1、1 随州站电站发电综合效率系数率定 随州水文水资源勘测局：朱泽文 摘要;利用发电机组综合效率进行推流是目前水电站流量测验中应用最广泛的一种推流方法，而综合 效率系数的正确率定是影响推流精度的重要因数。本文以随州站（电站） ，探讨发电综合效率系数率定， 通过成果检验分析得出适合随州站（电站）推流综合效率系数。 关键词：综合效率系数 流量测验 通过水工建筑物推流是目前流量测验的主要方法之一。对于水电站推流，目前主要有逐步图解法、 电功率比水头与流量相关法、单机电功率与效率相关法等。但在诸多方法中利用发电机组综合效率进行推 流的方法应用更为广泛。在这种方法中，综合效率系数的率定是其关键所在。现以随州
2、站（电站）实测流 量资料和实测电功率对其综合效率系数进行率定并检验其成果。 1、 效率系数率定方法 根据水工建筑物测流规范 （SL2092）中所述，水电站多机流量计算公式为： QNs/9.8h （1） 式中：Q流量 m3/s Ns各机的总电功率 KW 各台机组的平均效率 %，包括水轮机、发电机、变压器及传动装置等。 h实测水头 m，反击式水轮机为电站上下游水位差、冲击式水轮机为站上水位与叶轮中心轴高 程之差（随州站为冲击式水轮机） 。 将公式（1）变换后得出效率系数计算公式为：Ns/9.8 hQ （2）式中各符号意义相同。 水电站在满负荷运行发电情况下，效率系数值 变化不大。但当发电功率未达到
3、额定功率 N1与限制 出力功率 N2相差较多时，则效率系数值 随实际发电功率和额定功率百分比（P1N/ N1） ，或实际发电 功率与限制功率百分比（P2N/ N2）而变化。根据水文资料整编规范 （SL247 1999）3.5.4.1 条，如 果多机的各单机功率容量相同，可以直接用单机功率 Ns 与 建立关系线或关系方程，因此通过采用实测 流量计算效率系数 值，再将其与功率建立 Ns 关系线，对水电站发电综合效率系数进行率定。 2、 随州站（水电站）发电综合效率系的率定 随州水电站位于随州站基本断面上游约 380m，共有 4 台装机容量为 160KW 发电机组，发电机组叶 轮中心轴高程 60.7
4、6m，总装机容量 640KW，各发电机机组功率相同单机额定功率 160KW，单机发电流量 6.00 m3/s。 本站综合效率系数率定选用该站 20092012 年 4 年共 30 次实测电站流量资料和电站在相应时间内 的实际发电功率资料。 2 综合效率系数率定步骤：（1）结合实测流量和电功率采用公式（2）计算各次平均效率系数值 和 发电功率值 Ns；（2）在方格纸上以 为横坐标，Ns 为纵坐标数据点绘散点图；（3）根据绘散点图的分 布趋势，通过点群中心绘制一条平滑曲线，其结果见图 1；（4）根据纵座标 Ns 值，从关系线上查出相应 的效率系数值，并记录成相应关系表格。综合效率系数率的率定成果见
5、表 1 表 1 随州站（电站）Ns 功率关系计算表 水头 电功率 Ns 单机电功率 Ns 实测流量 综合效率 序 号 m Kw 开机台数 Kw 9.8Qh m3/s 系数% 1 2.10 90 2 45 181 8.79 49.8 2 2.38 165 3 55 303 13 54.4 3 2.54 220 3 73 356 14.3 61.8 4 2.59 290 3 97 388 15.3 74.7 5 2.61 155 3 52 289 11.3 53.6 6 2.27 80 2 40 154 6.92 52.0 7 2.30 55 2 28 144 6.41 38.1 8 2.52 2
6、80 3 93 378 15.3 74.1 9 2.58 150 3 50 265 10.5 56.5 10 2.60 295 3 98 418 16.4 70.6 11 2.57 310 3 103 421 16.7 73.7 12 2.51 250 3 83 362 14.7 69.1 13 2.48 30 3 10 205 8.44 14.6 14 2.42 70 2 35 172 7.26 40.7 15 2.53 170 4 43 377 15.2 45.1 16 2.64 50 4 13 300 11.6 16.7 17 2.34 150 3 50 271 11.8 55.4 18
7、 2.59 260 3 87 404 15.9 64.4 19 2.42 220 4 55 417 17.6 52.7 20 2.49 150 3 50 286 11.7 52.5 21 2.51 85 2 43 184 7.49 46.1 22 2.56 80 3 27 228 9.1 35.0 23 2.56 80 3 27 226 9.02 35.4 24 2.48 110 2 55 189 7.78 58.2 25 2.45 200 4 50 399 16.6 50.2 26 2.41 200 4 50 392 16.6 51.0 27 2.39 160 4 40 356 15.2 4
8、4.9 28 2.36 90 4 23 338 14.6 26.7 29 2.46 100 4 25 325 13.5 30.7 30 2.30 70 2 35 174 7.72 40.2 3 图 1 随州站（电站）Ns 功率关系图 随 州 （ 电 站 ） Ns关 系 图 y = 7.8105e0.0352x 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 效 率 % 功 率 N s 3、 成果检验与分析 3.1 根据水文资料整编规范 （SL2471999）要求，关系线为单一曲线，且测点在 10 个以上应做符 号检验、适线检验和偏离数值检验，随州站（水电站）Ns 综合关
9、系线三项检验。检验结果见表 2（符 号检验显著水平 取 0.25；适线检验显著水平 取 0.10；偏离数值检验显著水平 取 0.20） 。 表 2 随州站（电站）Ns 关系线三项检验成果表 序号 施测号数 功率( Kw ) 计算效率 率定效率 偏差 P (%) P(i) - P(平) P(i) - P(平) 2 1 13 10 14.6 14.6 0 0.39 0.15 2 16 13 16.7 17.9 -6.7 -6.31 39.82 3 28 23 26.7 29.4 -9.18 -8.79 77.26 4 29 25 30.7 32.1 -4.36 -3.97 15.76 5 22 2
10、7 35 33.9 3.24 3.63 13.18 6 23 27 35.4 33.9 4.42 4.81 23.14 7 7 28 38.1 34.7 9.8 10.19 103.84 8 14 35 40.7 41.7 -2.4 -2.01 4.04 9 30 35 40.2 41.7 -3.6 -3.21 10.3 10 27 40 44.9 45.8 -1.97 -1.58 2.5 11 6 40 52 45.8 13.54 13.93 194.04 12 15 43 45.1 47.7 -5.45 -5.06 25.6 13 21 43 46.1 47.7 -3.35 -2.96 8
11、.76 14 1 45 49.8 49.5 0.61 1 1 15 26 50 51 52.8 -3.41 -3.02 9.12 4 16 9 50 56.5 52.8 7.01 7.4 54.76 17 17 50 55.4 52.8 4.92 5.31 28.2 18 20 50 52.5 52.8 -0.57 -0.18 0.03 19 25 50 50.2 52.8 -4.92 -4.53 20.52 20 5 52 53.6 53.8 -0.37 0.02 0 21 2 55 54.4 55.8 -2.51 -2.12 4.49 22 19 55 52.7 55.8 -5.56 -5
12、.17 26.73 23 24 55 58.2 55.8 4.3 4.69 22 24 3 73 61.8 64 -3.44 -3.05 9.3 25 12 83 69.1 66.9 3.29 3.68 13.54 26 18 87 64.4 69 -6.67 -6.28 39.44 27 8 93 74.1 71.9 3.06 3.45 11.9 28 4 97 74.7 72.9 2.47 2.86 8.18 29 10 98 70.6 72.9 -3.16 -2.77 7.67 30 11 103 73.7 74.3 -0.81 -0.42 0.18 样 本 容 量： N =30 正号个
13、数： 11.5 符号交换次数： 15 符 号 检 验： u=1.10 允许：1.15(显著性水平 a=0.25) 合格 适 线 检 验： U=-0.37 免检 偏离数值检验： |t|=0.41 允许：1.31(显著性水平 a=0.20) 合格 标 准 差： Se(%)=5.3 随机不确定度(%)：10.6 系统误差(%)：-0.4 说 明： 3.2 采用实测流量资料检验 选取随州站（电站）2011 年实测资料和发电功率资料，根据计算单机电功率，在 Ns 综合关 系线中查找对应的效率系数值，采用公式（1）计算各测次的相应流量值，并将与实测结果进行比较，其 结果见表 3 表 3 随州站（电站）20
14、11 年实测流量与计算流量对照表 序 号 功率 Kw 实测流量 (Q 测 )m3/s 单机计算流量 (Q 计 )m3/s 计算流量 m3/s 开机台 数 相对误 差% 1 45 8.79 4.2 8.48 2 7.2 2 55 13.0 4.1 12.2 3 20.3 3 10 8.4 2.7 8.1 3 11.8 4 97 15.3 5.0 15.1 3 3.9 5 52 11.3 3.6 10.9 3 11.4 6 40 6.92 3.8 7.54 2 -16.5 7 28 6.41 3.4 6.88 2 -13.6 8 93 15.3 5.0 15.1 3 4.2 9 50 10.5 3
15、.6 10.8 3 -8.1 10 103 16.7 5.3 15.9 3 15.9 对实测流量 Q 实和计算流量 Q 计的均值分别采用 t 检验，显著水平 取 0.05 检验结果见表 4 5 表 4 随州站（电站）均值检验成果表 第一组测点 第二组测点 序号 施测 号数 实测值 线上值 偏差 P (%) P(i) - P(平) 2 施测号数 实测值 线上值 偏差 P (%) P(i) - P(平) 2 1 1 3.23 3.28 -1.52 2.53 1 8.79 8.48 3.66 8.53 2 2 3.15 3.00 5.00 24.30 2 13.0 12.2 6.56 33.87 3
16、 3 2.67 2.80 -4.64 22.18 3 8.40 8.10 3.70 8.76 4 4 2.63 2.80 -6.07 37.70 4 15.3 15.1 1.32 0.34 5 5 2.58 2.67 -3.37 11.83 5 11.3 10.9 3.67 8.58 6 6 2.74 2.58 6.20 37.58 6 6.92 7.54 -8.22 80.28 7 7 2.74 2.57 6.61 42.77 7 6.41 6.88 -6.83 57.30 8 8 2.54 2.54 0.00 0.00 8 15.3 15.1 1.32 0.34 9 9 2.36 2.49
17、 -5.22 27.98 9 10.5 10.8 -2.78 12.39 10 10 2.49 2.40 3.75 13.54 10 16.7 15.9 5.03 18.40 第一组平均相对偏离值(%)： 0.07 第二组平均相对偏离值(%)： 0.74 第一、第二组测点综合标准差 (%)： 4.9 统 计 量 |t| = -0.31 临界值： 2.09 显著性水平 a=0.05 检 验 结 果： 通过假设检验，两组样本属于同一总体系列。 说 明： 表 3、4 可见实测流量和计算流量均相差不大，均值 t 检验结果不显著，可认为计算流量在总体上 与实测流量无明显差异，即 Ns 综合关系线具备一定精度，其推流结果可靠。 4、 结论 利用实测流量资料和发电功率资料对随州电站发电综合效率系数进行率定，其成果具备一定精度， 满足规范要求，可以用来推算随州站水电站发电流量。
