标准规范下载简介
NB／T 42162-2018 小水电机组选型设计规范.pdf9.9励磁用电压互感器、电流互感器的选型
110V，准确度等级为0.5级。TA二次侧电压为5A或1A，准确度等级为0.5级。
9.10励磁系统的现地指示及对外接口
动磁系统的现地指示及仪表配置原则： 一励磁系统应配置机端电压表、励磁电压表、励磁电流表，容量较大的机组还可配置无功功率
供热管网工程施工组织设计励磁系统可设置数码管、液晶屏或触摸屏来显示内部数据作为参考 励磁系统应带有通信接口
9.11自并励静止励磁系统选型和配置推荐
励磁系统构成和配置见表9。
表9励磁系统构成和配置
单机容量 励磁电流 励磁电压 调节器 灭磁开关 kW A 灭磁电阻 功率桥 柜体结构 V <1000 <400 <150 单通道微机励磁 DW16 线性 单桥 单柜 <400 <150 单/双通道微机励磁 DW16 线性 单桥 单柜 1000~6300 >400 <150 单/双通道微机励磁 DMX 线性 双桥 2柜~3柜 >400 >150 单/双通道微机励磁 DMX 非线性 双桥 2柜~3柜 <400 150 双通道微机防 R DMX 线性 单桥 单柜 6300~ >400 <150 双通道微机励磁 DMX 线性 10 000 双桥 2柜~3柜 >400 >150 双通道微机励磁 DMX 非线性 双桥 2柜~3柜 10计算机监控、保护系统 10.1计算机监控、保护系统选型的基本原则和一般要求 10.1.1 计算机监控、保护系统选型的基本原则 计算机监控、保护系统选型除应满足GB/T14285和DL/T578的要求外，还应根据电站装机容量及 单机容量、电站电压等级， 从技术、 经济和运行安全可靠性等方面综合分析后选定。 10.1.2 计算机监控、保护系统选型的一般要求 10.1.2.1计算机监控系统应根据电站特点、运行方式和电力系统调度要求，选择少人值班控制方式或“无 人值班”（少人值守）控制方式。 10.1.2.2在实现机组及各系统自动化的基础上，应采用全厂计算机监控系统实现全厂综合自动化功能， 提高电厂的自动化水平。 10.1.2.3为满足调度自动化系统对水电厂的遥测、遥信、遥调及遥控功能，计算机监控系统应可随时接 受各级调度的命令信息，并向它们发送电厂实时工况、运行参数及有关信息。 10.1.2.4继电保护装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。 10.1.2.5在确定继电保护的配置方案时，应优先选用具有成熟运行经验的数字式装置，
0.1.3计算机监控、保护系统选型的主要依据
计算机监控、保护系统选型的主要依据有： a）电站一次主接线图； b）电站机组类型； c）用户或设计单位提出的技术设计要求。
10.2计算机监控系统选型
10.2.1.1全厂安全运行监视及数据采集处理。 10.2.1.2能以一个指令完成机组的开机、并网和停机操作。 10.2.1.3自动调节机组的有功功率和无功功率。 10.2.1.4全厂自动经济运行。 10.2.1.5能接受调度及远程监控命令。 10.2.1.6应符合DL/T578的规定。
10.2.2.1总装机容量5MW及以上的水电厂，宜采用全开放、分层分布式结构的计算机监控系统。 10.2.2.2总装机容量5MW以下的水电厂，宜采用集中与分散相结合的计算机监控系统。 10.2.2.3发电机电压为0.4kV的水电厂，宜采用将控制保护系统和低压一次设备合为一个柜的紧凑型 体式监控系统。 10.2.2.4计算机监控系统应满足水电厂实时性控制的要求。 10.2.2.5计算机监控系统的通信功能宜采用通信控制器实现，通信控制器应满足小水电厂运行的安全性 和稳定性要求， 10.2.2.6机组的自动控制宜采用可编程控制器（PLC）实现。 10.2.2.7机组辅助设备、全厂公用设备的自动控制宜采用可编程控制器实现。 10.2.2.8对于装机容量5MW以下的小型水力发电机的机组辅助及公用设备的控制，可采用分散安装于 机组现地控制柜内的可编程控制器实现。 10.2.2.9对于通过总线连接方式实现与计算机监控系统通信功能的可编程控制器，通信接口宜装设电涌 保护器（SPD）。 10.2.2.10模拟量输入点宜装设电涌保护器。 10.2.2.11计算机监控系统应能正确接收对时信息，并实现系统内各节点的时钟同步。 10.2.2.12计算机监控系统电厂控制级应配置逆变电源或不间断电源，优先采用逆变电源。 10.2.2.13逆变电源、不间断电源宜加装电涌保护器。
i0.3继电保护装置选型
0.3.1 继电保护装置在确定其配置和构成方案时，应综合考虑以下几个方面： a) 电力设备和电网的结构特点和水力发电厂采用计算机监控系统及运行值班方式的特点： b) 故障出现的概率和可能造成的后果； c) 经济上的合理性； d) 应具有一定的先进性； e) 便于运行和维护。 0.3.2 继电保护装置应具备反映被保护对象故障或异常运行状态的保护功能 0.3.3 继电保护装置应符合国家有关电磁兼容设计标准的要求。 0.3.4 继电保护装置应有足够的信号触点和通信接口，并与监控系统接口方式及协议要求相匹配。 0.3.5 发电机电压为0.4kV的低压发电机组，宜采用将保护系统、控制系统和低压一次设备合为一个 巨体的紧漆式一体化系统。 036继由保护装置的选型应符合现行有关国家标准、行业标准以及主管部门关于继电保护反事故措
10.4测量和控制仪表选型
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测量和控制仪表选型应遵循下列基本原则： a） 测量和控制仪表应优先采用电子式智能化仪表。仪表带数字显示，应具有通信接口，以满足与 计算机监控系统通信的要求。 b） 电气量测量仪表和电能计量表应符合DL/T5137的规定要求。 c）J 单路温度测量仪表应具有温度指示、报警和温度控制功能。 d）多路温度测量仪表宜用于温度指示和报警，不宜用于温度控制。 e） 机组过速保护应装设电气转速信号装置，电气转速信号装置可采用残压测频或齿盘测速方式。 f) 对于不能采用有线通信的远程水位测量，宣采用远程无线测量仪表，仪表应具有模拟量变送输 出和通信接口。
同步装置选型应遵循下列基本原则： a）手动同步装置宜优先采用带有相角补偿功能的数字式同步表，其次选用组合式同步表； b）手动同步装置/自动准同步装置可全厂共用一套，也可每台机组设置一套； 7 c）自动准同步装置应具备自动调频和调压功能
11.1直流电源系统选型的基本原则
直流电源系统选型应遵循下列基本原则： a）小水电厂应设置向控制负荷和动力负荷等供电的直流电源系统。 6 220V和110V直流电源系统应采用蓄电池组。48V及以下的直流电源系统可采用蓄电池组，也 可采用由220V或110V蓄电池组供电的电力用直流电源变换器（DC/DC变换装置）。 直流电源系统应满足安全可靠、技术先进、经济合理的要求，系统设计选型力求简单并便于安 装、运行维护
11.2直流电源系统电压
直流电源系统的标称电压应满足下列要求： a）专供控制负荷的直流电源系统宜采用220V，也可采用110V； b）专供动力负荷的直流电源系统宜采用220V； C） 控制负荷和动力负荷合并供电的直流电源系统采用220V或110V； d 全厂（站）直流控制电压应采用相同电压，扩建和改建工程宜与已有厂（站）直流电压一致； 直流电源电压纹波系数应不大于2%，最低电压不低于额定电压的85%，最高电压不高于额定 电压的110%
11.3.1充电装置应选用高频开关电源模块型充电装置。
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b） 配置2组蓄电池时，宜配置2套充电装置。 11.3.3 高频开关电源模块型充电装置的充电电压及电流调节范围应符合GB/T19826的规定 11.3.4 高频开关电源模块型充电装置的稳压精度≤土0.5%、稳流精度≤土1%、波纹系数≤0.5% 11.3.5 高频开关电源模块数量应采用N+1的模式。 11.3.6 充电装置输出额定电流建议优先采用下列数值：5A、10A、20A、30A。 11.3.7 充电装置直流侧出口回路、直流馈线回路和蓄电池试验放电回路应采用直流断路器。 11.3.8 充电装置的交流输入回路应装设电涌保护器。 11.3.9充电装置的交流输入回路宜装设过电压保护器。
11.4.1直流电源系统应配置微机监控装置。 1.4.2 微机监控装置应具备以下功能： a) 对直流电源系统各段母线电压、充电装置输出电压和电流、蓄电池组电压和电流等的监测功能； b) 对直流电源系统各种异常和故障报警、蓄电池组出口熔断器监测、自诊断报警以及主要断路器 开关位置状态等的监视功能； 对充电装置开机、停机和充电装置运行方式切换等的监控功能； d) 对设备的遥信、遥测、遥调及遥控功能： e) 对外通信功能。 1.4.3 直流电源系统应具备绝缘监察功能，当直流系统发生接地故障或绝缘水平下降到设定值时，绝
直流电源系统应具备绝缘监察功能，当直流系统发生接地故障或绝缘水平下降到设定值时， 条装置应正确发出信号并具备相应的远方信号触点。当检测多条支路或多段母线时，宜配置独立 益察装置。 4绝缘监测装置通过通信接口将监测信息上传至直流电源系统微机监控装置或监控计算机
11.4.4绝监测装置通过通信接口将监
11.5.1小水电厂直流电源系统宜装设1组蓄电池组，对于重要的小水电厂直流电源系统，可装设2组 蓄电池组。 11.5.2直流电源系统宜采用阀控式密封铅酸蓄电池。 11.5.3直流电源系统的铅酸蓄电池宜采用12V组合电池，也可采用单体为2V的蓄电池。 11.5.4蓄电池的数量应根据1.05倍的直流电源系统标称电压值与单体电池在正常浮充时的电源电压值 之比确定。 11.5.5蓄电池额定容量选择，应符合下列规定： 满足全厂（站）事故全停电时间内的放电容量：
a）满足全厂（站）事故全停电时间内的放电容量； b）满足事故初期（1min）直流电动机启动电流和其他冲击负荷电流的放电容量； 满足蓄电池组持续放电时间内随机冲击负荷电流的放电容量。 11.5.6蓄电池额定容量可优先选用下列数值：20A·h、40A·h、65A·h、100A·h、150A·h、200A·h、 00A·h。 11.5.7蓄电池组的接线方式应符合DL/T5044的要求。 11.5.8每组蓄电池宜配置蓄电池自动巡检装置。蓄电池自动巡检装置宜监测全部单体蓄电池电压及蓄 电池组温度，并通过通信接口将监测信息上传至直流电源系统微机监控装置或监控计算机。 11.5.9蓄电池组出口回路宜采用熔断器，也可采用具有选择性保护的直流断路器
11.6.1铅酸蓄电池组不宜设降压装置、 11.6.2降压装置宜由硅元件构成，应有防止硅元件开路的措施。 11.6.3硅元件的额定电流应满足所在回路最大持续负荷电流的要求，并能承受冲击电流的短时过载和 反向电压。
11.6.1铅酸蓄电池组不宜设降压装置 11.6.2降压装置宜由硅元件构成，应有防止硅元件开路的措施。 11.6.3硅元件的额定电流应满足所在回路最大持续负荷电流的要求，并能承受冲击电流的短时过载和 反向电压。
额定转速的计算见公式（A.2）：
附录A （规范性附录） 反击式水轮机基本参数计算参考公式
niJHj nR= D.
额定转速，r/min 单位转速，r/min，对混流式水轮机，按(1~1.05)n。选取，对高比转速轴流式水轮机，按1.1no 选取； Hi加权平均水头，m。
额定转速，r/min； 单位转速，r/min，对混流式水轮机，按(1~1.05)n选取，对高比转速轴流式水轮机，按1.1 选取； 加权平均水头，m。
额定流量的计算见公式（A.3）
2%—额定流量，m/s; SiN—额定工况下的单位流量，m3/s; H额定水头，m。
A.4.1吸出高度的计算见公式（A.4）
V一安装高程，m； K。一装置空化系数与模型空化系数的比值； m一水轮机模型空化系数； H一一水轮机水头，m，一般可按额定水头计算，轴流式水轮机还应对最小水头、混流式水轮机还 应对最大水头及相对应的进行核算。 .4.2立轴混流式水轮机安装高程的计算见公式（A.5）：
式中： V.尾水位，m； bo 导叶高度，m
立轴轴流式水轮机安装高程的计算见公式（A.6）
式中： X轴流式水轮机高度系数
X轴流式水轮机高度系数
卧轴反击式水轮机安装高程的计算见公式（A.7）
A.5反击式水轮机效率及其修正计算
A.5.1原型水轮机效率的计算见公式（A.8）和公式（A.9）：
A.5.1原型水轮机效率的计算见公式（A.8）和公式（A.9)：
式中： nm 模型水轮机效率； An 水轮机效率修正值； 7/Tmax 原型水轮机最高效率； 17m max 模型水轮机最高效率。
式中： K一—系数，K=0.5～0.7（改造机组取小值，新机组取大值）； Dim 模型水轮机转轮直径，m； 模型水轮机试验水头，m； H. 原型水轮机水头，m。
(A.8) (A.9)
K(1 mmax 0.70.7 H
A.5.3水轮机效率修正第二种方法，见公式（A.12）和公式（A13）。
A.5.3水轮机效率修正第二种方法，见公式（A.12）和公式（A.13）。
水轮机效率修正第二种方法，见公式（A.12）和公式（A.13）。 EC60193推荐的反击式水轮机效率修正计算公式如下：
An, 模型效率换算为原型效率的修正值： drer 标称的可换算为原型效率的修正值； Reuref 标准的雷诺数； Reum 计算点模型雷诺数； Reup 计算点原型雷诺数； Reuoptm 模型最优效率点雷诺数； boptm 模型最优效率； Vref 标准的损失分布系数（转浆式取0.8，混流式和定奖式取0.7）。 A.5.4水轮机效率修正第三种方法：对已有的模型试验曲线，注明雷诺数和水温的模型试验资料，可按 公式（A.14）～公式（A.16）计算：
Vm模型的损失分布系数； 模型最优效率点的损失分布系数
水轮机额定功率的计算见公式（A.17）
Ps—水轮机额定功率，kW；
A.7最大飞逸转速计算
昆流式或者定桨式水轮机的最大 速确定。转桨式水轮机的量 专速应按保持协联关系计算：有特殊 的情况计算
式中： nimax 最大飞逸转速，r/min
轴向水推力的估算见公式（A.19）
射流直径的计算见公式（B.1）和公式（B.2)：
额定转速的计算见公式（B.3）～公式（B.5）
B.3转轮直径和m值计算
转轮直径和m值的计算见公式（B.6）和公式（B.7)： (39~40)/H
附录B （规范性附录） 冲击式水轮机基本参数计算参考公式
Qsj d。= 545 K,ZoH PN
nH125 VRsJK,Z"A n. P=Rrs K,Z.
(39~40)/Hn D,=
NB/T421622018
NB/T421622018
式中： Di一水斗的节圆直径，m; m 一转轮直径与射流直径的比值，无量纲。 为了保证水轮机能有较高的效率，m值宜在10～20范围内。小值适用于低水头，大值适用于高水头
3.4喷嘴直径及水斗数
喷嘴直径及水斗数的估算见公式（B.8）和公式 dL=(1.15
式中： d——喷嘴直径, ，mm; Z—水斗数。
=(1.151.25)d D Z, = 6.67,
.1排空高度是使水斗式水轮机安全稳定运行，避开负荷变化时的涌浪、保证通风、防正止因尾水 涡流及水流飞溅而造成能量损失所必需的高度。 .2在确定排空高度时，应保证必要的通风高度，一般通风高度不宜小于400mm。 .3排空高度计算，参考公式（B.10）：
一排空高度，立轴机组取大值，卧轴机组取小
h, =(1.0~1.5)D
.1安装高程应根据发电的最高尾水位确定，在任何发电工况下尾水渠宜保持足够的排空高度。 .2对立轴水斗式水轮机，安装高程计算见公式（B.11)）：
轴水斗式水轮机，安装高程计算见公式（B.12）
额定比转速的计算见公式（B.13）
V=V... +h.
neVRrs 'sR H5/4
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B.8最大飞逸转速计算
转速的计算见公式（B.1
式中： Ncmax—最大飞逸转速，I/min
水轮机额定功率的计算见公式（B.15)： Ps=9.810,Hv7
Pns—水轮机额定功率，kW；
70/Hmm emax D
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附录C （规范性附录） 励磁系统主要元器件选择计算参考公式
4直流侧和交流侧操作过电压保护回路参数计
C.4.1交流侧吸收电路参数计算：
电容容量C（uF）：
2——励磁变压器二次侧空载相电流，A； f电源频率，Hz; Kc、K,、K,计算系数,见表 C.1。
P =(2~3)(K,I)R
表C.1交流侧过电压RC抑制电路计算系数
电容的额定电压应高于交流侧最高工作电压峰值的1.1倍1.5倍。 C.4.2直流侧吸收电路参数计算：
电容容量Cn（μF）;
电阻阻值R，（Q)：
表C.2直流侧过电压RC抑制电路计算系数
容的额定电压选择应高于直流侧最高工作电压的1.1倍～1.5倍，当选用直流电容时，电容电压应 流侧最高工作电压的3倍～5倍。在实际选型时，电阻功率Prn应大于计算值的5倍～10倍。
C.5浪涌吸收器保护回路参数计算
氧化锌非线性电阻阀值电压U1MA（V)： 90%UMA ≥ /2U(1+ K) 式中： U一回路工作电压有效值，V; KB—电网电压上升系数，取0.05~0.1。 注：氧化锌非线性电阻阀值电压UiMA应小于晶闸管URRM
C.6晶闸管换相过电压并联阻容保护回路参
a）电容容量Cc（μF)： b）电容额定电压Uc（V） 式中： It(AV) 晶闸管通态平均日 URRM——晶闸管反向重复峰 电容容量根据经验，可按表
Cc =(2.5~5)IT(Av ×10| U。=(1.1~1.5)UrRM
a）电阻阻值Rc（Q)：
）电阻功率PRc（W）
Lk——励磁变压器漏电感，μH; R通常在10Q～40Q之间选取。
C.7晶闸管跨接器保护回路参数计算
保护回路的电路和选型方式如下
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）保护回路应采用图C.1所示电路。
b）转子侧正向过压跨接器选型。跨接器动作整定值Uy（V）应满足 V2×U×1.5≤U,≤V2U×10×70%
b）转子侧正向过压跨接器选型。跨接器动作整定值Uy（V）应满足： /2×Ue×1.5≤U≤V2U×10×70%
式中： Um—额定励磁电压YD／T 3364-2018 基于RADlUS上报IPv6 计费信息的技术要求.pdf，V
C.8氧化锌非线性灭磁电阻参数计算
灭磁电阻标称能容Wemax（MJ)：
磁绕组空载储能Weo（J）
c.9励磁变压器参数计算
山西地标12N8.pdf励磁变压器的电压、电流及容量计算： a）励磁变压器二次侧线电压E.（V)
图C.1晶闸管跨接器非线性保护回路
2(KUN+n△U 1.35(1+cos%)