水电站基础知识

磁极对数 34 36 38 同步转速n 88.2 83.3 79
40 42 44 48 50 75 71.4 68.2 62.5 60
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四、水轮机系列应用范围（图1）
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水轮机系列应用范围（图2）
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1、混流式水轮机：
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混流式水轮机
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2、轴流式水轮机示意图：
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3、灯泡贯流式水轮机示意图：
同步转速:要使发电机供给电网50Hz的工频电能， 发电机的转速必须为同步转速。同步转速=50×60/p， p是磁极对数，例如一对磁极（2极）电机的同步转 速为3000r/min，二对磁极（4极）电机的同步转速 为1500r/min。
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一、发电机的转子
水轮发电机的转子采用凸极式结构，上图是发 电机的磁轭与磁极，磁轭是磁极磁力线的通路， 发电机模型有南北相间的24个磁极。在磁轭外圆 周开有T形槽，磁极通过T形榫头固定在磁轭上， 图1是转子铁芯，图中左侧是两个未安装的磁极。
b、定子线圈
定子线圈的主要作用是产生电势和输送电流。定 子线圈是用扁铜线绕制而成，然后再在它的外面包 上绝缘材料。
水轮发电机定子线圈主要采用圈式和条式两种。 圈式线圈。圈式线圈由若干匝组成，每一匝又可由 多股绝缘铜线组成。圈式线圈的两个边分别嵌入定 子槽内上下层，许多圈式线圈嵌入定子槽内后，按 照一定的规律联接起来组成叠绕组。双层圈式线圈 多用于中小型水轮发电机。大型水轮发电机也有采 用单匝叠绕线圈，为了便于制造，工艺上可将线圈 分成两半，分别弯曲成杆型线棒，包扎绝缘并经处 理后下33线，然后把有关的两个边联起来焊在一起。
水电站基础知识
2019/4/27
水轮机
水轮机是水电站中最主要动力设备之 一，影响电站的投资、制造、运输、安装、 安全运行、经济效益。
根据H、N的范围选择水轮机型式是水 电站主要考核指标，目的是使水电站充分 利用水能，安全可靠运行。
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一 、水轮机的标准系列
• 我国在1974年编制了反击式水轮机暂行系列型谱，其中所列出的转轮， 是经过长期实践验证在某一水头段的性能优异的转轮。
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1. 混凝土蜗壳
适用于低水头大流 量的水轮机。 H≦40m, 钢筋混凝 土浇筑，“T”形断 面。 当H>40m时，可用 钢板衬砌防渗(H 最 大达18 80m)
2. 金属蜗壳
• 当H>40m时采用金属蜗 壳。其断面为圆形，适 用于中高水头的水轮机。
• 钢板焊接：H=40~200m， 钢板拼装焊接。
弯肘型尾水管
• 减小厂房开挖深度，水力性能好，大中型 号水轮机均采用弯肘型尾水管。 组成：直锥段、肘管、出口扩散段。
轴流式水轮机
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混流式水轮机
水轮发电机
同步发电机：其电动势的频率与电机转速 （同步转速）之比为恒定值，例如对于2极（1对磁 极）同步发电机，发电频率与每秒转速相同；对于 12极（6对磁极）同步发电机，发电频率为6倍每秒 转速。大型汽轮发电机、水轮发电机都是同步发电 机，大多数交流发电机都是同步发电机，应用非常 广泛。
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4、冲击式水轮机示意图（单喷）：
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冲击式嘴水轮机示意图（双喷）：
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5、斜击式水轮机示意图：
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6.多级节能水轮机
我公司在管道 供水系统成功替
代减压井
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五、 水轮机蜗壳的形式
一、蜗壳的功用及型式 (一) 功用
蜗壳是水轮机的进水部件，把水流以较小 的水头损失，均匀对称地引向导水机构， 进入转轮。设置在尾水管末端。 (二) 型式 混凝土蜗壳和钢蜗壳。
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2、主轴、磁轭、集电环
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A、立式发电机转子
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B、卧式发电机转子
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二、发电机的定子
• 水轮发电机定子由机座、铁芯和线圈等部件组成， ( 机座定子机座中一个承重和受力部件，承受上机 架荷重并传到基础，支承着铁芯、线圈、冷却器 和盖板等部件，对悬吊型水轮发电机还承受整个 机组转动部分重量（包括水推力），机座还承受 径向力（磁拉力和铁芯热膨胀力）和切向力（正 常和短路时引起的力）。因此，机座须具有足够 的刚度，防止定子变形和振动。
• 型谱中，水轮机转轮型号规定一律用比转速代号。 • 轴流式、混流式、水斗式水轮机系列型谱参数。
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二、水轮机转轮标称直径系列(cm)
25 30 35 (40) 42 50 60 71 (80) 84 100 120 140 160 180 200 225 250 275 300 330 380 410 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
说明：括号内的数字表示仅适用于轴流式水轮机。
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三、水轮发电机标准同步转速
磁极对数 3
4
同步转速n 1000 750
5
7
8
9
10
600 428.6 375 333.3 300
1Baidu Nhomakorabea 14 250 214.3
磁极对数 16 18
20
22
24
26
28
30 32
同步转速n 187.5 166.7 150 136.4 125 115.4 107.1 100 93.8
• 铸钢蜗壳：H>200m时，钢板太厚，不易焊 接，与座环一起铸造而成的铸钢蜗壳，其运 输1困9 难。
六、尾水管的型式
一、尾水管型式 1.直锥形——用于小型水轮机 2.弯锥形——用于卧轴水轮机 3.弯肘形——（大中型电站）
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二、常见尾水管的形式
1、直锥形
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常见尾水管的形式
2、弯锥形
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3、弯肘形
• 定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕组，每相 绕组由多个线圈组成，按一定规律排列，见图。
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1、定子机座与铁芯
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a、定子铁芯
定子铁芯是定子的—个重要部件。它是磁路的主要 组成部分并用以固定线圈。在发电机运行时，铁芯 要受到机械力、热应力及电磁力的综合作用。由于 铁芯中的磁通量是随着转子的旋转而交变的，为提 高效率、减少铁芯涡流损耗，铁芯一般由0.350.5mm厚的两面涂有绝缘漆的扇形硅钢片叠压而成。 空冷式发电机铁芯沿高度方向分成若干段，每段高 40-45mm，段与段间以“工”字形衬条隔成通风沟， 供通风散热之用。铁芯上、下端有齿压板，通过定 子拉紧螺杆将叠片压紧。通过定位筋和托板将整个 铁芯固定在机座的内侧。铁芯内圆有矩形嵌线槽， 用以嵌32放线圈绕组。
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1、磁极、励磁线圈:
• 每个磁极上都绕有励磁线圈，励磁电源由安装在
主轴端头的励磁发电机提供，或由外部的励磁电 源系统提供（由集电环向励磁线圈供电）。24个 励磁线圈连接组成南北相间的12对磁极。 • 磁轭安装在转子支架上，在转子支架中心安有 发电机主轴，在主轴的上端头安装有励磁发电机 或集电环，励磁绕组的引出线连接到集电环。轴 下端有连接水轮机的法兰，见下图