水电站综合自动化系统基础知识培训教材卢

西津（河床式）水电站
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西津（河床式）水电站平面布置图
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西津（河床式）水电站厂房横剖面图
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3、引水式水电站
引水式水电站的引水道较长，并用来集 中水电站的全部或相当大一部分水头。
根据引水道中的水流是有压流或明流， 又分为有压引水式水电站及无压引水式水 电站．这种水电站常见于流量小、坡降大 的河流中、上游或跨流域开发方案，最高 水头已达1767m（奥地利莱塞克水电站） ，我国广西天湖水电站最大静水头也达 1074m。
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一、水电站的类型
1、坝式水电站 2、河床式水电站 3、引水式水电站 4、储能水电站 5、虹吸式水电站
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1、坝式水电站
丹江口水电站
• 坝式水电站 靠坝来集中 水头 ；
• 水电站厂房 位于非溢流 坝坝趾处 。
• 如丹江口水 电站、三峡 水电站
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轴流定浆式水轮机工作原理
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轴流转浆式水轮机
• 转轮叶片可以转 动（双调），H 、N变化时，水 轮机具有较高的 效率。
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转浆式水轮机叶片
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斜流式水轮机
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贯流式水轮机结构图
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灯泡贯流式水轮机剖面图
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灯泡贯流式水轮机
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轴伸式贯流水轮机
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立式贯流式水轮机
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斜击式
冲
击
定桨式
式 轴流式 转桨式
20^300 3^70 3^80
定桨式
贯流式
反
转桨式
击
混流式
式
定桨式 斜流式
转桨式
小于20
小于20
5-200
30-700
40-120
40-120
比转速(r/min)
10-35(单喷嘴) 30^70
200^800 200^800 600-1000 600-1000 50^300 150^350 150^350
励磁变
将高压电变成 低压大电流，供 可控硅整流桥整 流成直流电，给 发电机转子励磁 （产生磁场）。
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整流变压器
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七、断路器
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断路器的作用和种类
一组高压线圈， 一组中压线圈， 一组低压线圈。
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站用变
供变电站、水电站 自身用电的变压器。
都是降压变压器。 1、110kV / 400V 2、35kV / 400V 3、10kV / 400V 4、6.3kV / 400V
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• 水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随工况变化而转动， 该种水轮机的特点是：斜流式水轮机一般都是转浆式，比 轴流式水轮机适应的水头较高，功率较大，效率也较高， 应用较广。 H=40~120m。
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斜流式水轮机工作原理
• 水流进出转轮叶片时均与水轮机主轴 成一倾斜角，故称为斜流式水轮机。
* 体积大，结构复杂 ，造价昂贵。
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五、变电站的基础知识
1、升压变电站 ： 将电压升高，升高到35kV、66kV、
110kV、220kV、330kV、500kV，用于远 距离传输电能；因为。高电压能减少传输 电能的损失； 2、降压变电站 ：
将电压降低，降低到10kV、6.3kV、 400V，供生产和生活使用。
• 结构：明杆式 、暗杆式
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闸阀的控制
• 控制：手动、电动（液压 的较少）
• 附属部件：与前面蝶阀相 同
• 结构简单，全开时水力 损失少，漏水量少；
• 外形尺寸大，重量大，动 水关闭时压力大，密封面 易磨损，要常更换。
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3、球阀
水斗式冲击水轮机
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冲击式水轮机的喷嘴
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斜击式水轮机
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双击式水轮机
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Biblioteka Baidu
水轮机的水头与比转速
类别
使用水头
小型
大、中型
水斗式
大于100 大于300
比转速：在lm水头下发出1kW功率时的转速
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三、水轮发电机
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发电机的原理
导体在 磁场中运 动，在导 体中会产 生电流。
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二极同步发电机
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四极同步发电机
35kV变电站
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110kV变电站
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变电站(用GIS组合电气 ）
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500kV变电站
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变电站
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六、电力变压器
• 水流径向流入转轮，轴向流出。 • 适用范围：H=30~700 m • 单机容量：几万kW~几十万kW • 优点：适用范围广，结构简单，
运行稳定，效率高，适用高水头 小流量电站。（刘家峡）
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混流式水轮机
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混流式水轮机的工作原理
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贯流式水轮机
• 水轮机的主轴装置成水平或倾斜。不设蜗 壳，水流直贯转轮。水流由管道进口到尾 水管出口都是轴向的。H<20m,小型河床电 站。
• 全贯流式： 发电机转子安装在转轮外缘。 优点：水力损失小，过流量大，结构紧凑 。
• 半贯流式： 轴伸式、竖井式、灯炮式。
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水轮发电机
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水轮发电机
立式 水轮发 电机
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水轮发电机
卧式水 轮发电机
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发电机的画法
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四、水电站的闸门
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蝶阀的控制
• 手动 、电动（小型） 、液压（大中型）
• 旁通阀：蝶阀为静水开 启，故设旁通阀先平压 ，即两边注满水。
• 空气阀：充水时，排出 空气用浮筒自行关阀； 排水时，补充空气用， 浮筒自行下降。
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2、闸阀
• 高水头用（ 100M以上）
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坝式水电站结构
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2、河床式水电站
• 位于河床内的水电站厂房本身起挡 水作用 ，从而成为集中水头的挡 水建筑物之一 ；
• 一般见于河流中、下游，水头较低 ，流量较大 ；
• 如广西西津水电站
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• 轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动， 进行双重调节（导叶开度、叶片角度）。适 用水头流量的变化，高效率区广，大中型电 站多采用。 H：3~80m。（葛洲坝：17万 kW、12.5万kW，Hr=27m）。
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轴流定浆式水轮机
• 叶片不能随工况的 变化而转动。改变 叶片转角时需要停 机进行。 结构简单 ，效率低。适用H、 Q变化不大的情况（ 工况较稳定）， H ：3~50m。
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导叶结构示意图
导叶
转盘
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导叶操作结构图
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轴流式水轮机
• 水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向 始终平行于主轴。
• 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动 。改变叶片转角时需要停机进行。 结构简单 ，效率低。适用H、Q变化不大的情况（工 况较稳定）， H：3~50m。
水电站综合自动化系统 基础知识培训教材-卢
2020/11/22
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一、水电站的类型； 二、水轮机的类型； 三、闸门的类型； 四、水轮发电机；
培 五、变压器（主变、厂用变、励磁变）； 训六、断路器； 内七、隔离开关； 容八、PT(TV)、CT(TA)；
九、调速器； 十、励磁系统； 十一、上位机系统； 十二、主接线图。
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闸门的类型
闸门主要有三种类型 ： 1、蝴蝶阀（蝶阀） 2、闸阀 3、球阀
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1、蝶阀
• 150M以下中低水头用 • 外形尺寸小，重量较轻
，价格便宜，操作力矩 小，启闭灵活，用于中 低水头，能有效控制机 组速率上升及减少水锤 效应； • 止水密封不严密，易漏 水，活门在水中有一定 阻力，容易引起气蚀。
• 晚上电能负荷 小，电能多， 用来抽水储能 ；
• 白天发电
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5、虹吸式水电站
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二、水轮机的类型
1、反击式 混流式 轴流式 斜流式 贯流式
2、 冲击式 水斗式 斜击式 双击式
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混流式水轮机
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变电站的组成
1、馈电线（进线、出线）和母线； 2、隔离开关（接地开关）有手动、电动两种； 3、断路器； 4、电力变压器（主变）； 5、站用变； 6、电压互感器TV（PT）、电流互感器TA（CT）； 7、电容器； 8、避雷器；
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冲击式水轮机
• 由喷管和转轮组成。水流 以自由水流的形式(P=Pa)冲击 转轮，利用水流动能(V方向、 大小改变)产生旋转力矩使转轮 转动。在同一时刻内，水流只 冲击着转轮的一部分，而不是 全部。
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冲击式水轮机
• (1)、水斗式：特点是由喷泉嘴出来的射流
沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功 。 适用H：100~2000m；使用最广泛（高 水头，小流量）。
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广西天湖水电站（引水式 ）
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有压引水式水电站示意图
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无压引水式水电站示意图
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红岩水电站（引水式）
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4、储能水电站
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变压器的作用
1、升压变压器 ： 将电压升高，以
利于电能远距离传输 。 可以减少线路损耗。 2、降压变压器 ：
将电压降低，以 便生产、生活使用。
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两圈变和三圈变
1、两圈变 ： 一组高压线圈，
一组低压线圈； 2、三圈变 ：
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变电站的种类
1、枢纽变电站、终端变电站； 2、升压变电站、降压变电站； 3、电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变
电站； 4、500kV、330kV、220kV、110kV、66kV
、35kV、10kV、6.3kV等电压等级的变电 站； 5、10kV开闭所； 6、箱式变电站。
• (2)、斜击式：H：25~300m。 斜击、双
击水轮机构造简单，效率低，
• (3)、双击式：H：5~80m。 多用于小
型电站。
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水斗式冲击水轮机
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双 喷 嘴 水 斗 式 水 轮 机
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• 结构：有单面密封、双面 密封两种
• 附属部件：同前，但多两 个部件 * 卸压阀：作用是开启 关闭活门时，排除活门及 密封盖之间的压力水，以 免磨损密封盖。 * 排污阀：排出球壳体 内下部的污水。
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球阀的控制
• 控制：液压、电动 • 优缺点：
* 密封紧，漏水极少 ，密封不易磨损，全开 时无水阻损失，启闭力 短小，可在动水中紧急 关闭；