水電廠主要構(gòu)成和原理

水電廠主要構(gòu)成和原理2013年9月 昆明一、水力發(fā)電基本原理水力發(fā)電基本原理水力發(fā)電就是利用水力(具有水頭)推動水力機械(水輪機)轉(zhuǎn)動，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械),又轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋ＫΠl(fā)電在某種意義上講是水的勢能變成旋轉(zhuǎn)機械能，又變成電能的轉(zhuǎn)換過程。根據(jù)原理可推算出水力發(fā)電的出力公式如下：P=9.81ηHQP：出力單位：kW（千瓦）機組機端傳出的功率。H：水頭單位：m（米）作用在水輪機上的有效水頭，它等于水庫水位與下游水位之差（即：毛水頭）減去引水部分水頭損失，水頭損失△h，據(jù)經(jīng)驗，一般為Hg（毛水頭）的3%~10%，輸水道短取小值。Q：流量單位：m3/s（立方米/秒）水電廠水輪機的引用流量。η：水輪發(fā)電機組效率，包括水輪機的效率和發(fā)電機的效率，η不但與水輪機、發(fā)電機為簡化計算，令k=9.81η，則可把出力公式簡化為：P=kHQ；中小型水電站k=6.0~6.5。0.5kW萬～10kW為中型水電站，10萬～100萬kW為大型水電站，超過100萬kW的為巨型水電站。二、水電廠在電力系統(tǒng)中的作用水電廠在電力系統(tǒng)的主要作用有以下幾項：提供電能。是水電廠的主要任務。調(diào)峰。有調(diào)節(jié)能力的主力水電廠擔任。調(diào)頻。有水庫且調(diào)節(jié)能力較強的大型機組擔任，中國的頻率50±0.2Hz(4)調(diào)相。具備調(diào)相運行能力，可根據(jù)電網(wǎng)要求參與系統(tǒng)無功功率平衡。突然發(fā)生事故時，急需補充電量，常把水電廠的機組作為事故備用機組。足負荷需要。水電屬于清潔能源，根據(jù)水電的特點和在電力系統(tǒng)中的作用，運行方式一般遵循以下原則：充分利用水能。無調(diào)節(jié)能力的一般擔任基荷運行，主要是徑流電廠；有調(diào)節(jié)能力的電廠。行。豐水期則水電廠在基荷運行，火電廠最大限度參與調(diào)峰運行，最大限度減少棄水。合理分配負荷，盡量使水電機組在高效率區(qū)運行。水電機組一般避免在低水頭、低機組的安全運行和使用壽命。三、水電站組成部分及作用(壩)(()四大部分組成。主要組成部分有：水工建筑物、水力機械設備、發(fā)電設備、變電設備、配電設備、輸電設備和控制及輔助設備。——壩泄水建筑物——溢洪道、泄水孔、溢流壩、泄洪洞閘門——進水閘門、尾水閘門、溢洪道閘門用水建筑物——水電站進水引水建筑物（渠道或隧洞、壓力鋼管、進水口）和廠房水工建筑物的作用有的泄水建筑物還可以用來放空水庫或施工導流等尾水閘門主要是設備檢修時使用。用水建筑物的作用：可分為進水和引水建筑物，它包括進水口和引水道，其作用是將壩內(nèi)的水引到廠房供水輪發(fā)電機組使用。引水道可分為：渠道、隧洞（有壓和無壓一些引水式水電站在引水建筑物上還設有壓力前池、調(diào)壓室或調(diào)壓井等主廠房：用來安裝水輪發(fā)電機組及其輔助設備的廠房，以及組裝、檢修發(fā)電機組的裝配場。副廠房：安裝配電設備及其運行管理設施的廠房。副廠房一般包括水電站的運行、控制、試驗、管理用房，以及操作人員工作、生活的用房。主閥水輪機軸導軸承尾水管水力機械設備的作用（球閥、蝶閥）切斷水流；長時間停機時，關閉蝶閥，減少漏水量，節(jié)約水資源。水輪機：按安裝方式可分為立式、臥式；按水流能量轉(zhuǎn)換的特征，可分為反擊式（）和沖擊式（。反擊式：軸流式（H3~50：3~80、混流式H=30~700m斜流式H=40~200、貫流式～30）。沖擊式：適用于高水頭、小流量的小型機組，水斗式水輪機（切擊式40~2000般常用水頭范圍40~800、斜擊式水輪機50~400、雙擊式水輪機6~150。水輪機的組成部分及作用蝸殼：形成水力環(huán)量。座環(huán)：承受機組全部重量。底環(huán)及頂蓋：固定活動導葉并形成轉(zhuǎn)輪室。轉(zhuǎn)輪：水能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機械能?；顒訉~：控制水流量，達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和出力的目的。軸：傳遞機械能。尾水管：回收能量并導出水流。（三、發(fā)電機的組成部分及作用發(fā)電機主要組成部分定子、轉(zhuǎn)子、推力軸承、導軸承、軸、機架、冷卻器、制動器。定子：產(chǎn)生感應電勢。轉(zhuǎn)子：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。推力軸承：承受軸向水推力及機組轉(zhuǎn)動部件自重。導軸承：承受徑向水推力和控制擺度。軸：傳遞機械能。上機架：安裝推力軸承、上導軸承、集電環(huán)等。下機架：安裝下導軸承、制動器。冷卻器：軸承冷卻器用于冷卻軸承，空氣冷卻器用于冷卻發(fā)電機。制動器：停機時制動發(fā)電機，防止長時間低速旋轉(zhuǎn)損壞推力軸承。（四、變電設備的組成部分及作用變電設備組成油浸式變壓器：底座、鐘罩、油枕、鐵芯、繞組及散熱裝置等。干式變壓器：鐵芯、繞組、箱體及散熱裝置等。變電設備的作用變壓器：升高交流電壓或降低交流電壓。配電設備主要有：斷路器（開關、隔離開關（閘刀線等。配電設備的作用斷路器（開關：關合、承載、開斷運行回路正常電流、過載電流。隔離開關（閘刀明顯斷開標志。（五、配電設備的組成及作用電壓互感器PT100V。電流互感器C5A1A。避雷器：限制過電壓以保護電氣設備。母線：匯集、分配和傳送電能。導線：傳送電能。（六、輸電設備的組成及作用輸電設備的組成線路、鐵塔（電桿、避雷線等。輸電設備的作用鐵塔（電桿避雷線：保護架空輸電線路（七、控制設備的組成及作用控制設備主要有：勵磁裝置、調(diào)速裝置、繼電保護、同期裝置、自動裝置、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、直流系統(tǒng)等。控制設備的作用勵磁裝置：為發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流電建立磁場，控制發(fā)電機機端電壓或調(diào)整機組無功功率。調(diào)速裝置：控制機組轉(zhuǎn)速或調(diào)整機組有功功率。范圍，提高系統(tǒng)運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全、連續(xù)供電。（燈光熄滅準同期。自動裝置：完成一定功能的自動裝置。類型：重合閘裝置、低周啟動裝置、高周切機裝置。節(jié)、保護等功能，保證設備安全穩(wěn)定運行，按電力系統(tǒng)要求進行優(yōu)化運行GPSUPS、數(shù)據(jù)采集設備及通信設備等。直流系統(tǒng)：為開關設備的操作、二次設備提供可靠能源。直流系統(tǒng)組成：蓄電池、充電裝置、配電裝置。（八、輔助設備的組成及作用水電廠輔助設備的組成：水系統(tǒng)：技術供水、滲漏排水、檢修排水。油系統(tǒng)：絕緣油、潤滑油。氣系統(tǒng)：高壓氣、中壓氣、低壓氣。技術供水系統(tǒng)：器、主軸密封、水冷式變壓器、水冷式空氣壓縮機、深井泵潤滑水、消防用水等。技術供水水源：上游水庫（壓力鋼管或蝸殼、壩前取水技術供水的方式：自流供水、水泵供水、混合供水、射流泵供水。生產(chǎn)用水的排水、檢修排水、滲漏排水、廠區(qū)排水。油系統(tǒng)：潤滑油：透平油、空氣壓縮機油、