水电站培训资料

水力发电水电常识水力发电是将天然水流蕴藏的力学能转换成电能的发电方式，是水能利用的主要形式。

天然水流所蕴藏的力学能称为水力资源，是人类可以利用的重要能源之一。

在自然状态下，河川水流的这种潜在能量以克服摩擦、冲刷河床、挟带泥沙等形式消耗掉，兴建水电站可利用这部分能量。

•水电站是将水能转换为电能的综合工程设施。

一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。

水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能，再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。

引水建筑的功用是集中河段落差形成水头，输送发电所需的流量。

水力发电的几个要素N ——水电站装机容量或水轮机的功率 Q ——通过水轮机的流量H ——水轮机的水头η——水轮机的效率QHN η81.9=水力发电:利用河流中蕴藏的水能来生产电能。

在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通过一定的流量将“载能水”输送到水轮机中，使水能→旋转机械能→带动发电机组发电→输电线路→用户水电站的出力gt QH P 81.9=理论出力KQH QH P ==η81.9实际出力能量损失：1.H g →H ：损失水头△h ，据经验，一般为Hg 的3%~10%，输水道短取小值。

2. η ：k=9.81η水电站出力系数。

大中型水电站k=8.0~8.5；中小型水电站k=6.5~8.0。

出力：（功率）水电站的基本类型❑由P = 9.81ηQH可知，发电必须有流量和水头。

❑水电站的开发方式——形成水头方式。

按其集中水头的方式不同分为：坝式、引水式和混合式三种基本方式。

抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。

❑按调节能力分成：无调节水电站、有调节水电站一般坝后式水电站和混合式水电站都是有调节的；河床式和引水式水电站常是无调节的，或者只有较小的调节能力。

坝式水电站❑用坝集中水头的水电站称为坝式水电站❑其特点有：水头取决于坝高。

引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分，综合利用效益高。

投资大，工期长。

❑适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。

引水式水电站❑用引水道集中水头的电站称为引水式水电站❑特点：水头相对较高，目前最大水头已达2000米以上。

引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较低，综合利用价值较差。

电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小，单位造价较低。

❑适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。

混合式水电站❑由坝和引水道分别集中一部分水头，电站的总水头等于这两部分之和。

❑适用于上游有优良坝址，适宜建库，而紧接水库以下河道突然变陡或河流有较大的转弯。

❑同时兼有坝式和引水式水电站的优点。

❑在工程中多称为引水式水电站潮汐水电站❑潮汐：潮汐现象是海水因受日月引力而产生的周期性升降运动，即海水的潮涨潮落。

❑潮汐发电原理：利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量→机械能→电能(发电)的过程。

❑流量大，水头低的水电站。

抽水蓄能电站•抽水蓄能电站是以水体为储能介质，起调节作用。

主要解决电力系统的调峰问题；•建筑物组成包括：上下两个水库，用引水建筑物相连，蓄能电站厂房建在下水库处，采用双向机组•抽水蓄能和放水发电两个过程•低谷期：电能→水能；高峰期：水能→电能水电站厂房水电站厂房是将水能转为电能的综合工程设施，包括厂房建筑、水轮机、发电机、变压器、开关站等，也是运行人员进行生产和活动的场所。

坝后厂房坝后式厂房示意图Center Hill Lake and Dam挑越式厂房乌江渡水电站坝内式厂房•厂房移入溢流坝体空腹内。

凤滩水电站溢流式厂房将厂房顶作为溢洪道，成为坝后溢流式厂房。

新安江水电站河床式厂房厂房位于河床中，成为挡水建筑物的一部分引水式厂房特征：发电用水来自较长的引水道，厂房远离挡水建筑物，一般位于河岸。

如若将厂房建在地下山体内，则称为地下厂房。

清江雪照河水电站水轮发电机的分类•水轮发电机分类立式水轮发电机卧式水轮发电机混流式轴流式贯流式冲击式悬式水轮发电机伞式/半伞式水轮发电机水轮发电机组的形式水轮发电机按轴线位置可分为立式与卧式两类。

大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于小型发电机组和贯流式机组。

立式水轮发电机按推力轴承支持方式又分为悬式和伞式两种。

伞式水轮发电机按导轴承位于上下机架的不同位置又分为普通伞式、半伞式和全伞式。

悬式水轮发电机的稳定性比伞式好，推力轴承小，损耗小，安装维护方便，但钢材耗量多。

伞式机组总高度低，可降低水电站厂房高度。

卧式水轮发电机一般用于转速大于375r/min的情况，以及一些小容量电站。

悬式发电机推力轴承位于转子上方的上机架，发电机转动部分通过上机架将重量传给机墩。

上下支撑下导与风闸下导轴承定子外壳伞式发电机推力轴承位于转子下方，设在下机架上。

发电机通过下机架将重量传给机墩。

⏹类型：根据导轴承的设置又分为⏹普通伞式：有上、下导轴承⏹半伞式: 有上导轴承，无下导轴承⏹全伞式: 无上导轴承，有下导轴承普通伞式水轮发电机有上、下导轴承伞式水轮机发电机模型有上导，无下导。

无上导，有下导。

Power house混流式水轮机：发电机部分部件名称集电环上导轴承上机架定子机座转子定子铁芯下机架推力轴承下导轴承主要功能→固定在上端轴上，用来向转子传导励磁电流。

→承受发电机转动部分的径向力并传递给上机架，保持上端轴绕旋转中心转动,安装在上机架内。

→承受来自上导轴承、集电环罩和发电机上盖板等各方面的力，传递给电机层基础，并具有足够的刚度。

→固定定子铁芯；承受上机架、上导轴承和机组所有转动部分等的重量以及水轮机水推力等总和的轴向力。

→发电机的转动部件，用来产生旋转磁场,转换能量。

→是发电机磁路的主要组成部分，用来固定定子线棒→承受水轮发电机组所有转动部分的重量和水轮机最大水推力。

→安装在下机架内，承受水轮发电机组所有转动部分的重量及水推力的部件。

→承受发电机转动部分的径向力，保持转子和下端轴绕旋转中心转动。

立式水轮发电机动画水轮发电机的主要参数水轮发电机铭牌上标示的主要参数有型号、容量、电压、电流、转速各温升。

标示的型号以定子铁芯外径、磁极个数及额定容量等用一定的格式排列表示的；而标示的容量、电压、电流、转速和温升等都是该台发电机的额定值。

即能保证发电机正常连续运行的最大限值。

型号：国产发电机型号的含义是□□□□-□/□其中：第1、2、3个框为型式（SF为立式空冷，SFS为立式水内冷，SFW为卧式，SFG为贯流式水轮发电机，SFD为水轮机-电动机）；第4个框为额定容量（MW）；第5个框为磁极个数；第6个框为定子铁芯外径（cm）。

发电机的主要参数•额定电压：常用符号Ue表示，系指发电机正常运行时长期安全工作的最高定子绕组线电压，单位是KV。

•额定电流：常用符号Ie表示，系指发电机正常工作连续运行的最大工作电流，即指额定情况下发电机以此电流运行其温升不会超过允许范围，其单位是A或KA。

•额定功率：常用符号Pe表示，指发电机在额定运行情况下输出的有功功率，单位是KW。

•额定转速：常用符号Ne表示，转子正常运行时的转速，单位为r/min。

•额定温升：常用符号T表示，指发电机某部分的最高温度与额定冷却介质温度差值，额定温升的确定与发电机绝缘的等级以及测量温度的方法有关，我国规定的额定冷却介质温度为40℃。

•额定频率：我国规定的额定频率为50Hz。

水牛家电站发电机技术参数名称数值单位型号SF35-12/3900额定功率35MW 额定电压10.5kV 额定电流2199A 额定频率50Hz 相数3定子绕组接法Y额定功率因数（COSφ）0.875（滞后）冷却方式密闭自循环空气冷却额定转速500r/min 定子铁芯最高允许温度120℃定子线圈最高允许温度120℃转子线圈最高允许温度130℃定子线圈允许温升80℃转子线圈允许温升90℃热风温度（最高）55℃冷风温度（最高）40℃冷热风温差范围10℃制造厂家东方电机股份有限公司水轮机混流式Francis轴流式Kaplan 冲击式Pelton贯流式Bulb水流特征、转轮结构特征和工作方式分类反击式混流式轴流式斜流式贯流式轴流定桨式轴流转桨式冲击式水斗式（切击式）斜击式双击式可逆式混流式轴流式斜流式贯流式水轮机的类型现代水轮机可按能量利用特征、水流特征、转轮结构特征分类•水轮机按能量转换特征分为两类，即反击式和冲击式。

而每一类水轮机又根据转轮区内水流的特征和转轮的结构特征又分为多种形式。

•能量转换特征：利用水流的势能、动能的比例。

•转轮内水流特征：水流方向与主轴关系（垂直、平行、斜交）。

•转轮的结构特征：桨叶固定、转动，转轮的高、扁等。

水轮机的主要工作参数水轮机出力水轮机工作水头水轮机流量水轮机效率水轮机转速水轮机的主要参数–水头：指单位重量水流通过水轮机时的能量减值，该能量减速值除去部分损耗外，在水轮机内转换成固体机械能向外输出。

H(m)–流量：单位时间内通过水轮机的水流体积称为水轮机流量。

Q（m3/s）–出力：是水轮机轴上向外输出的机械功率。

N(千瓦)–转速：水轮机转子单位时间内旋转的次数。

n （转/分）–效率：水轮机效率：水轮机的输出功率与输入功率比值，越高越高（小于1）2014/7/1941出力1、水流出力N N =9.81QH g2、水轮机输入功率(通过水轮机的水流出力)水流传给水轮机的能量3、水轮机输出功率（水轮机出力）N=N w ×ηt4、机组出力(单机容量)机组的最大出力5、水电站装机容量水电站发出的最大出力,是各台机组容量的总和QHN η81.9g =gt ηηη⨯=QH QH N w 81.9==γ水轮机工作水头：单位重量水体通过水轮机进出口断面的能量差值工作水头不是毛水头，而是净水头水牛家电站水轮机技术参数名称单位规范值型号HLD307c-LJ-180额定出力MW35.9最大水头m234.7最小水头m165.5设计水头m196设计流量m3/s19.82额定转速r/min500最高效率％94.9水轮机的基本构造•反击式水轮机通常由四大部分组成–进水部件：蜗壳和座环–导水部件：导叶及其传动机构–工作部件：转轮–泄水部件：尾水管•这四大部分对于不同类型的水轮机各不完全相同，有着自身的特点反击式（Reaction Hydraulic Turbine ）混流式：幅向（径向）流进，轴向流出1－主轴；2－叶片；3－导叶；4－蜗壳；5－尾水管12345radiaxial turbine ，Francis turbine轴流式：轴向进流，轴向出流axial flow turbine, Kaplan turbine1－导叶；2－叶片；3－轮毂4－蜗壳；5－尾水管123445斜流式：斜向进流，斜向出流diagonal flow turbine12341－蜗壳；2－导叶；3－叶片；4－尾水管可转动叶片。