1、1Change life with heart 尹相雷 機電工程學院 第第6講講 水力發電技術水力發電技術 Part 1 Part 2 Part 3 INDEX Part 4 水輪機水輪機 Part 5 水輪發電機水輪發電機 電氣運行知識電氣運行知識 水工建筑物水工建筑物 2Change life with heart 水力發電 1.水力發電簡述 2.水力發電的特點 3.水力發電的分類 4.水力發電的歷史 3Change life with heart 水力發電簡述 前言 我國水力資源豐富，居世界第一，最新查明理論蘊藏量6.94億千瓦、技術可 開發量5.42億千瓦、經濟可開發量4.02億千瓦，

2、按技術可開發量至今僅開發利 用20%。截止2005年底，我國發電裝機達到50841億千瓦。其中，水電11652萬千 瓦，占22.9%。以技術可開發量5.42億千瓦為基數，中國目前水電資源開發程度 不足25%。與世界水電開發先進水平相比，存在著巨大的差距。加快水電資源開 發，是提高中國水能資源利用效率的迫切需要，水電開發的前景是極其廣闊的 。 Part 1 水力發電 系統圖 4Change life with heart 水力發電水力發電是是利用河流、湖泊等位于高處具有位能的水流至低處，將其中所含利用河流、湖泊等位于高處具有位能的水流至低處，將其中所含 之位能轉換成水輪機之動能，再以水輪機為原動

3、力，推動之位能轉換成水輪機之動能，再以水輪機為原動力，推動發電機發電機產生產生電能電能。利用。利用 水力水力( (具有水頭具有水頭) )推動水力機械推動水力機械( (水輪機水輪機) )轉動，將水能轉變為機械能，如果在水輪轉動，將水能轉變為機械能，如果在水輪 機上接上另一種機械機上接上另一種機械( (發電機發電機) )隨著水輪機轉動便可發出電來，這時機械能又轉變隨著水輪機轉動便可發出電來，這時機械能又轉變 為電能。水力發電在某種意義上講是水的位能轉變成機械能，再轉變成電能的過為電能。水力發電在某種意義上講是水的位能轉變成機械能，再轉變成電能的過 程。因程。因水力發電廠水力發電廠所發出的電力電壓較

4、低，要輸送給距離較遠的用戶，就必須將所發出的電力電壓較低，要輸送給距離較遠的用戶，就必須將 電壓經過變壓器增高，再由空架輸電線路輸送到用戶集中區的變電所，最后降低電壓經過變壓器增高，再由空架輸電線路輸送到用戶集中區的變電所，最后降低 為適合家庭用戶、工廠用電設備的電壓，并由配電線輸送到各個工廠及家庭。為適合家庭用戶、工廠用電設備的電壓，并由配電線輸送到各個工廠及家庭。 Part 1 水力發電 5Change life with heart 水電常識 把天然水流蘊藏的力學能轉換成電能的發電方式。是水能利用的主要形式 。天然水流所蘊藏的力學能稱為水力資源，是人類可以利用的重要能源之一 。在自然狀態

5、下，河川水流的這種潛在能量以克服摩擦、沖刷河床、挾帶泥 沙等形式消耗掉。興建水電站可利用這部分能量。 水電廠建設及發電過程 水電站是將水能轉換為電能的綜合工程設施 。一般包括由擋水、泄水建 筑物形成的水庫和水電站引水系統、發電廠房、機電設備等。水庫的高水位 水經引水系統流入廠房推動水輪發電機組發出電能，再經升壓變壓器、開關 站和輸電線路輸入電網。 水力發電設備 水力發電主要是通過水頭的沖力來帶動轉子的轉動，再將機械能變為電能 ，因此水輪機是水力發電最重要的設備，在水工設計中占據很高的地位。 水電安全 由于水力發電廠大多建設中主要的河流上，水電站的安全直接關系到電站下 游人民的生命安全，不容忽視

6、。水力發電廠安全性評價內容包括生產設備、 勞動安全和作業環境、安全管理三大方面。 Part 1 水力發電 6Change life with heart 水力發電的特點 水能是一種取之不盡、用之不竭、可再生的清潔能源。但為了有效利用天然 水能，需要人工修筑能集中水流落差和調節流量的水工建筑物，如大壩、引 水管涵等。因此工程投資大、建設周期長。但水力發電效率高，發電成本低 ，機組啟動快，調節容易。由于利用自然水流，受自然條件的影響較大。水 力發電往往是綜合利用水資源的一個重要組成部分，與航運、養殖、灌溉、 防洪和旅游組成水資源綜合利用體系。 水力發電是再生能源，對環境沖擊較小。除可提供廉價電力外

7、，還有下列 之優點:控制洪水泛濫、提供灌溉用水、改善河流航運，有關工程同時改善該 地區的交通、電力供供應和經濟，特別可以發展旅游業及水產養殖。美國田 納西河的綜合發展計劃，是首個大型的水利工程，帶動整體的經濟發展。 Part 1 水力發電 7Change life with heart 水力發電的分類 按照水源的性質，可分為：常規水電站，即利用天然河流、湖泊等水源發 電。 抽水蓄能電站，利用電網負荷低谷時多余的電力，將低處下水庫的 水抽到高處上存蓄，待電網負荷高峰時放水發電，尾水收集于下水庫 按水電站的開發水頭手段，可分為：壩式水電站、引水式水電站和混合式 水電站三種基本類型。 按水電站利用水

8、頭的大小，可分為： 高水頭（70米以上）中水頭 （ 15-70米）和低水頭（低于15米）水電站。 按水電站裝機容量的大小，可分為： 大型中型和小型水電站。一 般裝機容量5 000kW以下的為小水電站，5 000至10萬kW為中型水電站，10萬 kW或以上為大型水電站,或巨型水電站。 Part 1 水力發電 8Change life with heart 水力發電的歷史 18781878年法國建成世界第一座水電站。 美洲第一座水電站建于美國威斯康星州阿普爾頓的?？怂购由?，由一臺水 車帶動兩臺直流發電機組成,裝機容量25kW,于1882年 9月30日發電。 歐洲第一座商業性水電站是意大利的特沃利水

9、電站，于1885年建成.裝機 65W. 世界上已建最大水電站為在巴西和巴拉圭兩國界河巴拉那河上的伊泰普水 電站，裝機容量1260萬kW. 中國大陸第一座水電站為建于云南省螳螂川上的石龍壩水電站始建于1910 年7月，1912年發電，當時裝機480kW，以后又分期改建、擴建，最終達 6000kW。 Part 1 水力發電 9Change life with heart 水工建筑物 1.水工建筑物的作用 2.水工建筑物的分類 3.水工建筑物的構成 4.水工建筑物的特點 10Change life with heart 水工建筑物的作用 1. 控制和調節水流，防治水害. 2. 開發利用水資源的建筑物

10、。實 現各項水利工程目標的重要組成部 分。 3. 水工建筑物涉及許多學科領域 ，除基礎學科外，還與水力學、水 文學、工程力學、土力學、巖石力 學、工程結構、工程地質、建筑材 料 以及水利勘測、水利規劃、水 利工程施工、水利管理等密切相關 。它的設計和研究方法，主要有理 論分析、試驗研究、原型觀測和工 程類比等。 Part 2 水工建筑物 11Change life with heart 水工建筑物的分類 水工建筑物可按使用期限和功能進行分類。 按使用期限可分為永久性水工建筑物和臨時性水 工建筑物，后者是指在施工期短時間內發揮作用 的建筑物，如圍堰、導流隧洞、導流明渠等。按 功能可分為通用性水工

11、建筑物和專門性水工建筑 物兩大類。 Part 2 水工建筑物 水工建筑物按其功能可分為：水工建筑物按其功能可分為： 通用性水工建筑物通用性水工建筑物。主要有擋水建筑物，如各種壩、堤和海塘；泄水建。主要有擋水建筑物，如各種壩、堤和海塘；泄水建 筑物，如各種溢流壩、溢洪道、泄水隧洞、分洪閘；進水建筑物，也稱取水建筑物，如各種溢流壩、溢洪道、泄水隧洞、分洪閘；進水建筑物，也稱取水建 筑物，如進水閘、深式進水口、水泵站；輸水建筑物，如引（供）水隧洞、渠筑物，如進水閘、深式進水口、水泵站；輸水建筑物，如引（供）水隧洞、渠 道及輸水管道；河道整治建筑物，如道及輸水管道；河道整治建筑物，如丁壩丁壩、順壩、護

12、岸、導流堤。、順壩、護岸、導流堤。 專門性水工建筑物專門性水工建筑物。主要有水力發電專用建筑物，如前池、調壓室、壓。主要有水力發電專用建筑物，如前池、調壓室、壓 力水管、水電站廠房；灌溉和供水專用建筑物，如節制閘、沉沙池、沖沙閘；力水管、水電站廠房；灌溉和供水專用建筑物，如節制閘、沉沙池、沖沙閘； 港口港口專用建筑物，如防波堤、碼頭、船塢、船臺；過壩專用建筑物及設施，如專用建筑物，如防波堤、碼頭、船塢、船臺；過壩專用建筑物及設施，如 船閘、升船機、筏道及魚道船閘、升船機、筏道及魚道 等。等。 12Change life with heart 水工建筑物的構成及特點 水工建筑物的主要特點是：水工

13、建筑物的主要特點是： 受自然條件制約多受自然條件制約多，地形、地質、水文、，地形、地質、水文、 氣象等對工程選址、建筑物選型、施工、樞紐氣象等對工程選址、建筑物選型、施工、樞紐 布置和工程投資影響很大。布置和工程投資影響很大。 工作條件復雜工作條件復雜，如擋水建筑物要承受相當，如擋水建筑物要承受相當 大的水壓力，由滲流產生的滲透壓力對建筑物大的水壓力，由滲流產生的滲透壓力對建筑物 的強度和穩定不利；泄水建筑物泄水時，對河的強度和穩定不利；泄水建筑物泄水時，對河 床和岸坡具有強烈的沖刷作用等床和岸坡具有強烈的沖刷作用等 。 施工難度大施工難度大 ，在江河中興建水利工程，在江河中興建水利工程， 需

14、要妥善解決需要妥善解決施工導流施工導流、截流和施工期度汛，、截流和施工期度汛， 此外，復雜地基的處理以及地下工程此外，復雜地基的處理以及地下工程 、 水下水下 工程工程等的等的 施工技術都較復雜。施工技術都較復雜。 大型水利工程的擋水建筑物失事，將會給下游帶來巨大損失和災難。大型水利工程的擋水建筑物失事，將會給下游帶來巨大損失和災難。 Part 2 水工建筑物 13Change life with heart 水工建筑物的構成 通用性水工建筑物 擋水建筑物，如各種壩、水閘、堤 和海塘； 泄水建筑物，如各種溢流壩、岸 邊溢洪道、泄水隧洞、分洪閘； 進水建筑物，也稱取水建筑物， 如進水閘、深式進水

15、口、泵站； 輸水建筑物，如引（供）水隧洞 、渡槽、輸水管道、渠道； 河道整治建筑物，如丁壩、順壩 、潛壩、護岸、導流堤。 Part 2 水工建筑物 14Change life with heart 專門性水工建筑物專門性水工建筑物 主要有：主要有：水電站建筑物水電站建筑物，如，如前池前池、 調壓室調壓室、壓力水管、水電站廠房；、壓力水管、水電站廠房； 渠系建筑物渠系建筑物，如，如節制閘節制閘、分水閘、分水閘、 渡槽、渡槽、沉沙池沉沙池、沖沙閘沖沙閘； 港口水工建筑物，如港口水工建筑物，如防波堤防波堤、碼頭碼頭、 船塢船塢、船臺船臺和和滑道滑道； 過壩設施，如過壩設施，如船閘船閘、升船機升船機、

16、放木放木 道道、筏道筏道及及魚道魚道等。等。 水工建筑物的構成水工建筑物的構成 有些水工建筑物的功能并非單一，難以嚴格區分其類型，如各種有些水工建筑物的功能并非單一，難以嚴格區分其類型，如各種 溢流壩，既是擋水建筑物，又是泄水建筑物；溢流壩，既是擋水建筑物，又是泄水建筑物；閘門閘門既能擋水和泄水，既能擋水和泄水， 又是水力發電、灌溉、供水和航運等工程的重要組成部分。有時施又是水力發電、灌溉、供水和航運等工程的重要組成部分。有時施 工導流隧洞可以與泄水或引水隧洞等結合。工導流隧洞可以與泄水或引水隧洞等結合。 Part 2 水工建筑物 15Change life with heart 水工建筑物的

17、歷史 水工建筑物歷史悠久。早在公元前2900年，埃及就在尼羅河上建造了一座高 15m、長240m的擋水壩。 在中國，從春秋時期開始，就在黃河下游沿岸修建堤防，經歷代整修加固 ，形成長約1500km的黃河大堤。公元前256前251年興建并延用至今的都江 堰工程，利用魚嘴分水，飛沙堰泄洪、排沙，寶瓶口引水，是引水灌溉工程 的典范。從春秋時期開始興建至公元1293年全線通航的京杭運河是世界上最 長的運河. 世界最高的拱壩是蘇聯的英古里壩,高度已達272m。最大壩高272m，水庫 總庫容11億m3，下游設有引水式電站，裝機130萬kW 蘇聯的羅貢壩，高達335m，是20世紀80年代世界上最高的土石壩。

18、 中國在巖溶地區成功地建成了高165m的烏江渡拱形重力壩，灌漿帷幕深達 260m。 Part 2 水工建筑物 16Change life with heart 水輪機 1.水輪機的作用 2.水輪機的分類 3.水輪機的構成及特點 4.水輪機調速器系統 5.油、水、氣等輔助系統 17Change life with heart 水輪機的作用 水輪機是把水流的能量轉換為旋轉 機械能的動力機械，它屬于流體機 械中的透平機械。 Part 3 水輪機 早在公元前早在公元前100年前后，中國就出現年前后，中國就出現 了水輪機的雛形了水輪機的雛形水輪，用于提灌和水輪，用于提灌和 驅動糧食加工器械。驅動糧食加工

19、器械。 現代水輪機則大多數安裝在現代水輪機則大多數安裝在水電站水電站 內，用來驅動發電機發電。在水電站中，內，用來驅動發電機發電。在水電站中， 上游水庫中的水經引水管引向水輪機，上游水庫中的水經引水管引向水輪機， 推動水輪機轉輪旋轉，帶動發電機發電。推動水輪機轉輪旋轉，帶動發電機發電。 作完功的水則通過尾水管道排向下游。作完功的水則通過尾水管道排向下游。 水頭越高、流量越大，水輪機的輸出功水頭越高、流量越大，水輪機的輸出功 率也就越大。率也就越大。 作用示意圖： 三峽水電站水輪機部件 18Change life with heart 水輪機的分類 水輪機按工作原理可分為水輪機按工作原理可分為

20、沖擊式水輪機和反擊式水輪沖擊式水輪機和反擊式水輪 機機兩大類。兩大類。 沖擊式水輪機的轉輪受到沖擊式水輪機的轉輪受到 水流的沖擊而旋轉，工作過水流的沖擊而旋轉，工作過 程中水流的壓力不變，主要程中水流的壓力不變，主要 是動能的轉換；是動能的轉換； 反擊式水輪機的轉輪在水反擊式水輪機的轉輪在水 中受到水流的反作用力而旋中受到水流的反作用力而旋 轉，工作過程中水流的壓力轉，工作過程中水流的壓力 能和動能均有改變，但主要能和動能均有改變，但主要 是壓力能的轉換。是壓力能的轉換。 沖擊式示意 圖 反擊式示意 圖 Part 3 水輪機 19Change life with heart 沖擊式水輪機按水流

21、的流向可分 為切擊式(又稱水斗式)和斜擊式兩類 。斜擊式水輪機的結構與水斗式水輪 機基本相同，只是射流方向有一個傾 角，只用于小型機組。理論分析證明 ，當水斗節圓處的圓周速度約為射流 速度的一半時，效率最高。這種水輪 機在負荷發生變化時，轉輪的進水速 度方向不變，加之這類水輪機都用于 高水頭電站，水頭變化相對較小，速 度變化不大，因而效率受負荷變化的 影響較小，效率曲線比較平緩，最高 效率超過91。 沖擊式水輪機外形 水輪機內 部構造 Part 3 水輪機 20Change life with heart 反擊式水輪機可分為混流 式、軸流式、斜流式和貫流式。 在混流式水輪機中，水流徑向 進入導

22、水機構，軸向流出轉輪； 在軸流式水輪機中，水流徑向 進入導葉，軸向進入和流出轉輪； 在斜流式水輪機中，水流徑向 進入導葉而以傾斜于主軸某一角度 的方向流進轉輪，或以傾斜于主軸 的方向流進導葉和轉輪； 在貫流式水輪機中，水流沿軸 向流進導葉和轉輪。 軸流式、貫流式和斜流式水輪 機按其結構還可分為定槳式和轉槳 式。定槳式的轉輪葉片是固定的； 轉槳式的轉輪葉片可以在運行中繞 葉片軸轉動，以適應水頭和負荷的 變化。 典型混流式機組 幾種轉輪形式 Part 3 水輪機 21Change life with heart 各種類型的反擊式水輪機都 設有進水裝置，大、中型立軸反擊 式水輪機的進水裝置一般由蝸殼

23、、 固定導葉和活動導葉組成。蝸殼的 作用是把水流均勻分布到轉輪周圍 。當水頭在40米以下時，水輪機的 蝸殼常用鋼筋混凝土在現場澆注而 成；水頭高于40米時，則常采用拼 焊或整鑄的金屬蝸殼 蝸殼外形 內部形狀 安裝現場 Part 3 水輪機 22Change life with heart 反擊式水輪機工作過程 在反擊式水輪機中，水流充滿整個 轉輪流道，全部葉片同時受到水流 的作用，所以在同樣的水頭下，轉 輪直徑小于沖擊式水輪機。它們的 最高效率也高于沖擊式水輪機，但 當負荷變化時，水輪機的效率受到 不同程度的影響。 反擊式水輪機都設有尾水管， 其作用是：回收轉輪出口處水流的 動能；把水流排向下

24、游；當轉輪的 安裝位置高于下游水位時，將此位 能轉化為壓力能予以回收。對于低 水頭大流量的水輪機，轉輪的出口 動能相對較大，尾水管的回收性能 對水輪機的效率有顯著影響 導水機構 過程示意圖 Part 3 水輪機 23Change life with heart 引水機構 水輪機蝸殼 整機示意圖 導水機構 水導葉 工作機 構 轉輪 泄水機 構 尾水管 調速 器 飛 輪 發電 機 Part 3 水輪機 24Change life with heart 發電示意圖 Part 3 水輪機 25Change life with heart 水輪機調速器系統 調速器調速器 國民經濟各部門對電能生產的要國民

25、經濟各部門對電能生產的要 求：（求：（1）供電可靠性；（）供電可靠性；（2）保證）保證 電能質量（電能質量的指標頻率和電電能質量（電能質量的指標頻率和電 壓）。壓）。 調速器的主要作用是調節發電機調速器的主要作用是調節發電機 頻率和有功負荷。頻率和有功負荷。 具體說，水輪機調節的基本任務，具體說，水輪機調節的基本任務， 就是根據電網負荷的變化，不斷地相就是根據電網負荷的變化，不斷地相 應調節水輪發電機組有功功率的輸出，應調節水輪發電機組有功功率的輸出， 以維持機組轉速或頻率在規定范圍內。以維持機組轉速或頻率在規定范圍內。 外形圖1 外形圖2 Part 3 水輪機 26Change life w

26、ith heart 水輪機調速器的類型： 根據水輪機類型的不同，有單 調和雙調兩種。 （1）混流式、軸流定漿式、和貫 流定漿式都是靠導水機構調節進入 水輪機的流量，為單調。 （2）轉漿式、斜流式機組，除有 除有調節流量的導水機構外，還有 按導葉開度和水頭變化而改變轉輪 葉片轉角的調節機構，可使水輪按 最優效率運行。有兩套調節機構， 為雙調。 調節對象為水導葉 調節對象 沖擊式機組的調節對象為 噴針開度 Part 3 水輪機 27Change life with heart 沖擊式的流量調節不是采用導 葉式，而是利用噴嘴和噴針相對位 置的改變，以調節沖向水輪機轉輪 射流的大小。 為了防止高水頭、

27、長管道在調 節時引起的管道水錘，噴針的關閉 速度不能太快，為此在噴嘴出口處 裝有可改變射流方向的折向器。 當線路或設備發生故障，發電 機需甩掉部分和全部負荷而要快速 調節流量時，折向器可快速改變射 流方向，從而使沖射到輪上的射流 減小，噴嘴內的噴針便按規定的速 度移到相應的位置. 工作示意圖 執行機構 Part 3 水輪機 28Change life with heart 油、水、氣系統 油系統 油系統是水電站必不可少的輔助系統之一，它分為透平油和絕緣油。油系統 的配置視水電站的規模而有不同，在一般的小型水電站中，它的作用是：絕 緣、冷卻、潤滑，調速系統液壓操作及立式機組的電站中還有開機前頂轉

28、子 之用。 水系統 水系統主要作為水冷式發電機的冷卻循環用水，用冷水來帶走發電機產生的熱 量，防止過熱和降低損耗。另外還包括消防用水和部分生活用水，一般在尾 水取得。 氣系統 A 用于開機之前頂起轉子. B 用于機組檢修和清掃工作 . C 在調速器系統中創造適合的油氣比例，用于操作和自動控制. Part 3 水輪機 29Change life with heart 發電機 1.發電機的工作原理（作用） 2.發電機的結構（構成） 3.發電機的基本參數 4.發電機的勵磁系統 30Change life with heart 轉子轉動轉子中由勵磁電流 產生的按正弦分布的旋轉磁場切割 定子三相對稱繞組

29、定子三相繞 組中產生三相正弦交變電動勢 定子三相繞組與負載連通后，電路 在電動勢的作用下有電流通過 向負載輸出電能。 Part 4 發電機 水輪發電機水輪發電機時指以水輪機為原動機時指以水輪機為原動機 將水能轉化為電能的發電機。水流經將水能轉化為電能的發電機。水流經 過水輪機時，將水能轉換成機械能，過水輪機時，將水能轉換成機械能， 水輪機的轉軸又帶動發電機的轉子，水輪機的轉軸又帶動發電機的轉子， 將機械能轉換成電能而輸出。是水電將機械能轉換成電能而輸出。是水電 站生產電能的主要動力設備。站生產電能的主要動力設備。 水輪發電機由水輪機驅動。它的轉子短粗，機組的起動、并水輪發電機由水輪機驅動。它的

30、轉子短粗，機組的起動、并 網所需時間較短，運行調度靈活網所需時間較短，運行調度靈活 發電機 發電機工作原理 31Change life with heart 交流電的產生 交流電源 頻率的測量 水輪發電機水輪發電機的轉速將決定發出的交的轉速將決定發出的交 流電的頻率，為保證這個頻率的穩定，就流電的頻率，為保證這個頻率的穩定，就 必須穩定轉子的轉速。為了穩定轉速，可必須穩定轉子的轉速。為了穩定轉速，可 采用閉環控制的方式對原動機（水輪機）采用閉環控制的方式對原動機（水輪機） 轉速進行控制，即將發出的交流電的頻率轉速進行控制，即將發出的交流電的頻率 信號采樣，并將其反饋到控制水輪機導葉信號采樣，并

31、將其反饋到控制水輪機導葉 開合角度的控制系統中，去控制水輪機的開合角度的控制系統中，去控制水輪機的 輸出功率，通過反饋控制原理，就可以讓輸出功率，通過反饋控制原理，就可以讓 發電機的轉速穩定了。發電機的轉速穩定了。 Part 4 發電機 32Change life with heart 發電機的結構（構成）發電機的結構（構成） Part 4 發電機 33Change life with heart 機組的布置形式 水輪發電機按軸線位置可分為立式 與臥式兩類。 大中型機組一般采用立式布置， 臥式布置通常用于小型發電機組和 貫流式機組。 立式水輪發電機按導軸承支持方 式又分為懸式和傘式兩種。 傘式

32、水輪發電機按導軸承位于上 下機架的不同位置又分為普通傘式 、半傘式和全傘式。懸式水輪發電 機的穩定性比傘式好，推力軸承小 ，損耗小，安裝維護方便，但鋼材 耗量多。傘式機組總高度低，可降 低水電站廠房高度。臥式水輪發電 機一般用于轉速大于375r/min的情 況，以及一些小容量電站。 立式機組 臥式機組 Part 4 發電機 34Change life with heart 發電機的結構 水輪發電機由轉子、定子、機架、推力軸承、水輪發電機由轉子、定子、機架、推力軸承、 導軸承、冷卻器、制動器等主要部件組成導軸承、冷卻器、制動器等主要部件組成。定子定子 主要由機座、鐵芯和繞組等部件組成。定子鐵芯主

33、要由機座、鐵芯和繞組等部件組成。定子鐵芯 用冷軋硅鋼片疊成，按制造和運輸條件可做成整用冷軋硅鋼片疊成，按制造和運輸條件可做成整 體和分瓣結構。體和分瓣結構。 水輪發電機冷卻方式一般采用密閉水輪發電機冷卻方式一般采用密閉 循環空氣冷卻。特大容量機組傾向于循環空氣冷卻。特大容量機組傾向于 以水作為冷卻介質，直接冷卻定子。以水作為冷卻介質，直接冷卻定子。 如同時冷卻定子和轉子則為雙水內冷如同時冷卻定子和轉子則為雙水內冷 水輪發電機組。水輪發電機組。 定子部分 轉子部分 Part 4 發電機 35Change life with heart 水輪發電機水輪發電機銘牌上標示的主要參數有型號、容量、電壓、

34、電流、轉速各銘牌上標示的主要參數有型號、容量、電壓、電流、轉速各 溫升。標示的型號以定子鐵芯外徑、磁極個數及額定容量等用一定的格式排列溫升。標示的型號以定子鐵芯外徑、磁極個數及額定容量等用一定的格式排列 表示的；而標示的容量、電壓、電流、轉速和溫升等都是該臺發電機的額定值。表示的；而標示的容量、電壓、電流、轉速和溫升等都是該臺發電機的額定值。 即能保證發電機正常連續運行的最大限值。即能保證發電機正常連續運行的最大限值。 型號：型號：國產發電機型號的含義是國產發電機型號的含義是-/ 其中：第其中：第1、2、3個框為型式（個框為型式（SF為立式空冷，為立式空冷，SFS為立式水內冷，為立式水內冷，S

35、FW 為臥式，為臥式，SFG為貫流式水輪發電機，為貫流式水輪發電機，SFD為水輪機為水輪機-電動機）；電動機）；第第4個框為額定個框為額定 容量（容量（MW）；）；第第5個框為磁極個數；個框為磁極個數；第第6個框為定子鐵芯外徑（個框為定子鐵芯外徑（cm）。）。 水力發電機基本參數 Part 4 發電機 36Change life with heart 額定電壓：額定電壓：常用符號常用符號Ue表示，系指發電機正常運行時長期安全工作的最表示，系指發電機正常運行時長期安全工作的最 高定子繞組線電壓，單位是高定子繞組線電壓，單位是KV。 額定電流額定電流：常用符號：常用符號Ie表示，系指發電機正常工作

36、連續運行的最大工作表示，系指發電機正常工作連續運行的最大工作 電流，即指額定情況下發電機以此電流運行其溫升不會超過允許范圍，其單電流，即指額定情況下發電機以此電流運行其溫升不會超過允許范圍，其單 位是位是A或或KA。 額定功率額定功率：常用符號：常用符號Pe表示，指發電機在額定運行情況下輸出的有功功表示，指發電機在額定運行情況下輸出的有功功 率，單位是率，單位是KW。 額定轉速額定轉速：常用符號常用符號Ne表示，轉子正常運行時的轉速，單位為表示，轉子正常運行時的轉速，單位為r/min。 額定溫升額定溫升：常用符號：常用符號T表示，指發電機某部分的最高溫度與額定冷卻介質表示，指發電機某部分的最高

37、溫度與額定冷卻介質 溫度差值，額定溫升的確定與發電機絕緣的等級以及測量溫度的方法有關，溫度差值，額定溫升的確定與發電機絕緣的等級以及測量溫度的方法有關， 我國規定的額定冷卻介質溫度為我國規定的額定冷卻介質溫度為40。 額定頻率：額定頻率：我國規定的額定頻率為我國規定的額定頻率為50Hz。 Part 4 發電機 37Change life with heart 發電機勵磁系統 勵磁系統勵磁系統供給發電機勵磁電流的直流電源及其附屬部件，統稱為水輪發電機的供給發電機勵磁電流的直流電源及其附屬部件，統稱為水輪發電機的 勵磁系統。勵磁系統是水輪發電機的重要組成部分，它的特性好壞直接影響到同步勵磁系統。勵

38、磁系統是水輪發電機的重要組成部分，它的特性好壞直接影響到同步 發電機運行的可靠性和穩定性。其主要作用是調節發電機電壓和無功功率。具體說，發電機運行的可靠性和穩定性。其主要作用是調節發電機電壓和無功功率。具體說， 在電力系統中，自動調節勵磁裝置的主要作用有以下幾種：在電力系統中，自動調節勵磁裝置的主要作用有以下幾種：保持電壓恒定保持電壓恒定；實實 現并列運行機組間無功功率的合理分配現并列運行機組間無功功率的合理分配；提高電力系統工作的穩定性及輸電線路提高電力系統工作的穩定性及輸電線路 的輸電能力；的輸電能力；提高帶時限繼電保護裝置的靈敏性和可靠性提高帶時限繼電保護裝置的靈敏性和可靠性；限制水輪發

39、電機突限制水輪發電機突 然甩負荷時電壓上升然甩負荷時電壓上升；根據電力系統需要，實現對同步發電機不同的勵磁控制方根據電力系統需要，實現對同步發電機不同的勵磁控制方 式式。 由勵 磁系 統供 給 發電機 Part 4 發電機 38Change life with heart 勵磁系統外形圖 勵磁調節柜 勵磁功率柜 Part 4 發電機 39Change life with heart 電氣運行知識 1.電力系統運行的基本要求 2.電氣運行組織 3.電氣運行技術 4.電力調度 5.附：典型技術性問答 40Change life with heart Part 5 電氣運行知識 電力系統的運行必須滿

40、足下列基本要求： 1.保證完成國家的生產計劃（發電量和熱能供應），滿足規定的最大負荷。 2.保證供電的可靠性。 3.保證電能質量。電壓和頻率應在允許的范圍內變化。 4.保證運行的最大經濟性。 5.保證運行人員和設備的安全。 電力系統運行基本要求 41Change life with heart 什么叫電氣運行 系統的運行指組成系統的所有環節都處于執行其功能的狀態。系統運行中，由 于電力負荷的隨機變化以及外界的各種干擾（如雷擊等）會影響電力系統的 穩定，導致系統電壓與頻率的波動，從而影響系統電能的質量，嚴重時會造 成電壓崩潰或頻率崩潰。 電氣運行的組織 電力系統是一個有機的整體，系統中任一個重要

41、設備運行情況的改變，均將影 響整個電力系統。因此設置調度機構和調度員來統一指揮電力系統的運行； 值班調度員是系統運行中技術上的領導人。他直接對管轄系統內發電廠、變 電所的運行領導人發布指令。 發電廠中，燃料、鍋爐、汽機、化學和電氣都有值班人員，各班設有班長 ，同一個值內負責領導各運行班的是值長（值班工程師）。 電氣運行的值班人員有班長、副班長、值班電工、廠用值班電工值班員以 及副值班員。 電氣運行的主要任務電氣運行的主要任務 保證電力生產的安全運行和經濟運行。 電氣運行組織 Part 5 電氣運行知識 42Change life with heart 電力系統的運行狀態 系統運行分為正常運行狀

42、態與異常運行狀態。其中，正常狀態又分為安全狀 態和警戒狀態；異常狀態又分為緊急狀態和恢復狀態。電力系統運行包括了 所有這些狀態及其相互間的轉移。各種運行狀態之間的轉移需通過不同控制 手段來實現。 電力系統的負荷曲線 按種類分為有功和無功負荷曲線，按時間長短分為日負荷曲線和年負荷曲線 ，按描述負荷范圍分為用戶的、地區的和電力系統的負荷曲線 電力系統的負荷 電力系統負荷是指電力系統所有用電設備消耗功率的綜合用電負荷；綜合用 電負荷是指工業、農業、交通運輸業、市政生活等各方面消耗的功率之和； 供電負荷是指電力系統的綜合用電負荷加上網損，即發電廠供出的負荷；發 電負荷是指供電負荷再加上發電廠廠用電就是

43、發電機應發出的功率。 電氣運行技術 Part 5 電氣運行知識 43Change life with heart 系統調度 電能生產、供應、使用是在瞬間完成的，并需保持平衡。因此，它需要 有一個統一的調度指揮系統。這一系統實行分級調度、分層控制。其主要工 作有： 預測用電負荷； 分派發電任務，確定運行方式，安排運行計劃； 對全系統進行安全監測和安全分析； 指揮操作，處理事故。完成上述工作的主要工具是電子計算機。 電力調度 Part 5 電氣運行知識 44Change life with heart 一 調度管理 調度管理：調度業務和專業管理。 調度管轄：電網設備運行和操作指揮權限，簡稱調管。

44、調度指令:調度機構值班調度員對其下級值班調度員或調管廠站運行值班人 員發布的有關運行和操作的指令。調度指令包括單項令、綜合令和逐項令。 單項令：是指值班調度員下達的單一項目操作的調度指令。 綜合令：是指值班調度員按照操作目的和要求，用標準術語說明操作對象 的起始和終結狀態以及注意事項的調度指令。受令人按照綜合令確定的操作 規范和現場規程，自行擬定具體操作步驟和操作順序，一次性完成所有操作 后向發令人匯報。 逐項令：是指值班調度員根據一定的邏輯關系，按照順序下達的調度指令 。逐項令由一系列單項令組成。 調度許可：值班調度員對下級值班調度員或廠站運行值班人員提出的操作 申請予以許可（同意）。 Part 5 電氣運行知識 45Change life with heart 二、設備狀態 一次設備狀態 運行：是指設備或電氣系統帶有電壓，其功能有效。母線、線路、開關、 變壓器、電抗器、電容器及電壓互感器等一次設