1、水電站生產(chǎn)常識(shí)水電站生產(chǎn)常識(shí)王釗王釗1.1 水力發(fā)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(guò)一定在天然河流上，修建水工建筑物，集中水頭，通過(guò)一定的流量將的流量將“載能水載能水”輸送到水輪機(jī)中，使輸送到水輪機(jī)中，使水能水能旋轉(zhuǎn)機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)械能械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電輸電線路輸電線路用戶用戶水電站的出力和發(fā)電量的計(jì)算水電站的出力和發(fā)電量的計(jì)算水電站的出力和發(fā)電量的計(jì)算水電站的出力和發(fā)電量的計(jì)算gtQHP81. 9理論出力KQHQHP81. 9實(shí)際出力能量損失：能量損失： 1.HgH：損失水頭：損失水頭h，據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般為，據(jù)經(jīng)驗(yàn)，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(shù)。大中型水電站水電站出力系數(shù)。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(fā)電量的計(jì)算水電站的出力和發(fā)電量的計(jì)算 發(fā)電量：一定時(shí)段內(nèi)水電站發(fā)出的電能總量，單位為kWh TPE 水電站生產(chǎn)過(guò)程水電站生產(chǎn)過(guò)程 水能的基本要素是流量流量、水頭水頭。當(dāng)水具有一定的流量、水頭以后，我們說(shuō)水具有了一定的能量。 N=9.81QH 由此可知發(fā)電必須要具有水頭和流量1.2 水電站類(lèi)型水電站類(lèi)型水電站的基本類(lèi)型水電站的基本類(lèi)型 由P = 9.81QH可知，發(fā)電必須有流量和水頭。 形成水頭方式水電站的開(kāi)發(fā)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(diào)節(jié)能力分成： 無(wú)調(diào)節(jié)水電站、有調(diào)節(jié)水電站 一般壩后式水電站和混合式水電站都是有調(diào)節(jié)的；河床式和引水式水電站常是無(wú)調(diào)節(jié)的，或者只有較小的調(diào)節(jié)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(diǎn)有： 水頭取決于壩高。 引用流量較大，電站的規(guī)模也大，水能利用較充分，綜合利用效益高。 投資大，工期長(zhǎng)。 適用：河道坡降較緩，流量較大，并有筑壩建庫(kù)的條件。 1河床式電站 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 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(méi)，建低壩或閘。避免大量淹沒(méi)，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(wěn)定問(wèn)題；也有抗滑穩(wěn)定問(wèn)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(diǎn)：特點(diǎn)： 當(dāng)水頭較大時(shí)，廠房本身抵抗不了水的推力，將當(dāng)水頭較大時(shí)，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(kù)容較大，調(diào)節(jié)性能好。庫(kù)容較大，調(diào)節(jié)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(diǎn)：特點(diǎn)： 水頭相對(duì)較高，目前最大水頭已達(dá)水頭相對(duì)較高，目前最大水頭已達(dá)2000米以上。米以上。 引用流量較小，沒(méi)有水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流，水量利用率引用流量較小，沒(méi)有水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流，水量利用率較低，綜合利用價(jià)值較差。較低，綜合利用價(jià)值較差。 電站庫(kù)容很小，基本無(wú)水庫(kù)淹沒(méi)損失，工程量較電站庫(kù)容很小，基本無(wú)水庫(kù)淹沒(méi)損失，工程量較小，單位造價(jià)

6、較低。小，單位造價(jià)較低。 適用條件：適合河道坡降較陡，流量較小的山區(qū)性適用條件：適合河道坡降較陡，流量較小的山區(qū)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(lèi)型 無(wú)壓引水式(free flow)：引水道是無(wú)壓的 有壓引水式(pressure flow)：引水道是有壓的 1、引水式水電廠（無(wú)壓）1.無(wú)壓引水電站 引水建筑物是無(wú)壓的:渠道或無(wú)壓隧洞 主要建筑物：低壩，進(jìn)水口，沉沙池，引水渠(洞)，日調(diào)節(jié)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(diào)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(chǔ)能介質(zhì)，起調(diào)節(jié)作用。主要解決電力系統(tǒng)的調(diào)峰問(wèn)題； 建筑物組成包括：上下兩個(gè)水庫(kù)，用引水建筑物相連，蓄能電站廠房建在下水庫(kù)處，采用雙向機(jī)組 抽水蓄能和放水發(fā)電兩個(gè)過(guò)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(guò)壩建筑物：過(guò)船、過(guò)木、過(guò)魚(yú) 1.3水電站的組成建筑物 二、發(fā)電建筑物 進(jìn)水建筑物：進(jìn)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(diào)壓室 廠區(qū)樞紐：主廠房、副廠房、變電站、開(kāi)

8、關(guān)站等 1.洞式進(jìn)水口有壓進(jìn)水口的類(lèi)型及適用條件 2.墻式進(jìn)水口 3.塔式進(jìn)水口1.4 水電站組成水電站組成水工建筑物水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)油水汽三大輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)繼電保護(hù)安全自動(dòng)化裝置配電裝置直流系統(tǒng)廠用電系統(tǒng)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(kù)，積蓄水量，抬高水位、集中落差，造成水力發(fā)電的基本條件流量、水頭。水庫(kù)參數(shù) 庫(kù)容：108.77萬(wàn)m3 最大閘高為17.00m 閘頂高程為1782.0m 閘（壩）頂總長(zhǎng)為114.00m 水庫(kù)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(kù)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(duì)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(jìn)入引水隧洞。u附加設(shè)備：攔污柵、工作閘門(mén)、檢修閘門(mén)、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(jìn)入壓力管道u工作閘門(mén)開(kāi)啟、關(guān)閉進(jìn)水口u檢修閘門(mén)用于檢修工作閘門(mén)u檔沙坎攔截泥沙輸水建筑物 輸水建筑物由引水隧洞、調(diào)壓井和壓力管道等組成 阻抗式調(diào)壓井定義：在圓筒式調(diào)壓井的底部設(shè)置阻力孔并與隧洞及壓力鋼管連接的調(diào)壓調(diào)壓井。 調(diào)壓井的作用 由于發(fā)電站的引水管道較長(zhǎng)，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行中突然甩負(fù)荷關(guān)閉導(dǎo)葉時(shí)，由于水流的慣性作用，

10、有很大的水錘效應(yīng)，易損毀發(fā)電設(shè)備，如無(wú)調(diào)壓井，水錘會(huì)擊毀導(dǎo)水葉和其它過(guò)流部件。 調(diào)壓井的作用A、讓水錘有一個(gè)釋放的通道，以減小過(guò)流部件的壓力及水位波動(dòng)，平穩(wěn)水頭。調(diào)壓井的作用 B、阻擋雜物進(jìn)入壓力水管和水輪機(jī)。調(diào)壓井中的流速較低，可以使泥沙沉降。 C、在調(diào)壓井中設(shè)置快速閘門(mén)，可以對(duì)壓力鋼管進(jìn)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(shí)可以用來(lái)排泥沙及其漂浮物等。引水電站水流路徑水庫(kù)進(jìn)水口壓力隧洞調(diào)壓井壓力鋼管蝶閥蝸殼水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪尾水低水頭軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪高水頭軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基礎(chǔ)尾水管泄水錐輪葉轉(zhuǎn)輪體轉(zhuǎn)輪室底環(huán)蝸殼座環(huán)導(dǎo)葉支持蓋頂蓋導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)受油器永磁機(jī)上

11、機(jī)架上擋風(fēng)板定子轉(zhuǎn)子下?lián)躏L(fēng)板推力軸承下風(fēng)罩推力支架柱段推力支架錐段空冷器1.6 勵(lì)磁系統(tǒng) 勵(lì)磁系統(tǒng)：提供發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流的裝置，包括所有調(diào)節(jié)與控制元件，還有磁場(chǎng)放電或滅磁裝置及保護(hù)裝置 勵(lì)磁系統(tǒng)由功率單元、調(diào)節(jié)單元、滅磁單元組成。勵(lì)磁系統(tǒng)作用 維持發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)電壓水平； 并列運(yùn)行機(jī)組間合理分配無(wú)功負(fù)荷； 提高發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)定極限； 提高系統(tǒng)動(dòng)穩(wěn)水平； 發(fā)電機(jī)故障時(shí)快速滅磁。1.7 調(diào)速系統(tǒng) 調(diào)速系統(tǒng)：根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差的檢測(cè)以開(kāi)關(guān)水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)控制進(jìn)入水輪機(jī)的流量來(lái)調(diào)節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速和出力的設(shè)備。 調(diào)速系統(tǒng)作用 未并網(wǎng)前：調(diào)整機(jī)組轉(zhuǎn)速； 并網(wǎng)后：通過(guò)調(diào)整導(dǎo)葉開(kāi)度調(diào)整機(jī)組有功出力、有功功率的成組調(diào)節(jié)

12、分配并列運(yùn)行的各機(jī)組之間的負(fù)荷； 正常開(kāi)停機(jī)； 電氣事故情況下緊急關(guān)閉導(dǎo)葉，以防止事態(tài)擴(kuò)大。電壓頻率相位1.8 油水汽三大輔助系統(tǒng)油系統(tǒng)：水電站油主要分透平油和絕緣油。透平油主要作用：潤(rùn)滑、散熱、液壓操作絕緣油主要作用：絕緣、散熱、滅弧。水系統(tǒng)：主要用于機(jī)組各軸承，定子空冷器冷卻、主變冷卻。油水汽三大輔助系統(tǒng) 氣系統(tǒng)：分為中壓氣（4.0Mpa）和低壓氣（0.7Mpa） 中壓氣作用：用于調(diào)速器壓油裝置 低壓氣作用：機(jī)組剎車(chē)制動(dòng)、檢修密封、吹掃用氣、風(fēng)動(dòng)工具用氣、調(diào)相用氣、空氣斷路器及氣動(dòng)裝置的隔離開(kāi)關(guān)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(lán)進(jìn)水管； 綠排水管； 黑排污管； 白壓縮空氣管。 1.9 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)，通過(guò)開(kāi)放、模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水電廠生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)，的一種系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括：現(xiàn)在LCU單元、上位機(jī)等組成，軟件（南瑞EC2000，、中水科H9000），各傳感器等。 特點(diǎn)：計(jì)算速度快、精度高、存貯量大等優(yōu)點(diǎn)。 2.0 繼電保護(hù) 繼電保護(hù)：對(duì)運(yùn)行中電力系統(tǒng)的設(shè)備和線路，在一定范圍內(nèi)經(jīng)常監(jiān)測(cè)有無(wú)發(fā)生異常或事故情況，并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置。 繼電保護(hù)要求：可靠性、選擇性、速動(dòng)性、靈敏性 主要作用是：防止電力系統(tǒng)事故的發(fā)生和發(fā)展，限制事故的影響及范圍，保證電能質(zhì)量并提高供電的可靠性。2.1 配電裝置 發(fā)電廠和變電所電氣主接線中，所裝開(kāi)關(guān)電器、載流導(dǎo)體以及保護(hù)和測(cè)量電器等設(shè)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(fā)電廠和變電所