水轮发电机
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第7章
水能、小水力发电与控制技术
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
1
机械工业出版社
第7章 水能、百度文库水力发电与控制技术
2
主要内容
7.1 水能及水力资源的特点 7.2 水力发电 7.3 小水轮发电机组的构成及工作原理 7.4 小水电的新技术及其应用 7.5 小水电站的计算机监控与SCADA系统 7.6 小水力发电的经济技术性评价
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
9
水能资源，亦称水力资源。
理论蕴藏量 水能资源分3级统计 技术可开发资源 经济可开发资源 根据当前技术、经济水平，可开发资源主要是河川水能资 源，潮汐能资源占小部分，波浪能利用尚处于试验阶段。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
10
7.1.2 水力资源的特点
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
14
对于小型水电站，水力发电机的出力近似为
P (6.0 ~ 8.0)QH
年发电量的公式为
（7－2）
E PT
（7－3）
式中 E——年发电量（kW•h）；
P
——平均出力（kW）；
T——年利用小时数（h）
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
12
水能的大小取决于两个因素： 河流中水的流量和水从多高的地方流下来（水头） 水的流量：指单位时间内水流通过河流（或水工建筑物）过水断 面的体积，一般用立方米/秒（m³ /s）和升/秒（l/s）来表示。 水头：用来表示发电站的发电机到水坝的水平面的高度（m）。 可利用的水量和一年中不同的流量决定了水力发电站一年 的发电量是不同的。
15
7.2.1 水电站的分类
水电站的分类方式有很多种，主要有以下几种方法： ①按照水源的性质――可分为常规水电站和抽水蓄能电站。 ②按水电站集中水头的手段――可分为堤坝式、引水式和混合式 水电站三种基本类型。 ③按水电站利用水头的大小――可分为高水头（70m以上）、 中水头（15～70m）和低水头（低于15m）三种水电站。 ④按水电站装机容量的大小――可分为大型水电站（装机容量 在30万kW或以上）、中型水电站（5 ～30万kW）和小型水电站 （5万kW以下）。 ⑤按照水库的调节性能――可分为具有调节水量的调节水库水电站 和无水库调节能力的径流式水电站。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
17
图7－1、图7－2分别为水电站的大坝和水电站发电机房的照片
图7－1 水电站的大坝
图7－2 水电站发电机房
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
18
图7－3为水力发电站发电原理示意图
1
水流
2 水流
4
3
水流
图7－3 水力发电站发电原理示意图
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
16
7.2.2 水电站的组成
1．典型水电站的组成
水力发电一般是通过集中水头，用人工的方式引导水流 以高速度冲击水轮机，带动发电机发电，因此典型的水电站 由以下几部分组成： （1）水工建筑物 包括大坝、引水建筑物和泄水建筑物等。 （2）水轮发电机组 水轮机、发电机、主轴及控制系统等组成。 （3）厂房 生产发电、输电和生活的建筑。 （4）变电所 主要包括变压器、各种开关控制设备等。 （5）输电线 输送电到变电站和终端用户的线路。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
7
小水电的新技术重点：水轮发电机组的控制 水轮发电机组的控制：频率及功率控制为主 水轮发电机组并网：准同步并网和自同步并网实现自动并网， 其中以准同步并网为主 电网的无功功率补偿：由各种无功功率补偿器完成 计算机监控系统： 小型水电站的自动监测、控制和保护 水电站的现场监控及远程监控 监控与数据采集系统（SCADA系统）可实现 水力发电与调度的完全自动化。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
13
水力发电机发出的电能称为发电机的出力。 其计算公式为
P 9.81QH
（7－1）
式中 P——发电机的输出功率（kW）； Q——流量（m³ /s），单位时间内流过水轮机水的体积； H——水头（m），水轮机做功用的有效水头，为水轮机 进出口断面的总水位差； η——电厂的效率（包括水轮机和发电机的总效率）； 9.81——流速和水头转换为kW•h的一个常数。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
8
7.1 水能及水力资源的特点
7.1.1 水能及水力资源
水能:自然界中的水体在流动过程中产生的能量
水能包括位能、压能和动能三种形式
广义的水能：河流水能、潮汐水能、波浪能和海洋热能 狭义的水能：河流水能，即河流、湖泊等位于高处的水流 至低处时所具有的位能 全世界技术上可开发的水能资源约15万亿kW•h。
我国水力资源的特点主要有以下几点: １)．水力资源总量较多，但开发利用率低 ２)．水力资源地区分布不均，与经济发展不匹配 ３)．大多数河流年内、年际径流分布不均 ４)．水力资源主要集中于大江大河，有利于集中开发和规模外送
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
11
7.2水力发电
水能的主要应用是水力发电。 水力发电是利用河流在流经不同高度地形时产生的能量来发电: 当位于高处具有位能的水流至低处冲击水轮机时，将其中 所含有的位能转换成水轮机的动能，再由水轮机作为原动机推 动发电机发电。 因此水力发电在某种意义上讲是水的位能变成机械能，又 变成电能的“转换过程”。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
3
小型水力发电机
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
4
水电站
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
5
水电站
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
6
自然界中的水体在流动过程中产生的能量，称为水能。水 能的重要应用就是水力发电。 水力发电是利用河流、湖泊中的水在流经不同高度地形时 产生的能量来发电，是由水轮发电机组中的水轮机和发电机 实现水的位能向机械能再向电能的二次转换。 水轮发电机组主要由水轮机和发电机组成，水轮机的种类 很多，不同种类的水轮机在小水电中均有应用。水轮发电机主 要是同步发电机。
水能、小水力发电与控制技术
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
1
机械工业出版社
第7章 水能、百度文库水力发电与控制技术
2
主要内容
7.1 水能及水力资源的特点 7.2 水力发电 7.3 小水轮发电机组的构成及工作原理 7.4 小水电的新技术及其应用 7.5 小水电站的计算机监控与SCADA系统 7.6 小水力发电的经济技术性评价
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
9
水能资源，亦称水力资源。
理论蕴藏量 水能资源分3级统计 技术可开发资源 经济可开发资源 根据当前技术、经济水平，可开发资源主要是河川水能资 源，潮汐能资源占小部分，波浪能利用尚处于试验阶段。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
10
7.1.2 水力资源的特点
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
14
对于小型水电站，水力发电机的出力近似为
P (6.0 ~ 8.0)QH
年发电量的公式为
（7－2）
E PT
（7－3）
式中 E——年发电量（kW•h）；
P
——平均出力（kW）；
T——年利用小时数（h）
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
12
水能的大小取决于两个因素： 河流中水的流量和水从多高的地方流下来（水头） 水的流量：指单位时间内水流通过河流（或水工建筑物）过水断 面的体积，一般用立方米/秒（m³ /s）和升/秒（l/s）来表示。 水头：用来表示发电站的发电机到水坝的水平面的高度（m）。 可利用的水量和一年中不同的流量决定了水力发电站一年 的发电量是不同的。
15
7.2.1 水电站的分类
水电站的分类方式有很多种，主要有以下几种方法： ①按照水源的性质――可分为常规水电站和抽水蓄能电站。 ②按水电站集中水头的手段――可分为堤坝式、引水式和混合式 水电站三种基本类型。 ③按水电站利用水头的大小――可分为高水头（70m以上）、 中水头（15～70m）和低水头（低于15m）三种水电站。 ④按水电站装机容量的大小――可分为大型水电站（装机容量 在30万kW或以上）、中型水电站（5 ～30万kW）和小型水电站 （5万kW以下）。 ⑤按照水库的调节性能――可分为具有调节水量的调节水库水电站 和无水库调节能力的径流式水电站。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
17
图7－1、图7－2分别为水电站的大坝和水电站发电机房的照片
图7－1 水电站的大坝
图7－2 水电站发电机房
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
18
图7－3为水力发电站发电原理示意图
1
水流
2 水流
4
3
水流
图7－3 水力发电站发电原理示意图
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
16
7.2.2 水电站的组成
1．典型水电站的组成
水力发电一般是通过集中水头，用人工的方式引导水流 以高速度冲击水轮机，带动发电机发电，因此典型的水电站 由以下几部分组成： （1）水工建筑物 包括大坝、引水建筑物和泄水建筑物等。 （2）水轮发电机组 水轮机、发电机、主轴及控制系统等组成。 （3）厂房 生产发电、输电和生活的建筑。 （4）变电所 主要包括变压器、各种开关控制设备等。 （5）输电线 输送电到变电站和终端用户的线路。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
7
小水电的新技术重点：水轮发电机组的控制 水轮发电机组的控制：频率及功率控制为主 水轮发电机组并网：准同步并网和自同步并网实现自动并网， 其中以准同步并网为主 电网的无功功率补偿：由各种无功功率补偿器完成 计算机监控系统： 小型水电站的自动监测、控制和保护 水电站的现场监控及远程监控 监控与数据采集系统（SCADA系统）可实现 水力发电与调度的完全自动化。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
13
水力发电机发出的电能称为发电机的出力。 其计算公式为
P 9.81QH
（7－1）
式中 P——发电机的输出功率（kW）； Q——流量（m³ /s），单位时间内流过水轮机水的体积； H——水头（m），水轮机做功用的有效水头，为水轮机 进出口断面的总水位差； η——电厂的效率（包括水轮机和发电机的总效率）； 9.81——流速和水头转换为kW•h的一个常数。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
8
7.1 水能及水力资源的特点
7.1.1 水能及水力资源
水能:自然界中的水体在流动过程中产生的能量
水能包括位能、压能和动能三种形式
广义的水能：河流水能、潮汐水能、波浪能和海洋热能 狭义的水能：河流水能，即河流、湖泊等位于高处的水流 至低处时所具有的位能 全世界技术上可开发的水能资源约15万亿kW•h。
我国水力资源的特点主要有以下几点: １)．水力资源总量较多，但开发利用率低 ２)．水力资源地区分布不均，与经济发展不匹配 ３)．大多数河流年内、年际径流分布不均 ４)．水力资源主要集中于大江大河，有利于集中开发和规模外送
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
11
7.2水力发电
水能的主要应用是水力发电。 水力发电是利用河流在流经不同高度地形时产生的能量来发电: 当位于高处具有位能的水流至低处冲击水轮机时，将其中 所含有的位能转换成水轮机的动能，再由水轮机作为原动机推 动发电机发电。 因此水力发电在某种意义上讲是水的位能变成机械能，又 变成电能的“转换过程”。
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
3
小型水力发电机
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
4
水电站
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
5
水电站
机械工业出版社
第7章 水能、小水力发电与控制技术
6
自然界中的水体在流动过程中产生的能量，称为水能。水 能的重要应用就是水力发电。 水力发电是利用河流、湖泊中的水在流经不同高度地形时 产生的能量来发电，是由水轮发电机组中的水轮机和发电机 实现水的位能向机械能再向电能的二次转换。 水轮发电机组主要由水轮机和发电机组成，水轮机的种类 很多，不同种类的水轮机在小水电中均有应用。水轮发电机主 要是同步发电机。