Chapter10 电气设备
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c. 单机容量一般几十KW~十几万KW
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d. 叶片数3~8片，常用4~6片。葛洲坝17万机组4片， 12.5万千瓦5片。 e. 流量控制：定浆式只用活动导叶控制，而转浆式 由活动导叶和浆叶共同控制。
②适用范围：
a. 定浆式多用在负荷变化不大，水头和流量比较固 定的小型电站上，适用范围3~50m。
按射流冲击转轮的方式不同分为水斗式、斜击式、 双击式三种。
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1．水斗式水轮机（CJHale Waihona Puke Baidu（又称培尔顿（Pelton
水轮机）
①特点：由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮 上水斗作功。
②适用范围：其应用水头较高，小型水斗式用于水头 40~250m，大型水斗式用于400~450m以上，最高可达
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二．冲击式水轮机
⑴特点： ①压力水流从喷嘴中射出后全部转换成动能，冲动转 轮变成机械能，完全利用水流动能。 ②转轮工作时，水流不充满过流流道，在大气压下工 作。 ③水轮机一般没有尾水管，只设集水槽，利用水头是 上游水位与喷嘴高程差。 ⑵分类：
⑵分类：按转轮区分水流相对于主轴的方向不同分 为混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机。
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1.混流式水轮机（HL）
①特点：
a.水流流经转轮时，以辐向从四周进入转轮而以轴向 流出转轮。
b. 适用水头范围广，结构简单，运行稳定，效率高。 c. 单机容量几十~几十万KW。 d. 叶片数10~20片（通常14~19片） e. 靠活动导叶控制流量。 ②适用条件：适用水头范围30~700m。
b. 转轮的叶片可以转动，叶片轴线与主轴轴线斜交，
高效区较宽广。
c. 装置较多叶片，一般为8~14片（适应水头有所提高
）
d. 容 量 ： 以 礼 河 一 级 毛 家 村 电 站 ， 单 机 容 量 为
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②适用范围：适用水头范围为40~120m（世界上水头最 高的日本向川为113.4m）
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4．贯流式水轮机（GD，GZ）
①特点： a. 主轴装置成水平或倾斜，不设置蜗壳，水流直贯转轮 。 b. 不仅水流流经转轮是轴向的，而且水流从建筑物进口 到出口全部是轴向的，可以认为当轴流式机组装成水平 卧轴时，不设蜗壳，水流直贯转轮而成为贯流式。
b. 转浆式多应用在大中型电站上，负荷变化较大， 应用水头范围为3~80m。
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3．斜流式水轮机（XL）
①特点：
a. 水流流经转轮时倾斜于轴向，故称斜流式。
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c. 构造简单，造价低，过水能力大。
d. 按发电机装置方式不同分为全贯流式与半贯流式。 全贯流式发电机转子安装在转轮外缘，优点为水力损 失小，过流量大，结构紧凑，但密封困难。半贯流式 又分为轴伸式、竖井式和灯泡式，前二种发电机安装、 运行及检修方便，但水头低，效率也低，机组容量不 大，适合小型水电站。灯泡式结构紧凑，流道平直， 过流量大，适用于大容量机组。 e. 容量为几十KW~几万KW。 f.叶片数4~6片 g. 流量控制与轴流式相同。 ②适用范围：适用于水头小于20m。
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第十章 Chapter 10
电气设备 Electrical Equipment
电工学及电气设备
内容提纲
第一节 概述 第二节 水轮发电机 第三节 电力变压器 第四节 开关电器 第五节 电压互感器和电流互感器 第六节 载流导体和绝缘子 第七节 电气设备的防雷保护和接地
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第一节 概述
一、一次设备 (primary installations)
直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次设备 1）能量转换设备:发电机、变压器、电动机、电容器 2）开关设备：用于电路的接通和开断。断路器、熔断器、
负荷开关、隔离开关 3）载流导体：母线和电缆等 4）互感器:电压互感器和电流互感 5）限流、限压设备：电抗器和避雷器
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第二节 水轮发电机
水斗式 冲击式 斜击式
双击式
水轮机 反击式
混流式 斜流式 轴流式 贯流式
全贯流式 半贯流式
灯泡式 轴伸式 竖井式
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水轮机的主要类型
一．反击式水轮机
⑴特点：
①转轮是由若干个具有空间扭曲面的钢性叶片组成 （当压力水流通过整个转轮时，由于弯曲叶道迫使 水流改变其流动的方向和流速的大小，因而水流便 以其势能和动能给叶片以反作用力，并形成旋转力 矩使转轮转动）。 ②转轮完全浸于水中。 ③叶片进口压力＞叶片出口压力。
1770m。
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2．斜击式水轮机（XJ）
①特点：喷嘴出来的射流，是沿着与转轮平面成某α角 （约为22.5°）的方向冲击转轮。
②适用范围：中小型水电站，水头在400m以下，出力达 4000KW。
二、二次设备 (secondary installation)
对电气一次设备的工作状况进行监测、控制和保护的辅助性电 气设备称为二次设备。如电气仪表、继电器、自动控制设备、 信号及控制电缆等。 三、直流设备 监视、测量、保护和操作的设备以及事故照明的直 流电源（蓄电池、充电设备、整流装置）。
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2.轴流式水轮机（ZZ，ZD）
①特点：
a. 水流流经转轮时轴向进入又依轴向流出，故称轴流式 b. 分为定浆式与转浆式两种，定浆式在运行时叶片固定不动， 结构简单；转浆式运行时叶片是可以转动的，并和活动导叶保 持协联关系，使水轮机保持较高的效率。
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d. 叶片数3~8片，常用4~6片。葛洲坝17万机组4片， 12.5万千瓦5片。 e. 流量控制：定浆式只用活动导叶控制，而转浆式 由活动导叶和浆叶共同控制。
②适用范围：
a. 定浆式多用在负荷变化不大，水头和流量比较固 定的小型电站上，适用范围3~50m。
按射流冲击转轮的方式不同分为水斗式、斜击式、 双击式三种。
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1．水斗式水轮机（CJHale Waihona Puke Baidu（又称培尔顿（Pelton
水轮机）
①特点：由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮 上水斗作功。
②适用范围：其应用水头较高，小型水斗式用于水头 40~250m，大型水斗式用于400~450m以上，最高可达
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二．冲击式水轮机
⑴特点： ①压力水流从喷嘴中射出后全部转换成动能，冲动转 轮变成机械能，完全利用水流动能。 ②转轮工作时，水流不充满过流流道，在大气压下工 作。 ③水轮机一般没有尾水管，只设集水槽，利用水头是 上游水位与喷嘴高程差。 ⑵分类：
⑵分类：按转轮区分水流相对于主轴的方向不同分 为混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机。
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1.混流式水轮机（HL）
①特点：
a.水流流经转轮时，以辐向从四周进入转轮而以轴向 流出转轮。
b. 适用水头范围广，结构简单，运行稳定，效率高。 c. 单机容量几十~几十万KW。 d. 叶片数10~20片（通常14~19片） e. 靠活动导叶控制流量。 ②适用条件：适用水头范围30~700m。
b. 转轮的叶片可以转动，叶片轴线与主轴轴线斜交，
高效区较宽广。
c. 装置较多叶片，一般为8~14片（适应水头有所提高
）
d. 容 量 ： 以 礼 河 一 级 毛 家 村 电 站 ， 单 机 容 量 为
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②适用范围：适用水头范围为40~120m（世界上水头最 高的日本向川为113.4m）
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4．贯流式水轮机（GD，GZ）
①特点： a. 主轴装置成水平或倾斜，不设置蜗壳，水流直贯转轮 。 b. 不仅水流流经转轮是轴向的，而且水流从建筑物进口 到出口全部是轴向的，可以认为当轴流式机组装成水平 卧轴时，不设蜗壳，水流直贯转轮而成为贯流式。
b. 转浆式多应用在大中型电站上，负荷变化较大， 应用水头范围为3~80m。
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3．斜流式水轮机（XL）
①特点：
a. 水流流经转轮时倾斜于轴向，故称斜流式。
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c. 构造简单，造价低，过水能力大。
d. 按发电机装置方式不同分为全贯流式与半贯流式。 全贯流式发电机转子安装在转轮外缘，优点为水力损 失小，过流量大，结构紧凑，但密封困难。半贯流式 又分为轴伸式、竖井式和灯泡式，前二种发电机安装、 运行及检修方便，但水头低，效率也低，机组容量不 大，适合小型水电站。灯泡式结构紧凑，流道平直， 过流量大，适用于大容量机组。 e. 容量为几十KW~几万KW。 f.叶片数4~6片 g. 流量控制与轴流式相同。 ②适用范围：适用于水头小于20m。
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第十章 Chapter 10
电气设备 Electrical Equipment
电工学及电气设备
内容提纲
第一节 概述 第二节 水轮发电机 第三节 电力变压器 第四节 开关电器 第五节 电压互感器和电流互感器 第六节 载流导体和绝缘子 第七节 电气设备的防雷保护和接地
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第一节 概述
一、一次设备 (primary installations)
直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次设备 1）能量转换设备:发电机、变压器、电动机、电容器 2）开关设备：用于电路的接通和开断。断路器、熔断器、
负荷开关、隔离开关 3）载流导体：母线和电缆等 4）互感器:电压互感器和电流互感 5）限流、限压设备：电抗器和避雷器
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第二节 水轮发电机
水斗式 冲击式 斜击式
双击式
水轮机 反击式
混流式 斜流式 轴流式 贯流式
全贯流式 半贯流式
灯泡式 轴伸式 竖井式
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水轮机的主要类型
一．反击式水轮机
⑴特点：
①转轮是由若干个具有空间扭曲面的钢性叶片组成 （当压力水流通过整个转轮时，由于弯曲叶道迫使 水流改变其流动的方向和流速的大小，因而水流便 以其势能和动能给叶片以反作用力，并形成旋转力 矩使转轮转动）。 ②转轮完全浸于水中。 ③叶片进口压力＞叶片出口压力。
1770m。
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2．斜击式水轮机（XJ）
①特点：喷嘴出来的射流，是沿着与转轮平面成某α角 （约为22.5°）的方向冲击转轮。
②适用范围：中小型水电站，水头在400m以下，出力达 4000KW。
二、二次设备 (secondary installation)
对电气一次设备的工作状况进行监测、控制和保护的辅助性电 气设备称为二次设备。如电气仪表、继电器、自动控制设备、 信号及控制电缆等。 三、直流设备 监视、测量、保护和操作的设备以及事故照明的直 流电源（蓄电池、充电设备、整流装置）。
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电工学及电气设备
2.轴流式水轮机（ZZ，ZD）
①特点：
a. 水流流经转轮时轴向进入又依轴向流出，故称轴流式 b. 分为定浆式与转浆式两种，定浆式在运行时叶片固定不动， 结构简单；转浆式运行时叶片是可以转动的，并和活动导叶保 持协联关系，使水轮机保持较高的效率。