5 变频起动 154

6.4.6 各种起动方式的比较 155

6.4.7 电气制动 155

参考文献 157

第7章 抽水蓄能电站的电气设备 158

7.1 抽水蓄能电站主接线和设备 158

7.1.1 抽水蓄能电站主接线 158

7.1.2 变压器 160

7.1.3 励磁装置 162

7.1.4 开关设备 163

7.1.5 继电保护系统 165

7.1.6 厂用电源 166

7.2 抽水蓄能电站监控系统 166

7.2.1 全厂集中控制方案的选择 166

7.2.2 计算机监控系统结构的选择 166

7.3 运行监测和故障分析 168

7.3.1 状态监测模块 168

7.3.2 信号分析模块 168

7.3.3 故障诊断模块 169

参考文献 170

8.1.1 抽水蓄能电站站址选定 171

第8章 抽水蓄能电站 171

8.1 抽水蓄能电站布置 171

8.1.2 抽水蓄能电站的特点 172

8.2 抽水蓄能电站主要参数的选定 174

8.2.1 抽水蓄能电站主要参数选择 174

8.2.2 和抽水蓄能电站主要参数有关的问题 175

8.2.3 装机容量的确定 176

8.2.4 建设混合式蓄能电站的考虑 177

8.3 抽水蓄能电站进出水口 178

8.3.1 进出水口的功能和类型 178

8.3.2 进出水口的水流特性 179

8.3.3 拦污栅 181

8.4 抽水蓄能电站输水道及调压井 184

8.4.1 抽水蓄能电站输水道 184

8.4.2 调压井(室) 186

8.5 抽水蓄能电站厂房 190

8.5.1 抽水蓄能电站厂房布置形式 190

8.5.2 抽水蓄能电站厂房结构形式 190

8.5.3 其他形式抽水蓄能电站 195

参考文献 199

9.1 水泵水轮机全特性 200

9.1.1 水泵水轮机全特性曲线 200

第9章 抽水蓄能电站水力过渡过程 200

9.1.2 水泵水轮机过渡过程 204

9.2 全特性曲线的表达方式 207

9.2.1 全特性曲线处理方法 207

9.2.2 小开度工况机组特性的数学模型 213

9.2.3 导叶零开度工况参数的计算 213

9.2.4 抽水蓄能电站水力过渡过程特点 214

9.2.5 过渡过程轨迹线 215

9.3 水力过渡过程计算 217

9.3.1 水击特征线方程及有限差分解法 217

9.3.2 水轮机工况甩负荷的过渡过程计算 218

9.3.3 水泵工况失去动力的过渡过程计算 221

9.3.4 抽水蓄能电站仿真范围与控制工况 221

参考文献 223

第10章 抽水蓄能机组的安装、试运转和控制 224

10.1 抽水蓄能机组的安装 224

10.1.1 机组安装工作的重要性 224

10.1.2 水泵水轮机的安装 225

10.1.3 电动发电机的安装 225

10.1.4 机组辅助系统的安装 226

10.2 首台机组起动准备 226

10.2.1 压水起动过程 226

10.2.2 用主泵向上水库充水 229

10.3 抽水蓄能机组联合试运转 230

10.3.1 水泵工况起动试验 230

10.3.2 机组起动试验与上水库充水相结合 230

10.3.3 机组及机电设备带负荷连续运行 231

10.3.4 发电工况空载不稳定问题 231

10.4 抽水蓄能机组的工况转换 234

10.4.1 可逆式抽水蓄能机组工况转换 234

10.4.2 组合式水泵水轮机工况转换 236

10.4.3 抽水蓄能机组的机械控制系统 238

10.5.1 水泵水轮机的自激振动 242

10.5 抽水蓄能机组的水力振动 242

10.5.2 抽水蓄能电站压力管道的自激振动 243

参考文献 245

附录 246

附录1 无量纲参数的换算 246

附录2 可逆式水泵水轮机选型计算例题 247

附录3 水泵水轮机模型验收试验 252

附录4 水泵水轮机原型(真机)验收试验 254

附录5 抽水蓄能机组故障诊断实例 255

附录6 抽水蓄能机组的安装实例 256

附录7 充气压水系统实例 259

索引 261