1、水電站生產常識水電站生產常識王釗王釗1.1 水力發電的基本原理 在天然河流上，修建水工建筑物，集中水頭，通過一定在天然河流上，修建水工建筑物，集中水頭，通過一定的流量將的流量將“載能水載能水”輸送到水輪機中，使輸送到水輪機中，使水能水能旋轉機旋轉機械能械能帶動發電機組發電帶動發電機組發電輸電線路輸電線路用戶用戶水電站的出力和發電量的計算水電站的出力和發電量的計算水電站的出力和發電量的計算水電站的出力和發電量的計算gtQHP81. 9理論出力KQHQHP81. 9實際出力能量損失：能量損失： 1.HgH：損失水頭：損失水頭h，據經驗，一般為，據經驗，一般為Hg的的3%10%，輸水道短取小值。，輸

2、水道短取小值。 2. ：k=9.81水電站出力系數。大中型水電站水電站出力系數。大中型水電站k=8.08.5；中小型水電站；中小型水電站k=6.58.0。 出力：（功率）水電站的出力和發電量的計算水電站的出力和發電量的計算 發電量：一定時段內水電站發出的電能總量，單位為kWh TPE 水電站生產過程水電站生產過程 水能的基本要素是流量流量、水頭水頭。當水具有一定的流量、水頭以后，我們說水具有了一定的能量。 N=9.81QH 由此可知發電必須要具有水頭和流量1.2 水電站類型水電站類型水電站的基本類型水電站的基本類型 由P = 9.81QH可知，發電必須有流量和水頭。 形成水頭方式水電站的開發方

3、式。 按其集中水頭的方式不同分為：壩式、引水式和混合式三種基本方式。 抽水蓄能電站和潮汐電站也是水能利用的重要型式。 按調節能力分成： 無調節水電站、有調節水電站 一般壩后式水電站和混合式水電站都是有調節的；河床式和引水式水電站常是無調節的，或者只有較小的調節能力。一、 壩式水電站 用壩集中水頭的水電站稱為壩式水電站 其特點有： 水頭取決于壩高。 引用流量較大，電站的規模也大，水能利用較充分，綜合利用效益高。 投資大，工期長。 適用：河道坡降較緩，流量較大，并有筑壩建庫的條件。 1河床式電站 特點：特點： 一般修建在河道中下游河道縱坡平緩的河段上，為一般修建在河道中下游河道縱坡平緩的河段上，為

4、避免大量淹沒，建低壩或閘。避免大量淹沒，建低壩或閘。 適用水頭：大中型：適用水頭：大中型：25米以下，小型：米以下，小型：810米以米以下。下。 廠房和擋水壩并排建在河床中，共同擋水，故廠房廠房和擋水壩并排建在河床中，共同擋水，故廠房也有抗滑穩定問題；也有抗滑穩定問題； 廠房高度取決于水頭的高低。廠房高度取決于水頭的高低。 引用流量大、水頭低。引用流量大、水頭低。 注：廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征。注：廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征。2、壩后式水電站 特點：特點： 當水頭較大時，廠房本身抵抗不了水的推力，將當水頭較大時，廠房本身抵抗不了水的推力，將廠房移到壩后，廠房移

5、到壩后，由大壩擋水由大壩擋水。 壩后式水電站一般修建在河流的中上游。壩后式水電站一般修建在河流的中上游。 庫容較大，調節性能好。庫容較大，調節性能好。壩后廠房壩后廠房二、引水式水電廠（有壓） 用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站 特點：特點： 水頭相對較高，目前最大水頭已達水頭相對較高，目前最大水頭已達2000米以上。米以上。 引用流量較小，沒有水庫調節徑流，水量利用率引用流量較小，沒有水庫調節徑流，水量利用率較低，綜合利用價值較差。較低，綜合利用價值較差。 電站庫容很小，基本無水庫淹沒損失，工程量較電站庫容很小，基本無水庫淹沒損失，工程量較小，單位造價

6、較低。小，單位造價較低。 適用條件：適合河道坡降較陡，流量較小的山區性適用條件：適合河道坡降較陡，流量較小的山區性河段。河段。 一般修建于： 河道有彎道； 兩條相近河流有較大水位差； 有急灘或瀑布處。 類型 無壓引水式(free flow)：引水道是無壓的 有壓引水式(pressure flow)：引水道是有壓的 1、引水式水電廠（無壓）1.無壓引水電站 引水建筑物是無壓的:渠道或無壓隧洞 主要建筑物：低壩，進水口，沉沙池，引水渠(洞)，日調節池，壓力前池，壓力水管，廠房，尾水渠。 2. 有壓引水式電站 2. 有壓引水式電站 引水建筑物是有壓的：壓力隧洞(pressure tunnel) 主要

7、建筑物：低壩，有壓隧洞，調壓室，壓力水管，廠房，尾水渠。3. 抽水蓄能電站 抽水蓄能電站是以水體為儲能介質，起調節作用。主要解決電力系統的調峰問題； 建筑物組成包括：上下兩個水庫，用引水建筑物相連，蓄能電站廠房建在下水庫處，采用雙向機組 抽水蓄能和放水發電兩個過程 低谷期：電能水能；高峰期：水能電能 1.3水電站的組成建筑物 一、樞紐建筑物 擋水建筑物：壩、閘 泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢流壩 過壩建筑物：過船、過木、過魚 1.3水電站的組成建筑物 二、發電建筑物 進水建筑物：進水口、沉沙池 引水建筑物：引水道、壓力管道、尾水道 平水建筑物：前池、調壓室 廠區樞紐：主廠房、副廠房、變電站、開

8、關站等 1.洞式進水口有壓進水口的類型及適用條件 2.墻式進水口 3.塔式進水口1.4 水電站組成水電站組成水工建筑物水輪發電機組勵磁系統調速系統油水汽三大輔助系統計算機監控系統繼電保護安全自動化裝置配電裝置直流系統廠用電系統水工建筑物 擋水建筑物擋水建筑物 引水建筑物引水建筑物 輸水建筑物輸水建筑物 泄水建筑物泄水建筑物擋水建筑物u擋水建筑物就是大壩。u作用：攔截河流的水，用以形成水庫，積蓄水量，抬高水位、集中落差，造成水力發電的基本條件流量、水頭。水庫參數 庫容：108.77萬m3 最大閘高為17.00m 閘頂高程為1782.0m 閘（壩）頂總長為114.00m 水庫水位：1776.517

9、80m引水建筑物引水建筑物u引水建筑物是指從水庫或河道中將所需要利用的水引入水電站而造成的水工建筑物。u對引水建筑物的基本要求：保證水電站所需的足夠水量，不能使泥沙、漂浮物等進入引水隧洞。u附加設備：攔污柵、工作閘門、檢修閘門、檔沙坎。引水建作用引水建作用u攔污柵攔截雜物，避免使其進入壓力管道u工作閘門開啟、關閉進水口u檢修閘門用于檢修工作閘門u檔沙坎攔截泥沙輸水建筑物 輸水建筑物由引水隧洞、調壓井和壓力管道等組成 阻抗式調壓井定義：在圓筒式調壓井的底部設置阻力孔并與隧洞及壓力鋼管連接的調壓調壓井。 調壓井的作用 由于發電站的引水管道較長，當機組運行中突然甩負荷關閉導葉時，由于水流的慣性作用，

10、有很大的水錘效應，易損毀發電設備，如無調壓井，水錘會擊毀導水葉和其它過流部件。 調壓井的作用A、讓水錘有一個釋放的通道，以減小過流部件的壓力及水位波動，平穩水頭。調壓井的作用 B、阻擋雜物進入壓力水管和水輪機。調壓井中的流速較低，可以使泥沙沉降。 C、在調壓井中設置快速閘門，可以對壓力鋼管進行檢修。泄水建筑物泄水建筑物u泄水建筑物：用以宣泄洪水及其他多余水量的建筑物，同時可以用來排泥沙及其漂浮物等。引水電站水流路徑水庫進水口壓力隧洞調壓井壓力鋼管蝶閥蝸殼水輪機轉輪尾水低水頭軸流式水輪機轉輪高水頭軸流式水輪機轉輪基礎尾水管泄水錐輪葉轉輪體轉輪室底環蝸殼座環導葉支持蓋頂蓋導葉操作機構受油器永磁機上

11、機架上擋風板定子轉子下擋風板推力軸承下風罩推力支架柱段推力支架錐段空冷器1.6 勵磁系統 勵磁系統：提供發電機磁場電流的裝置，包括所有調節與控制元件，還有磁場放電或滅磁裝置及保護裝置 勵磁系統由功率單元、調節單元、滅磁單元組成。勵磁系統作用 維持發電機或系統電壓水平； 并列運行機組間合理分配無功負荷； 提高發電機靜穩定極限； 提高系統動穩水平； 發電機故障時快速滅磁。1.7 調速系統 調速系統：根據水輪發電機組轉速偏差的檢測以開關水輪機導水機構控制進入水輪機的流量來調節水輪機轉速和出力的設備。 調速系統作用 未并網前：調整機組轉速； 并網后：通過調整導葉開度調整機組有功出力、有功功率的成組調節

12、分配并列運行的各機組之間的負荷； 正常開停機； 電氣事故情況下緊急關閉導葉，以防止事態擴大。電壓頻率相位1.8 油水汽三大輔助系統油系統：水電站油主要分透平油和絕緣油。透平油主要作用：潤滑、散熱、液壓操作絕緣油主要作用：絕緣、散熱、滅弧。水系統：主要用于機組各軸承，定子空冷器冷卻、主變冷卻。油水汽三大輔助系統 氣系統：分為中壓氣（4.0Mpa）和低壓氣（0.7Mpa） 中壓氣作用：用于調速器壓油裝置 低壓氣作用：機組剎車制動、檢修密封、吹掃用氣、風動工具用氣、調相用氣、空氣斷路器及氣動裝置的隔離開關操作用氣、防凍吹冰。油水氣管路的著色油水氣管路的著色 紅壓力油管、加油管； 黃排油管； 橙消防水

13、管； 藍進水管； 綠排水管； 黑排污管； 白壓縮空氣管。 1.9 計算機監控系統 以計算機網絡為平臺，通過開放、模塊化的結構設計，實現對水電廠生產過程的監視、數據采集、控制、調節和保護，的一種系統。 計算機監控系統包括：現在LCU單元、上位機等組成，軟件（南瑞EC2000，、中水科H9000），各傳感器等。 特點：計算速度快、精度高、存貯量大等優點。 2.0 繼電保護 繼電保護：對運行中電力系統的設備和線路，在一定范圍內經常監測有無發生異?；蚴鹿是闆r，并作用于斷路器跳閘或發出信號的自動裝置。 繼電保護要求：可靠性、選擇性、速動性、靈敏性 主要作用是：防止電力系統事故的發生和發展，限制事故的影響及范圍，保證電能質量并提高供電的可靠性。2.1 配電裝置 發電廠和變電所電氣主接線中，所裝開關電器、載流導體以及保護和測量電器等設備，按一定要求建造而成的電工建筑物，稱為配電裝置。它的作用是接受和分配電能，它是發電廠和變電所