水電站組成和生產(chǎn)過(guò)程.ppt

1、水電站組成和生產(chǎn)過(guò)程,我國(guó)水資源情況 我國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家。淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的14、美國(guó)的15，在世界上名列121位，是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。,我國(guó)水資源情況,我國(guó)水能資源6.76億kw，其中可開(kāi)發(fā)利用的約為3.79億kw。均居世界首位。,引入,水電廠像其他工廠一樣，要完成生產(chǎn)，需要原料，加工設(shè)備，并通過(guò)對(duì)加工設(shè)備的操作控制，使之加工出所需要的產(chǎn)品。 對(duì)水電廠而言，其原料是水，基本加工設(shè)備是水輪發(fā)電機(jī)組，輸出產(chǎn)品是電能，下面就讓我們一起來(lái)了解一下水電廠

2、是如何實(shí)現(xiàn)由水變電這一生產(chǎn)工程的。,電力生產(chǎn)的特點(diǎn),l）電力生產(chǎn)的同時(shí)性 發(fā)電、輸電、供電是同時(shí)完成的,電能不能大量?jī)?chǔ)存,必須用多少,發(fā)多少。 2）電力生產(chǎn)的整體性 發(fā)電廠、變壓器、高壓輸電線路、配電線路和用電設(shè)備在電網(wǎng)中形成一個(gè)不可分割的整體,缺少任一環(huán)節(jié),電力生產(chǎn)都不可能完成,相反,任何設(shè)備脫離電網(wǎng)都將失去意義。 3）電力生產(chǎn)的快速性 電能輸送過(guò)程迅速,其傳輸速度與光速相同, 達(dá)到每秒30萬(wàn)公里,即使相距幾萬(wàn)公里,發(fā)、供、用都是在一瞬間實(shí)現(xiàn)。 4）電力生產(chǎn)的連續(xù)性 電能的質(zhì)量需要實(shí)時(shí)、連續(xù)的監(jiān)視與調(diào)整。 5）電力生產(chǎn)的實(shí)時(shí)性 電網(wǎng)事故發(fā)展迅速,涉及面大,需要實(shí)時(shí)安全監(jiān)視。 6）電力生產(chǎn)的隨

3、機(jī)性： 由于負(fù)荷變化、異常情況及事故發(fā)生的隨機(jī)性，電能質(zhì)量的變化是隨機(jī)的，因此，在電力生產(chǎn)過(guò)程中，需要實(shí)時(shí)調(diào)度，并需要實(shí)時(shí)安全監(jiān)控系統(tǒng)隨時(shí)跟蹤隨機(jī)事件，以保證電能質(zhì)量及電網(wǎng)安全運(yùn)行。,水電站生產(chǎn)過(guò)程,原料,加工設(shè)備,對(duì)設(shè)備的控制,產(chǎn)品,水,水輪發(fā)電機(jī)組,控制系統(tǒng),電能,水電站生產(chǎn)過(guò)程,水,主閥,水輪機(jī),發(fā)電機(jī),電能,河流：攔河筑壩、引水,快速閘門、蝶閥、球閥,水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能,電能送入電力市場(chǎng),水電站生產(chǎn)的特點(diǎn),水電廠 火電廠 1、一次能源儲(chǔ)備 水量?jī)?chǔ)存燃料儲(chǔ)存 2、機(jī)組啟動(dòng)速度 快慢 3、負(fù)荷增減速度 快慢 4、系統(tǒng)中的作用 調(diào)頻、調(diào)峰、調(diào)壓基荷、電壓支撐 5、運(yùn)行成本 低

4、（建設(shè)成本高）高 6、距離負(fù)荷中心 遠(yuǎn)一般較近 7、季節(jié)的影響 大小,水電站能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,水流沖擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，將水能轉(zhuǎn)換為水輪機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能并通過(guò)大軸傳遞給發(fā)電機(jī)。 發(fā)電機(jī)通過(guò)電磁感應(yīng)原理將大軸上的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能 發(fā)電機(jī)工作的基本原理電磁感應(yīng)原理 導(dǎo)線切割磁力線將感生電勢(shì)，閉合導(dǎo)線將便有了電流。 電樞繞組龐大，故工程上采用磁力線移動(dòng)去切割固定不動(dòng)的電樞繞組； 磁力線由電磁鐵產(chǎn)生，為了得到電磁鐵，必先得到直流電源勵(lì)磁,水輪發(fā)電機(jī)組將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的物理過(guò)程,當(dāng)定子繞組流過(guò)三相交流電以后產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速（發(fā)電機(jī)的頻率及磁極對(duì)P數(shù)確定后，同步轉(zhuǎn)速即已確定N=60

5、f/p），這個(gè)磁極與轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生相互作用力，二者之間的角度決定了力的大?。òl(fā)出有功負(fù)荷的大小）和性質(zhì)（發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)）,水電站能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,發(fā)電機(jī),空轉(zhuǎn),空載,發(fā)電,水能機(jī)械能,機(jī)械能電能,電能送出,水電站生產(chǎn)過(guò)程,定義：水電站是利用水能資源發(fā)電的場(chǎng)所，是水、機(jī)、電的綜合體。將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施 。,水電站生產(chǎn)過(guò)程,水能的基本要素是流量、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,水電站生產(chǎn)過(guò)程,但是水流的水頭沿天然河流沿程分布時(shí)，我們無(wú)法使用，需要將水頭集中以后才利于我們使用。按集中水頭的方法，可以將水電廠分為

6、三種類型：,水電站類型,壩式水電廠 就是攔河筑壩集中水頭，又可以分為河床式和壩后式。 優(yōu)點(diǎn)：有調(diào)節(jié)能力和可以綜合用。 缺點(diǎn)：水淹面積大；泥沙淤積。,壩后式水電站,水電站類型,引水式水電廠是用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站。 引水方式：明渠、無(wú)壓遂洞、有壓遂洞 缺點(diǎn)：無(wú)調(diào)節(jié)能力，屬?gòu)搅魇健?引水式水電廠（有壓）,引水式水電廠（無(wú)壓）,水電站類型,混合式水電站將上兩種形式相結(jié)合。是由壩和引水道分別集中一部分水頭，電站的總水頭等于這兩部分之和。,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)

7、,水工建筑物,擋水建筑物 引水建筑物 輸水建筑物 泄水建筑物,擋水建筑物,擋水建筑物就是大壩。 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。,擋水建筑物型式,大壩,土壩,混凝土重力壩,拱壩,支墩壩,堆石壩,引水建筑物,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。 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。 附加設(shè)備：攔污柵、工作閘門、檢修閘門、檔沙坎。,引水建作用,攔污柵攔截雜物，避免使其進(jìn)入壓力管道 工作閘門開(kāi)啟、關(guān)閉進(jìn)水口 檢修閘門用于檢修工作閘門 檔沙坎攔截泥沙,

8、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，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，可以對(duì)壓力鋼管進(jìn)行檢修。,泄水建筑物,泄水建筑物：用以宣泄洪水及其他多余水量的建筑

9、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,水輪發(fā)電機(jī)組,水輪發(fā)電機(jī)組：實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的裝置。 發(fā)電機(jī)的分類 （1）同步異步 （2）立軸橫軸 （3）懸式傘式 發(fā)電機(jī)的損耗和散熱 銅損、鐵損、機(jī)械損耗、附加損耗，風(fēng)冷、氫冷、水冷。 水輪機(jī)分類 （1）沖擊式水輪機(jī)（利用水流的動(dòng)能來(lái)做功）：水斗、斜擊、雙擊。 （2）反擊式水輪機(jī)（利用水流的壓能和部分動(dòng)能來(lái)做功），葉片正反面的壓力差：軸流、混流、斜流、貫流。 （3）可逆式水輪機(jī)：混流、軸流、斜流。,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

10、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。,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)速器用來(lái)控制液壓接力器的動(dòng)作，通過(guò)改變搭接在水輪機(jī)周圍的導(dǎo)葉的開(kāi)度這一途徑來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)水量或切斷水流。 流量的調(diào)節(jié)過(guò)程為：調(diào)節(jié)命令調(diào)速器液壓接力器導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉開(kāi)度改別進(jìn)水量改別,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

11、功出力、有功功率的成組調(diào)節(jié)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,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),油水汽三大輔助系統(tǒng),氣系統(tǒng)：分為中壓氣和低壓氣 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,紅壓力油管、加油管； 黃排油管；

12、橙消防水管； 藍(lán)進(jìn)水管； 綠排水管； 黑排污管； 白壓縮空氣管。,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。 特點(diǎn)：計(jì)算速度快、精度高、存貯量大等優(yōu)點(diǎn)。,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?；蚴鹿是闆r，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。,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)電廠和變電所的重要組成部分。 包括：斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器、母線、電纜、高壓熔斷器。