1、水水 電電 站站n在水力發電的過程中，為了實現電能的連續產生需要修建一系列水工建筑物，也就是水電站。n包括：進水、引水、廠房、排水等。n水電站是水、機、電的綜合體。一、水力發電的概念一、水力發電的概念n水力發電的基本原理是利用水位落差 ，配合水輪發電機產生電力，也就是利用水的位能轉為水輪的機械能，再以機械能推動發電機，而得到電力。科學家們以此水位落差的天然條件，有效的利用流力工程及機械物理等，精心搭配以達到最高的發電量，供人們使用廉價又無污染的電力。水力發電的基本原理是利用水位落差 ，配合水輪發電機產生電力，也就是利用水 天然水能天然水能可利用水能可利用水能旋轉機械能旋轉機械能電能電能建筑物和

2、設備建筑物和設備水輪機水輪機發電機發電機水利系統水利系統機電系統機電系統v壩后式水電站 壩式、河床式、引水式電站v壩后式水電站 v引水式水電站 v引水式水電站 v混合式水電站 水輪發電機組 水輪機是將水輪機是將水能轉變水能轉變為旋轉機械能為旋轉機械能，從而帶，從而帶動發電機發出電能的一動發電機發出電能的一種機械。種機械。 水輪機與發電機聯接水輪機與發電機聯接成的整體稱為成的整體稱為水輪發電水輪發電機組機組。 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水輪發電機組反反 擊擊 式式沖沖

3、 擊擊 式式利用水流的勢能和動能進行工作；利用水流的勢能和動能進行工作；轉輪完全淹沒在密閉的水體中。轉輪完全淹沒在密閉的水體中。 利用水流的動能進行工作；利用水流的動能進行工作；轉輪露在空氣中。轉輪露在空氣中。 反擊式：水流方向和流速大小受葉片約束而改變,從而對葉片一個反作用力反擊式水輪機反擊式水輪機v混流式水輪機 水流從四周沿徑向進入轉輪，然后近似以軸向流出轉輪。 應用水頭范圍較廣，約為20700m ，結構簡單、運行穩定且效率高，是應用最廣泛的一種水輪機。 1主軸；2葉片；3導葉 反擊式水輪機反擊式水輪機1 1主軸；主軸；2 2葉片；葉片；3 3導葉；導葉；4 4蝸殼；蝸殼；5 5尾水管尾水

4、管12345反擊式水輪機反擊式水輪機v軸流式水輪機 水流在導葉與轉輪之間由徑向流動轉變為軸向流動，而在轉輪區內水流保持軸向流動。 應用水頭約為380m，在中低水頭、大流量水電站中得到了廣泛應用。 1導葉；2葉片；3輪轂 反擊式水輪機反擊式水輪機1 1導葉；導葉；2 2葉片；葉片；3 3輪轂輪轂4 4蝸殼；蝸殼；5 5尾水管尾水管123445反擊式水輪機反擊式水輪機v斜流式水輪機 水流在轉輪區內沿著與主軸成某一角度的方向流動，其轉輪葉片大多做成可轉的形式。 適用水頭在軸流式與混流式水輪機之間，約為40200m。 1蝸殼；2導葉；3轉輪葉片；4尾水管反擊式水輪機反擊式水輪機12341 1蝸殼；蝸殼

5、；2 2導葉；導葉；3 3葉片；葉片；4 4尾水管尾水管可轉動葉片可轉動葉片反擊式水輪機反擊式水輪機v貫流式水輪機 一種流道近似為直筒狀的臥軸式水輪機，它不設引水蝸殼，葉片可做成固定的和可轉動的兩種。 貫流式水輪機的適用水頭為125m，適用于低水頭、大流量的水電站。 根據其發電裝置形式的不同，分為全貫流式和半貫流式兩類。 反擊式水輪機反擊式水輪機1轉輪葉片；2轉輪輪緣；3發電機轉子輪輞；4發電機定子；5、6支柱；7軸頸； 8輪轂；9錐形插入物；10拉緊桿； 11導葉；12推力軸承；13導軸承反擊式水輪機反擊式水輪機v全貫流式水輪機 全貫流式水輪機的發電機轉子直接安裝在轉輪葉片的外緣，它的優點是

6、流道平直、過流量大、效率高。但由于轉輪葉片外緣的線速度大、周線長，因而旋轉密封困難，目前已很少使用。 v半貫流式水輪機 半貫流式水輪機有軸伸式、豎井式和燈泡式等裝置形式 。 軸伸式和豎井式結構簡單、維護方便，但效率較低，一般只用于小型水電站。 燈泡貫流式水輪機，其結構緊湊、穩定性好、效率較高 ，使用廣泛。 反擊式水輪機反擊式水輪機軸伸貫流式水輪發電機組1轉輪；2水輪機主軸；3尾水管；4齒輪轉動機構；5發電機反擊式水輪機反擊式水輪機豎井貫流式水輪發電機組 反擊式水輪機反擊式水輪機 1 1導葉；導葉；2 2轉輪；轉輪；3 3發電機；發電機；4 4燈泡燈泡123412反擊式水輪機反擊式水輪機燈泡貫流

7、式水輪發電機組水斗式水輪機水斗式水輪機斜擊式水輪機斜擊式水輪機雙擊式水輪機雙擊式水輪機 推力軸承位于轉子上方的發電機，它適用于轉速在100r/min以上。其優點是推力軸承損耗小，裝配方便，運轉較穩定；缺點是機組高度較大，耗費鋼材多。 1、懸掛式發電機:上上下下支撐下導與風閘支撐下導與風閘下導軸承下導軸承定定子子外外殼殼2、傘式發電機 推力軸承位于轉子下方，設在下機架上傳力方式：機組轉動部分重量推力頭鏡板推力軸瓦下機架機座基礎 上機架：只支撐上導軸承和勵磁機定子。類型：1. 普通傘式： 有上、下導軸承 2. 半傘式: 有上導軸承，無下導軸承 3. 全傘式: 無上導軸承，有下導軸承 有上、下導軸承

8、有上、下導軸承有上導，無下導。有上導，無下導。發電機通常將上機架埋入發電機層地板以下。發電機通常將上機架埋入發電機層地板以下。無上導，有下導。無上導，有下導。轉動部分重量轉動部分重量推力軸承支撐結構推力軸承支撐結構頂蓋頂蓋座環座環二、水電站的基本類型二、水電站的基本類型 按調節能力分成： 無調節水電站、有調節水電站 按水電站的組成建筑物及特征分為： 壩式、河床式、引水式電站( (一一) )、壩式水電站、壩式水電站 用壩集中水頭的水電站稱為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：其特點有：水頭取決于壩高。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，綜引用流量較大

9、，電站的規模也大，水能利用較充分，綜合利用效益高。合利用效益高。投資大，工期長。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。適用：河道坡降較緩，流量較大，并有筑壩建庫的條件。 二、水電站的基本類型二、水電站的基本類型壩后廠房壩后廠房 萬家寨壩后式水電站向家壩水電站三峽水電站( (二二) )、河床式電站、河床式電站一般修建在河道中下游河道縱坡平緩的河段上，為避免大量淹沒，建低壩或閘。適用水頭：大中型：25米以下，小型：810米以下。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；廠房高度取決于水頭的高低。引用流量大、水頭低。二、水電站的基本類型二、水電站的基本

10、類型河床式電站河床式電站河 床 廠 房河 床 廠 房富春江河床式電站泄 洪 閘泄 洪 閘葛州壩水電站河床廠房河床廠房河床廠房河床廠房開 關 站開 關 站船 閘船 閘泄 洪 閘泄 洪 閘( (三三) )、引水式水電站、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：水頭相對較高，目前最大水頭已達2000米以上。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。電站庫容很小，基本無水庫淹沒損失，工程量較小，單位造價較低。適用條件：適合河道坡降較陡，流量較小的山區性河段。二、水電站的基本類型二、水電站的基本類型類型：1.1.無壓引水電站無壓引水電站 引水建筑物是無壓的: 渠道

11、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。( (三三) )、引水式水電站、引水式水電站二、水電站的基本類型二、水電站的基本類型無壓引水式水電站 1-壩壩;2-進水口進水口;3-沉沙池沉沙池;4-引水渠道引水渠道;5日調節池日調節池;6-壓力前池壓力前池;7-壓力管道壓力管道;8-廠房廠房; 9-尾水渠尾水渠;10-配電所配電所;10-泄水道泄水道2. 2. 有壓引水式電站有壓引水式電站 引水建筑物是有壓的： 壓力隧洞(pressure tunnel) 主要建筑物：低壩，有壓隧洞，調壓室，壓力水管，廠房，尾水渠。( (三三) )、引水

12、式水電站、引水式水電站二、水電站的基本類型二、水電站的基本類型有壓引水式水電站石龍壩有壓引水式水電站云南昆明石龍壩水云南昆明石龍壩水電站是我國大陸的電站是我國大陸的第一座水電站，其第一座水電站，其裝 機 容 量 僅 為裝 機 容 量 僅 為1440kW1440kW，19101910年年7 7月開工建設，月開工建設，19121912年年4 4月發電。月發電。u抽水蓄能：系統負荷低時，利用系統多余的電能帶動泵站機組將下庫的水抽到上庫(電動機+水泵)， 以水的勢能形式貯存起來；u放水發電：系統負荷高時，將上庫的水放下來推動水輪發電機組(水輪機+發電機)發電，以補充系統中電能的不足。 ( (四四) )

13、、抽水蓄能電站、抽水蓄能電站二、水電站的基本類型二、水電站的基本類型抽水蓄能電站示意圖抽水蓄能電站 潮汐：潮汐：潮汐現象是海水因受日月引力而產生的周期性升降潮汐現象是海水因受日月引力而產生的周期性升降運動，即海水的潮漲潮落。運動，即海水的潮漲潮落。 潮汐發電原理：潮汐發電原理：利用潮水漲、落產生的水位差所具有勢能利用潮水漲、落產生的水位差所具有勢能來發電的，也就是把海水漲、落潮的能量變為機械能，再來發電的，也就是把海水漲、落潮的能量變為機械能，再把機械能轉變為電能（發電）的過程。把機械能轉變為電能（發電）的過程。( (五五) )、潮汐電站、潮汐電站二、水電站的基本類型二、水電站的基本類型潮汐發電原理潮汐電站三、水力發電特點三、水力發電特點水能的自然資源優勢（水量儲備豐富）水資源可綜合利用 （防洪、灌溉、養殖、旅游等）水能的調節作用（調峰、調頻）水力發電對環境的影響小，幾乎沒有污染排放機組工作的靈活性（啟動快、操作靈活） 水力發電生產成本低、效率高優點：優點：三、水力發電特點三、水力發電特點一次性投資大，移民多，工期長因地形、水力資源的影響，無法建造過大裝機容量建廠后不易增加擴容 對環境的負面影響（如生物多樣性、泥沙、次生災害等）缺點：缺點：四、我國水電事業的發展四、我國水電事業的發展