水力發(fā)電原理與設(shè)備圖文

1、水力發(fā)電原理與設(shè)備圖文水力發(fā)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(shù)可開發(fā)量5.42億千瓦、經(jīng)濟可開發(fā)量4.02億千瓦，按技術(shù)可開發(fā)量至今僅開發(fā)利用20%。截止2005年底，我國發(fā)電裝機達到50841億千瓦。其中，水電11652萬千瓦，占22.9%。以技術(shù)可開發(fā)量5.42億千瓦為基數(shù)，中國目前水電資源開發(fā)程度不足25%。與世界水電開發(fā)先進水平相比，存在著巨大的差距。加快水電資源開發(fā)，是提高中國水能資源利用效率的迫切需要，水電開發(fā)的前景是極其廣闊的。Part 1 水力發(fā)電 系統(tǒng)圖 水力發(fā)電水力發(fā)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

2、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(zhuǎn)換成水輪機之動能，再以水輪機為原動力，推動之位能轉(zhuǎn)換成水輪機之動能，再以水輪機為原動力，推動發(fā)電機發(fā)電機產(chǎn)生產(chǎn)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(zhuǎn)動，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，如果在水輪轉(zhuǎn)動，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C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(fā)電機發(fā)電機) )隨著水輪機轉(zhuǎn)動便可發(fā)出電來，這時機械能又轉(zhuǎn)變隨著水輪機轉(zhuǎn)動便可發(fā)出電來，這時機械能又轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。水力發(fā)電在某種意義上講是水的位能轉(zhuǎn)變成機械能，再轉(zhuǎn)變成電能的過為電能。水力發(fā)電在某種意義上講

3、是水的位能轉(zhuǎn)變成機械能，再轉(zhuǎn)變成電能的過程。因程。因水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠所發(fā)出的電力電壓較低，要輸送給距離較遠的用戶，就必須將所發(fā)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(jīng)過變壓器增高，再由空架輸電線路輸送到用戶集中區(qū)的變電所，最后降低電壓經(jīng)過變壓器增高，再由空架輸電線路輸送到用戶集中區(qū)的變電所，最后降低為適合家庭用戶、工廠用電設(shè)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(shè)備的電壓，并由配電線輸送到各個工廠及家庭。 Part 1 水力發(fā)電 水電常識 把天然水流蘊藏的力學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電方式。是水能利用的主要形式。天然水流所蘊藏的力學(xué)能稱為水力資源，是人類

4、可以利用的重要能源之一。在自然狀態(tài)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(shè)及發(fā)電過程 水電站是將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)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(tǒng)、發(fā)電廠房、機電設(shè)備等。水庫的高水位水經(jīng)引水系統(tǒng)流入廠房推動水輪發(fā)電機組發(fā)出電能，再經(jīng)升壓變壓器、開關(guān)站和輸電線路輸入電網(wǎng)。水力發(fā)電設(shè)備 水力發(fā)電主要是通過水頭的沖力來帶動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，再將機械能變?yōu)殡娔?，因此水輪機是水力發(fā)電最重要的設(shè)備，在水工設(shè)計中占據(jù)很高的地位。 水電安全由于水力發(fā)電廠大多建設(shè)中主要的河流上，水電站的安全直接關(guān)系到電站下游人民的生

5、命安全，不容忽視。水力發(fā)電廠安全性評價內(nèi)容包括生產(chǎn)設(shè)備、勞動安全和作業(yè)環(huán)境、安全管理三大方面。Part 1 水力發(fā)電 水力發(fā)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(diào)節(jié)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(shè)周期長。但水力發(fā)電效率高，發(fā)電成本低，機組啟動快，調(diào)節(jié)容易。由于利用自然水流，受自然條件的影響較大。水力發(fā)電往往是綜合利用水資源的一個重要組成部分，與航運、養(yǎng)殖、灌溉、防洪和旅游組成水資源綜合利用體系。 水力發(fā)電是再生能源，對環(huán)境沖擊較小。除可提供廉價電力外，還有下列之優(yōu)點:控制洪水泛濫、提供灌溉用水、

6、改善河流航運，有關(guān)工程同時改善該地區(qū)的交通、電力供供應(yīng)和經(jīng)濟，特別可以發(fā)展旅游業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖。美國田納西河的綜合發(fā)展計劃，是首個大型的水利工程，帶動整體的經(jīng)濟發(fā)展。Part 1 水力發(fā)電 水力發(fā)電的分類 按照水源的性質(zhì)，可分為：常規(guī)水電站，即利用天然河流、湖泊等水源發(fā)電。 抽水蓄能電站，利用電網(wǎng)負(fù)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(wǎng)負(fù)荷高峰時放水發(fā)電，尾水收集于下水庫 按水電站的開發(fā)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

7、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(fā)電 水力發(fā)電的歷史 1878 1878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福克斯河上，由一臺水車帶動兩臺直流發(fā)電機組成,裝機容量25kW,于1882年 9月30日發(fā)電。 歐洲第一座商業(yè)性水電站是意大利的特沃利水電站，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

8、省螳螂川上的石龍壩水電站始建于1910年7月，1912年發(fā)電，當(dāng)時裝機480kW，以后又分期改建、擴建，最終達6000kW。Part 1 水力發(fā)電 水工建筑物水工建筑物的作用水工建筑物的分類水工建筑物的構(gòu)成水工建筑物的特點水工建筑物的作用 控制和調(diào)節(jié)水流，防治水害. 開發(fā)利用水資源的建筑物。實現(xiàn)各項水利工程目標(biāo)的重要組成部分。1. 水工建筑物涉及許多學(xué)科領(lǐng)域，除基礎(chǔ)學(xué)科外，還與水力學(xué)、水文學(xué)、工程力學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、建筑材料 以及水利勘測、水利規(guī)劃、水利工程施工、水利管理等密切相關(guān)。它的設(shè)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

9、筑物 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(nèi)發(fā)揮作用的建筑物，如圍堰、導(dǎo)流隧洞、導(dǎo)流明渠等。按功能可分為通用性水工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。主要有擋水建筑物，如各種壩、堤和海塘；泄水建通用性水工建筑物。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

10、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、護岸、導(dǎo)流堤。、順壩、護岸、導(dǎo)流堤。 專門性水工建筑物。主要有水力發(fā)電專用建筑物，如前池、調(diào)壓室、壓專門性水工建筑物。主要有水力發(fā)電專用建筑物，如前池、調(diào)壓室、壓力水管、水電站廠房；灌溉和供水專用建筑物，如節(jié)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(jié)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(shè)施，如專用建筑物，如防波堤、碼頭、船塢、船臺

11、；過壩專用建筑物及設(shè)施，如船閘、升船機、筏道及魚道船閘、升船機、筏道及魚道 等。等。 水工建筑物的構(gòu)成及特點水工建筑物的主要特點是：水工建筑物的主要特點是： 受自然條件制約多，地形、地質(zhì)、水文、受自然條件制約多，地形、地質(zhì)、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(fù)雜，如擋水建筑物要承受相當(dāng)工作條件復(fù)雜，如擋水建筑物要承受相當(dāng)大的水壓力，由滲流產(chǎn)生的滲透壓力對建筑物大的水壓力，由滲流產(chǎn)生的滲透壓力對建筑物的強度和穩(wěn)定不利；泄水建筑物泄水時，對河的強度和穩(wěn)定不利；泄水建筑物泄水時，對河床和岸坡

12、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，需要妥善解決需要妥善解決施工導(dǎo)流施工導(dǎo)流、截流和施工期度汛，、截流和施工期度汛，此外，復(fù)雜地基的處理以及地下工程此外，復(fù)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(shù)都較復(fù)雜。施工技術(shù)都較復(fù)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(zāi)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(zāi)難。 Part 2 水工建筑物水工建筑物的構(gòu)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

13、、分洪閘； 進水建筑物，也稱取水建筑物，如進水閘、深式進水口、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(dǎo)流堤。Part 2 水工建筑物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(diào)壓室調(diào)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(jié)制閘節(jié)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(shè)施，如過壩設(shè)施，如船閘船閘、升船機升船機、放木放

14、木道道、筏道筏道及及魚道魚道等。等。 水工建筑物的構(gòu)成水工建筑物的構(gòu)成 有些水工建筑物的功能并非單一，難以嚴(yán)格區(qū)分其類型，如各種有些水工建筑物的功能并非單一，難以嚴(yán)格區(qū)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(fā)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(fā)電、灌溉、供水和航運等工程的重要組成部分。有時施工導(dǎo)流隧洞可以與泄水或引水隧洞等結(jié)合。工導(dǎo)流隧洞可以與泄水或引水隧洞等結(jié)合。 Part 2 水工建筑物 水工建筑物的歷史 水工建筑物歷史悠久。早在公元前2900年，埃及就在尼羅河上

15、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(jīng)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(lián)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(shè)有引水式電站，裝機130萬kW 蘇聯(lián)的羅貢壩，高達335m，是20世紀(jì)80年代世界上最高的土石壩。 中國在巖溶地區(qū)成功地建成了高165m的烏江渡拱形重力壩，灌漿帷幕深達26

16、0m。Part 2 水工建筑物水輪機水輪機的作用水輪機的分類水輪機的構(gòu)成及特點水輪機調(diào)速器系統(tǒng)油、水、氣等輔助系統(tǒng)水輪機的作用水輪機是把水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)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(xiàn)年前后，中國就出現(xiàn)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(qū)動糧食加工器械。驅(qū)動糧食加工器械。 現(xiàn)代水輪機則大多數(shù)安裝在現(xiàn)代水輪機則大多數(shù)安裝在水電站水電站內(nèi)，用來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在水電站中，內(nèi)，用來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在水電站中，上游水庫中的水經(jīng)引水管引向水輪機，上游水庫中的水經(jīng)引水管引向水輪機，推動水輪機轉(zhuǎn)輪旋

17、轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。推動水輪機轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)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 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沖擊式水輪機和反擊式水輪機沖擊式水輪機和反擊式水輪機兩大類。兩大類。 沖擊式水輪機的轉(zhuǎn)輪受到?jīng)_擊式水輪機的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過程水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力不變，主要是動中水流的壓力不變，主要是動能的轉(zhuǎn)換；能的轉(zhuǎn)換； 反擊式水輪機的轉(zhuǎn)輪在水反擊式水輪機的轉(zhuǎn)輪在水中受到

18、水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，中受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力能和動工作過程中水流的壓力能和動能均有改變，但主要是壓力能能均有改變，但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。的轉(zhuǎn)換。沖擊式示意圖反擊式示意圖Part 3 水輪機沖擊式水輪機按水流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(jié)構(gòu)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(dāng)水斗節(jié)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(fù)荷發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)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(fù)荷變化的影響較小，效率曲線比較平緩，最高效率

19、超過91。沖擊式水輪機外形水輪機內(nèi)部構(gòu)造Part 3 水輪機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(dǎo)水機構(gòu)，軸向流出轉(zhuǎn)輪； 在軸流式水輪機中，水流徑向進入導(dǎo)葉，軸向進入和流出轉(zhuǎn)輪； 在斜流式水輪機中，水流徑向進入導(dǎo)葉而以傾斜于主軸某一角度的方向流進轉(zhuǎn)輪，或以傾斜于主軸的方向流進導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪； 在貫流式水輪機中，水流沿軸向流進導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪。 軸流式、貫流式和斜流式水輪機按其結(jié)構(gòu)還可分為定槳式和轉(zhuǎn)槳式。定槳式的轉(zhuǎn)輪葉片是固定的；轉(zhuǎn)槳式的轉(zhuǎn)輪葉片可以在運行中繞葉片軸轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)水頭和負(fù)荷的變化。 典型混流式機組幾種轉(zhuǎn)輪形式Part 3 水輪機 各種類型的反擊式

20、水輪機都設(shè)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、固定導(dǎo)葉和活動導(dǎo)葉組成。蝸殼的作用是把水流均勻分布到轉(zhuǎn)輪周圍。當(dāng)水頭在40米以下時，水輪機的蝸殼常用鋼筋混凝土在現(xiàn)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(nèi)部形狀安裝現(xiàn)場Part 3 水輪機 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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dāng)負(fù)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(shè)有尾水管，其作用是：回收轉(zhuǎn)輪出口處水流的動能；把水流排向下游；當(dāng)轉(zhuǎn)輪的安裝位置

21、高于下游水位時，將此位能轉(zhuǎn)化為壓力能予以回收。對于低水頭大流量的水輪機，轉(zhuǎn)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(dǎo)水機構(gòu)過程示意圖Part 3 水輪機引水機構(gòu)水輪機蝸殼整機示意圖導(dǎo)水機構(gòu)水導(dǎo)葉工作機構(gòu)轉(zhuǎn)輪泄水機構(gòu)尾水管調(diào)速器飛輪發(fā)電機Part 3 水輪機發(fā)電示意圖Part 3 水輪機 水輪機調(diào)速器系統(tǒng) 調(diào)速器調(diào)速器 國民經(jīng)濟各部門對電能生產(chǎn)的要國民經(jīng)濟各部門對電能生產(chǎn)的要求：（求：（1）供電可靠性；（）供電可靠性；（2）保證）保證電能質(zhì)量（電能質(zhì)量的指標(biāo)頻率和電電能質(zhì)量（電能質(zhì)量的指標(biāo)頻率和電壓）。壓）。 調(diào)速器的主要作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機調(diào)速器的主要作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機頻率和有

22、功負(fù)荷。頻率和有功負(fù)荷。 具體說，水輪機調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，具體說，水輪機調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，就是根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的變化，不斷地相就是根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的變化，不斷地相應(yīng)調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機組有功功率的輸出，應(yīng)調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機組有功功率的輸出，以維持機組轉(zhuǎn)速或頻率在規(guī)定范圍內(nèi)。以維持機組轉(zhuǎn)速或頻率在規(guī)定范圍內(nèi)。外形圖1外形圖2Part 3 水輪機 水輪機調(diào)速器的類型： 根據(jù)水輪機類型的不同，有單調(diào)和雙調(diào)兩種。 （1）混流式、軸流定漿式、和貫流定漿式都是靠導(dǎo)水機構(gòu)調(diào)節(jié)進入水輪機的流量，為單調(diào)。 （2）轉(zhuǎn)漿式、斜流式機組，除有除有調(diào)節(jié)流量的導(dǎo)水機構(gòu)外，還有按導(dǎo)葉開度和水頭變化而改變轉(zhuǎn)輪葉片轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)機構(gòu)，可使水輪按最優(yōu)效率

23、運行。有兩套調(diào)節(jié)機構(gòu)，為雙調(diào)。調(diào)節(jié)對象為水導(dǎo)葉調(diào)節(jié)對象沖擊式機組的調(diào)節(jié)對象為噴針開度Part 3 水輪機沖擊式的流量調(diào)節(jié)不是采用導(dǎo)葉式，而是利用噴嘴和噴針相對位置的改變，以調(diào)節(jié)沖向水輪機轉(zhuǎn)輪射流的大小。 為了防止高水頭、長管道在調(diào)節(jié)時引起的管道水錘，噴針的關(guān)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(dāng)線路或設(shè)備發(fā)生故障，發(fā)電機需甩掉部分和全部負(fù)荷而要快速調(diào)節(jié)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(nèi)的噴針便按規(guī)定的速度移到相應(yīng)的位置.工作示意圖執(zhí)行機構(gòu)Part 3 水輪機 油、水、氣系統(tǒng)油系統(tǒng) 油系統(tǒng)是水電站必不可少的輔助系統(tǒng)之一，它分為透平油和絕

24、緣油。油系統(tǒng)的配置視水電站的規(guī)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(diào)速系統(tǒng)液壓操作及立式機組的電站中還有開機前頂轉(zhuǎn)子之用。水系統(tǒng)水系統(tǒng)主要作為水冷式發(fā)電機的冷卻循環(huán)用水，用冷水來帶走發(fā)電機產(chǎn)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(tǒng) A 用于開機之前頂起轉(zhuǎn)子. B 用于機組檢修和清掃工作 . C 在調(diào)速器系統(tǒng)中創(chuàng)造適合的油氣比例，用于操作和自動控制.Part 3 水輪機發(fā)電機發(fā)電機的工作原理（作用）發(fā)電機的結(jié)構(gòu)（構(gòu)成）發(fā)電機的基本參數(shù)發(fā)電機的勵磁系統(tǒng) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子中由勵磁電流產(chǎn)生的按正弦分布的旋轉(zhuǎn)磁場切割定子三相對稱繞組定

25、子三相繞組中產(chǎn)生三相正弦交變電動勢定子三相繞組與負(fù)載連通后，電路在電動勢的作用下有電流通過向負(fù)載輸出電能。Part 4 發(fā)電機 水輪發(fā)電機時指以水輪機為原動機水輪發(fā)電機時指以水輪機為原動機將水能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機。水流經(jīng)將水能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機。水流經(jīng)過水輪機時，將水能轉(zhuǎn)換成機械能，過水輪機時，將水能轉(zhuǎn)換成機械能，水輪機的轉(zhuǎn)軸又帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，水輪機的轉(zhuǎn)軸又帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，將機械能轉(zhuǎn)換成電能而輸出。是水電將機械能轉(zhuǎn)換成電能而輸出。是水電站生產(chǎn)電能的主要動力設(shè)備。站生產(chǎn)電能的主要動力設(shè)備。水輪發(fā)電機由水輪機驅(qū)動。它的轉(zhuǎn)子短粗，機組的起動、并水輪發(fā)電機由水輪機驅(qū)動。它的轉(zhuǎn)子短粗，機組的起動、并

26、網(wǎng)所需時間較短，運行調(diào)度靈活網(wǎng)所需時間較短，運行調(diào)度靈活 發(fā)電機發(fā)電機工作原理交流電的產(chǎn)生交流電源頻率的測量水輪發(fā)電機水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)速將決定發(fā)出的交的轉(zhuǎn)速將決定發(fā)出的交流電的頻率，為保證這個頻率的穩(wěn)定，就流電的頻率，為保證這個頻率的穩(wěn)定，就必須穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。為了穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，可必須穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。為了穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，可采用閉環(huán)控制的方式對原動機（水輪機）采用閉環(huán)控制的方式對原動機（水輪機）轉(zhuǎn)速進行控制，即將發(fā)出的交流電的頻率轉(zhuǎn)速進行控制，即將發(fā)出的交流電的頻率信號采樣，并將其反饋到控制水輪機導(dǎo)葉信號采樣，并將其反饋到控制水輪機導(dǎo)葉開合角度的控制系統(tǒng)中，去控制水輪機的開合角度的控制系統(tǒng)中，去控制水輪機的

27、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(fā)電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定了。發(fā)電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定了。 Part 4 發(fā)電機 發(fā)電機的結(jié)構(gòu)（構(gòu)成）發(fā)電機的結(jié)構(gòu)（構(gòu)成）Part 4 發(fā)電機 機組的布置形式 水輪發(fā)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(fā)電機組和貫流式機組。 立式水輪發(fā)電機按導(dǎo)軸承支持方式又分為懸式和傘式兩種。 傘式水輪發(fā)電機按導(dǎo)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(fā)電機的穩(wěn)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(fā)電機一般用

28、于轉(zhuǎn)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(fā)電機 發(fā)電機的結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機由轉(zhuǎn)子、定子、機架、推力軸承、水輪發(fā)電機由轉(zhuǎn)子、定子、機架、推力軸承、導(dǎo)軸承、冷卻器、制動器等主要部件組成。定子導(dǎo)軸承、冷卻器、制動器等主要部件組成。定子主要由機座、鐵芯和繞組等部件組成。定子鐵芯主要由機座、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(jié)構(gòu)。體和分瓣結(jié)構(gòu)。 水輪發(fā)電機冷卻方式一般采用密閉水輪發(fā)電機冷卻方式一般采用密閉循環(huán)空氣冷卻。特大容量機組傾向于循環(huán)空氣冷卻。特大容量機組傾向于以水作為冷

29、卻介質(zhì)，直接冷卻定子。以水作為冷卻介質(zhì)，直接冷卻定子。如同時冷卻定子和轉(zhuǎn)子則為雙水內(nèi)冷如同時冷卻定子和轉(zhuǎn)子則為雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機組。水輪發(fā)電機組。定子部分轉(zhuǎn)子部分Part 4 發(fā)電機 水輪發(fā)電機水輪發(fā)電機銘牌上標(biāo)示的主要參數(shù)有型號、容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速各銘牌上標(biāo)示的主要參數(shù)有型號、容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速各溫升。標(biāo)示的型號以定子鐵芯外徑、磁極個數(shù)及額定容量等用一定的格式排列溫升。標(biāo)示的型號以定子鐵芯外徑、磁極個數(shù)及額定容量等用一定的格式排列表示的；而標(biāo)示的容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速和溫升等都是該臺發(fā)電機的額定值。表示的；而標(biāo)示的容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速和溫升等都是該臺發(fā)電機的額定值。即能保證發(fā)電機正

30、常連續(xù)運行的最大限值。即能保證發(fā)電機正常連續(xù)運行的最大限值。 型號：型號：國產(chǎn)發(fā)電機型號的含義是國產(chǎn)發(fā)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(nèi)冷，為立式水內(nèi)冷，SFW為臥式，為臥式，SFG為貫流式水輪發(fā)電機，為貫流式水輪發(fā)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(shù)；個框為磁極個數(shù)；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(fā)電機基本參數(shù)Part 4 發(fā)電機 額定電壓：額定電壓：常用符號常用符號Ue表示，系指發(fā)電機正常運行時

31、長期安全工作的最表示，系指發(fā)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(fā)電機正常工作連續(xù)運行的最大工作表示，系指發(fā)電機正常工作連續(xù)運行的最大工作電流，即指額定情況下發(fā)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(fā)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(fā)電機在額定運行情況下輸出的有功功表示，指發(fā)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(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速：常用符號常用符號Ne表示，轉(zhuǎn)子正常運

32、行時的轉(zhuǎn)速，單位為表示，轉(zhuǎn)子正常運行時的轉(zhuǎn)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(fā)電機某部分的最高溫度與額定冷卻介質(zhì)表示，指發(fā)電機某部分的最高溫度與額定冷卻介質(zhì)溫度差值，額定溫升的確定與發(fā)電機絕緣的等級以及測量溫度的方法有關(guān)，溫度差值，額定溫升的確定與發(fā)電機絕緣的等級以及測量溫度的方法有關(guān)，我國規(guī)定的額定冷卻介質(zhì)溫度為我國規(guī)定的額定冷卻介質(zhì)溫度為40。 額定頻率：額定頻率：我國規(guī)定的額定頻率為我國規(guī)定的額定頻率為50Hz。 Part 4 發(fā)電機 發(fā)電機勵磁系統(tǒng) 勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)供給發(fā)電機勵磁電流的直流電源及其附屬部件，統(tǒng)稱為水輪發(fā)電機的供給發(fā)電機勵磁電流的直流電

33、源及其附屬部件，統(tǒng)稱為水輪發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)是水輪發(fā)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(tǒng)。勵磁系統(tǒng)是水輪發(fā)電機的重要組成部分，它的特性好壞直接影響到同步發(fā)電機運行的可靠性和穩(wěn)定性。其主要作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓和無功功率。具體說，發(fā)電機運行的可靠性和穩(wěn)定性。其主要作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓和無功功率。具體說，在電力系統(tǒng)中，自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的主要作用有以下幾種：在電力系統(tǒng)中，自動調(diào)節(jié)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(xiàn)并列運行機組間無功功率的合理分配；現(xiàn)并列運行機組間無功功率的合理分配；提高電力系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性及輸電線路提高電力系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性及輸電線

34、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(fā)電機突限制水輪發(fā)電機突然甩負(fù)荷時電壓上升；然甩負(fù)荷時電壓上升；根據(jù)電力系統(tǒng)需要，實現(xiàn)對同步發(fā)電機不同的勵磁控制方根據(jù)電力系統(tǒng)需要，實現(xiàn)對同步發(fā)電機不同的勵磁控制方式。式。由勵磁系統(tǒng)供給發(fā)電機Part 4 發(fā)電機 勵磁系統(tǒng)外形圖勵磁調(diào)節(jié)柜勵磁功率柜Part 4 發(fā)電機 電氣運行知識電力系統(tǒng)運行的基本要求電氣運行組織電氣運行技術(shù)電力調(diào)度附：典型技術(shù)性問答Part 5 電氣運行知識 電力系統(tǒng)的運行必須滿足下列基本要求：保證完成國家的生產(chǎn)計劃（發(fā)電量和熱能供應(yīng)），滿足規(guī)定的最大負(fù)荷。保證

35、供電的可靠性。保證電能質(zhì)量。電壓和頻率應(yīng)在允許的范圍內(nèi)變化。保證運行的最大經(jīng)濟性。1.保證運行人員和設(shè)備的安全。電力系統(tǒng)運行基本要求什么叫電氣運行系統(tǒng)的運行指組成系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)都處于執(zhí)行其功能的狀態(tài)。系統(tǒng)運行中，由于電力負(fù)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(tǒng)的穩(wěn)定，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓與頻率的波動，從而影響系統(tǒng)電能的質(zhì)量，嚴(yán)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(tǒng)是一個有機的整體，系統(tǒng)中任一個重要設(shè)備運行情況的改變，均將影響整個電力系統(tǒng)。因此設(shè)置調(diào)度機構(gòu)和調(diào)度員來統(tǒng)一指揮電力系統(tǒng)的運行；值班調(diào)度員是系統(tǒng)運行中技術(shù)上的領(lǐng)導(dǎo)人。他直接對管轄系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電廠、變電所的運行領(lǐng)導(dǎo)人發(fā)

36、布指令。 發(fā)電廠中，燃料、鍋爐、汽機、化學(xué)和電氣都有值班人員，各班設(shè)有班長，同一個值內(nèi)負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)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(wù)電氣運行的主要任務(wù) 保證電力生產(chǎn)的安全運行和經(jīng)濟運行。電氣運行組織Part 5 電氣運行知識 電力系統(tǒng)的運行狀態(tài) 系統(tǒng)運行分為正常運行狀態(tài)與異常運行狀態(tài)。其中，正常狀態(tài)又分為安全狀態(tài)和警戒狀態(tài)；異常狀態(tài)又分為緊急狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)。電力系統(tǒng)運行包括了所有這些狀態(tài)及其相互間的轉(zhuǎn)移。各種運行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移需通過不同控制手段來實現(xiàn)。 電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線 按種類分為有功和無功負(fù)荷曲線，按

37、時間長短分為日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線，按描述負(fù)荷范圍分為用戶的、地區(qū)的和電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線電力系統(tǒng)的負(fù)荷 電力系統(tǒng)負(fù)荷是指電力系統(tǒng)所有用電設(shè)備消耗功率的綜合用電負(fù)荷；綜合用電負(fù)荷是指工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、市政生活等各方面消耗的功率之和；供電負(fù)荷是指電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷加上網(wǎng)損，即發(fā)電廠供出的負(fù)荷；發(fā)電負(fù)荷是指供電負(fù)荷再加上發(fā)電廠廠用電就是發(fā)電機應(yīng)發(fā)出的功率。電氣運行技術(shù)Part 5 電氣運行知識 系統(tǒng)調(diào)度電能生產(chǎn)、供應(yīng)、使用是在瞬間完成的，并需保持平衡。因此，它需要有一個統(tǒng)一的調(diào)度指揮系統(tǒng)。這一系統(tǒng)實行分級調(diào)度、分層控制。其主要工作有： 預(yù)測用電負(fù)荷； 分派發(fā)電任務(wù)，確定運行方式，安排運行計

38、劃； 對全系統(tǒng)進行安全監(jiān)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(diào)度Part 5 電氣運行知識 一調(diào)度管理調(diào)度管理：調(diào)度業(yè)務(wù)和專業(yè)管理。調(diào)度管轄：電網(wǎng)設(shè)備運行和操作指揮權(quán)限，簡稱調(diào)管。調(diào)度指令:調(diào)度機構(gòu)值班調(diào)度員對其下級值班調(diào)度員或調(diào)管廠站運行值班人員發(fā)布的有關(guān)運行和操作的指令。調(diào)度指令包括單項令、綜合令和逐項令。單項令：是指值班調(diào)度員下達的單一項目操作的調(diào)度指令。綜合令：是指值班調(diào)度員按照操作目的和要求，用標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語說明操作對象的起始和終結(jié)狀態(tài)以及注意事項的調(diào)度指令。受令人按照綜合令確定的操作規(guī)范和現(xiàn)場規(guī)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(fā)令人匯報。逐項令：是指值班調(diào)度員根據(jù)一定的邏輯關(guān)系，按照順序下達的調(diào)度指令。逐項令由一系列單項令組成。調(diào)度許可：值班調(diào)度員對下級值班調(diào)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 二、設(shè)備狀態(tài)一次設(shè)備狀態(tài)運行：是指設(shè)備或電氣系統(tǒng)帶有電