发电机原理介绍

水力发电的基本流程及发电系统设备简介

水力发电的基本流程

1、什么是水电站？水电站枢纽的组成。

水电站是将水能转变为电能的水力装置，它由各种水工建筑物，以及发电、变电、配电等机械、电气设备，组成为一个有机的综合体，互相配合，协同工作，这种水力装置，就是水电站枢纽或者水力枢纽，简称水电站。它由挡水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物、引水建筑物、平水建筑物及水电站厂房等水工建筑物共7个部分组成，机电设备则安装在各种建筑物上，主要是在厂房内及其附近。

（1）挡水建筑物。是拦截水流、雍高水位、形成水库，以集中落差、调节流量的建筑物，例如坝和闸。

（2）泄水建筑物。其作用主要是泄放水库容纳不了的来水，防止洪水漫过坝顶，确保水库安全运用，因而是水库中必不可少的建筑物，例如溢流坝、河岸溢洪道、坝下泄水管及隧洞、引水明渠溢水道等。

（3）进水建筑物。使水轮机从河流或水库取得所需的流量，如进水口。

（4）引水建筑物。引水建筑物是引水式或混合式水电站中，用来集中落差（对混合式水电站而言，则只是集中总会落差）和输送流量的工程设施，如明渠、隧洞等。有时水轮机管道也被称为引水建筑物，但严格说来，由于它主要是输送流量的，所以与同时具有集中落差和输送流量双重作用的引水建筑物并不完全相同。有些水电站具有较长的尾水隧洞及尾水渠道，这也属于引水建筑物。

（5）平水建筑物。其作用是当负荷突然变化引起引水系统中流量和压力剧烈波动时，借以调整供水流量及压力，保证引水建筑物、水轮机管道的安全和水轮发电机组的稳定运行。如引水式或混合式水电站的引水系统中设置的平水建筑物如压力池或高压池。

（6）厂区建筑物。包括厂房、变电站和开关站。厂房是水电站枢纽中最重要的建筑物之一，它不同于一般的工业厂房，而是是水力机械、电气设备等有机地结合在一起的特殊的水工建筑物；变电站是安装升压变压器的场所；而开关站则是安装各种高压配电装置的地方，故也称高压配电场。

（7）枢纽中的其它建筑物。此类建筑物指对于将水能转变为电能这个生产过程没有直接作用的船闸或升船机、筏道、鱼道或鱼闸以及为灌溉或城市供水而设的取水设施等。为了综合利用水资源，它们在整个水电站枢纽中也是不可分割的一部分，对枢纽的布置和运用也有重要的影响。

将水能转变成电能的生产全过程是在整个水电站枢纽中进行的，而不仅仅是在厂房中进行的。

2、水电站的基本类型。

水电站是借助于建筑物和机电设备将水能转变为电能的企业。水电站包括哪些建筑物以及它们之间的相互关系，主要取决于集中水头的方式。所以按集中水头的方式来对水电站进行分类，最能反映出水电站建筑物的组成和布置特点。

（1）按集中水头的方式对水电站进行分类，水电站可分为：坝式、引水式和混合式。

坝式水电站。它的水头是由坝抬高上游水位而形成。分为坝后式和河床式。

坝后式水电站：厂房建在坝的后面，上游水压力由坝承受，不传到厂房上来。1 对于水头较高的坝式水电站，为了不使厂房承受上游的水压力，一般常采用这种布置方式。这时厂房设在坝后，水流经由埋藏于坝体内的或绕过坝端的水轮机管道（埋藏于坝体内的常采用钢管，绕过坝端的常采用隧洞）进入厂房。

河床式水电站：水电站厂房代替一部分坝体作为抬高水位的建筑物，直接承受着上游水压力，它没有专门的水轮机管道，水流由上游进入厂房转动水轮机后泄回下游。这类水电站水头较低，一般不超过30米。

引水式水电站。水头由引水道形成。这类水电站在布置上的特点是具有较长的引水道，水电站建筑物比较分散。

混合式水电站。它的水头一部分由坝集中，一部分由引水道集中。这类水电站的建筑物组成和布置除其中的坝以具有一定的高度为其特点外，其余与引水式水电站大体相似。

（2）按运行方式水电站可以分为：无调节水电站、有调节水电站和抽水蓄能电站等类型。

无调节水电站：它没有水库，不能对径流进行调节，只能直接引用河中径流进行发电，所以又称为径流式水电站。无调节式水电站的运行方式，以尽可能多利用河中径流为原则。

有调节水电站：它借助于水库，能在某种限度内按照用电负荷对径流进行调节，把超过发电所需的多余来水蓄入水库，供来水不足时增大发电流量之用。有调节水电站也称为蓄水式水电站，它的运行方式可以在一定程度上适应用电负荷情况，按照调节径流的周期长短，有调节水电站又可分为日调节水电站、年调节水电站和多年调节水电站，视水库的大小而定。

坝后式和混合式水电站一般都是有调节的；河床式水电站和引水式水电站则较多是无调节的。

抽水蓄能电站。它以运行方式主要取决于负荷情况为其特点。电力系统的负荷，在一日过程中和一年过程中都是很不均匀的。抽水蓄能电站的作用，是在电力系统供低负荷时利用其它电站多生产的电能，通过抽水机组把水提送到高处，即把这些多余电能转变为水能的形式贮蓄起来，待到电力系统高负荷时，再把高处的水通过水轮发电机组放下来发电，使贮蓄起来的水能重新转变为电能，满足电力系统负荷需要。所以建造抽水蓄能电站并不是为了水能资源的开发，只是达到贮蓄和调节电能的目的。

在较大的电力系统中，特别是在水电站比重很小或者水电站比重很大的电力系统中，建造抽水蓄能电站有重要意义，因为这样可以使电力系统的其它电站在一日和一年过程中承担比较均匀的负荷，提高设备利用率和减低火电厂的单位煤耗量，并改善供电质量。这类电站要安装用于抽水和用于发电的两套机组设备，以及修建高、低两个水库；同时由于能量转变经历了电能到水能再到电能的往复过程，损失增大，所以建设投资和能量损失都比一般水电站大些。但是由于这种电站能提高整个电力系统的运行效益，加以它可以建在系统用电中心附近，既省输电线路又供电灵活，因此最近国内国外很多电力系统，都很重视抽水蓄能电站的建设。近年来由于机电设备制造水平的提高，已成功地制造出既可抽水又能发电的可逆式两用机组，不必分别设置用于抽水和用于发电的两套机组，从而节约了设备投资和提高了机组效率。

3、水力发电的基本流程。

具有水头的水力——经压力管道或压力隧洞（或直接进入水轮机）进入水轮机转