水电站组成和生产过程优秀课件
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水能机械能 机械能电能 电能送出
水电站生产过程
定义：水电站是利用水能资源发电的场所， 是水、机、电的综合体。将水能转换为电 能的综合工程设施 。
水电站生产过程
水能的基本要素是流量、水头。当水具有 一定的流量、水头以后，我们说水具有了 一定的能量。
N=9.81QHη
由此可知发电必须要具有水头和流量
我国水资源情况
我国水能资源6.76亿kw，其中可开发利用 的约为3.79亿kw。均居世界首位。
引入
水电厂像其他工厂一样，要完成生产，需 要原料，加工设备，并通过对加工设备的 操作控制，使之加工出所需要的产品。
对水电厂而言，其原料是水，基本加工设 备是水轮发电机组，输出产品是电能，下 面就让我们一起来了解一下水电厂是如何 实现由水变电这一生产工程的。
电力生产的特点
l）电力生产的同时性 发电、输电、供电是同时完成的,电能不能大量储存,必须用多少,发多少。
2）电力生产的整体性 发电厂、变压器、高压输电线路、配电线路和用电设备在电网中形成一个不
可分割的整体,缺少任一环节,电力生产都不可能完成,相反,任何设备脱离电网 都将失去意义。 3）电力生产的快速性 电能输送过程迅速,其传输速度与光速相同, 达到每秒30万公里,即使相距几 万公里,发、供、用都是在一瞬间实现。 4）电力生产的连续性 电能的质量需要实时、连续的监视与调整。 5）电力生产的实时性 电网事故发展迅速,涉及面大,需要实时安全监视。 6）电力生产的随机性： 由于负荷变化、异常情况及事故发生的随机性，电能质量的变化是随机的， 因此，在电力生产过程中，需要实时调度，并需要实时安全监控系统随时跟 踪随机事件，以保证电能质量及电网安全运行。
调压井的作用 A、让水锤有一个释放的通道，以减小过流部
件的压力及源自文库位波动，平稳水头。
调压井的作用
B、阻挡杂物进入压力水管和水轮机。调压 井中的流速较低，可以使泥沙沉降。
C、在调压井中设置快速闸门，可以对压力 钢管进行检修。
泄水建筑物
泄水建筑物：用以宣泄洪水及其他多余水量 的建筑物，同时可以用来排泥沙及其漂浮物 等。
水电站组成和生产过程
我国水资源情况
我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量 为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于 巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均 只有2200立方米，仅为世界平均水平的1／4、美 国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人 均水资源最贫乏的国家之一。
3、负荷增减速度 快————————慢
4、系统中的作用 调频、调峰、调压——基荷、电压 支撑
5、运行成本
低（建设成本高）——高
6、距离负荷中心 远———————一般较近
7、季节的影响 大——————————小
水电站能量转换过程
水流冲击水轮机转轮，将水能转换为水轮机轴上 的旋转机械能并通过大轴传递给发电机。
水电站生产过程
原料
水
加工设备
水轮发电机组
对设备的控制
控制系统
产品
电能
水电站生产过程
水 主阀 水轮机
河流：拦河筑坝、引水 快速闸门、蝶阀、球阀
水能转换为机械能
发电机
机械能转换为电能
电能
电能送入电力市场
水电站生产的特点
水电厂
火电厂
1、一次能源储备 水量储存———燃料储存
2、机组启动速度 快————————慢
➢ 水工建筑物 ➢ 水轮发电机组 ➢ 励磁系统 ➢ 调速系统 ➢ 油水汽三大辅助系统 ➢ 计算机监控系统 ➢ 继电保护 ➢ 安全自动化装置 ➢ 配电装置 ➢ 直流系统 ➢ 厂用电系统
水工建筑物
挡水建筑物 引水建筑物 输水建筑物 泄水建筑物
挡水建筑物
挡水建筑物就是大坝。
作用：拦截河流的水，用以形成水库，积 蓄水量，抬高水位、集中落差，造成水力 发电的基本条件——流量、水头。
当定子绕组流过三相交流电以后产生一个 旋转磁场，该磁场的转速称为同步转速 （发电机的频率及磁极对P数确定后，同步 转速即已确定N=60f/p），这个磁极与转子 磁极产生相互作用力，二者之间的角度决 定了力的大小（发出有功负荷的大小）和 性质（发电机或电动机）
水电站能量转换过程 发电机
空转 空载 发电
水电站生产过程
但是水流的水头沿天然河流沿程分布时， 我们无法使用，需要将水头集中以后才利 于我们使用。按集中水头的方法，可以将 水电厂分为三种类型：
水电站类型
坝式水电厂 就是拦河筑坝集中水头，又可 以分为河床式和坝后式。 优点：有调节能力和可以综合用。 缺点：水淹面积大；泥沙淤积。
坝后式水电站
发电机通过电磁感应原理将大轴上的旋转机械能 转换为电能
发电机工作的基本原理――电磁感应原理 导线 切割磁力线将感生电势，闭合导线将便有了电流。
电枢绕组庞大，故工程上采用磁力线移动去切割 固定不动的电枢绕组；
磁力线由电磁铁产生，为了得到电磁铁，必先 得到直流电源——励磁
水轮发电机组将机械能转化为电能的物理过程
挡水建筑物型式
土坝
支墩坝
大坝
拱坝
堆石坝
混凝土重力坝
引水建筑物
引水建筑物是指从水库或河道中将所需要 利用的水引入水电站而造成的水工建筑物。
对引水建筑物的基本要求：保证水电站所 需的足够水量，不能使泥沙、漂浮物等进 入引水隧洞。
附加设备：拦污栅、工作闸门、检修闸门、 档沙坎。
引水建作用
拦污栅——拦截杂物，避免使其进入压力 管道
水电站类型
引水式水电厂是用引水道集中水头的电站 称为引水式水电站。 引水方式：明渠、无压遂洞、有压遂洞 缺点：无调节能力，属径流式。
引水式水电厂（有压）
引水式水电厂（无压）
水电站类型
混合式水电站将上两种形式相结合。是由 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。
水电站组成
工作闸门——开启、关闭进水口 检修闸门——用于检修工作闸门 档沙坎——拦截泥沙
输水建筑物
输水建筑物由引水隧洞、调压井和压力管 道等组成
阻抗式调压井定义：在圆筒式调压井的底 部设置阻力孔并与隧洞及压力钢管连接的 调压调压井。
调压井的作用
由于发电站的引水管道较长，当机组运行 中突然甩负荷关闭导叶时，由于水流的惯 性作用，有很大的水锤效应，易损毁发电 设备，如无调压井，水锤会击毁导水叶和 其它过流部件。
水电站生产过程
定义：水电站是利用水能资源发电的场所， 是水、机、电的综合体。将水能转换为电 能的综合工程设施 。
水电站生产过程
水能的基本要素是流量、水头。当水具有 一定的流量、水头以后，我们说水具有了 一定的能量。
N=9.81QHη
由此可知发电必须要具有水头和流量
我国水资源情况
我国水能资源6.76亿kw，其中可开发利用 的约为3.79亿kw。均居世界首位。
引入
水电厂像其他工厂一样，要完成生产，需 要原料，加工设备，并通过对加工设备的 操作控制，使之加工出所需要的产品。
对水电厂而言，其原料是水，基本加工设 备是水轮发电机组，输出产品是电能，下 面就让我们一起来了解一下水电厂是如何 实现由水变电这一生产工程的。
电力生产的特点
l）电力生产的同时性 发电、输电、供电是同时完成的,电能不能大量储存,必须用多少,发多少。
2）电力生产的整体性 发电厂、变压器、高压输电线路、配电线路和用电设备在电网中形成一个不
可分割的整体,缺少任一环节,电力生产都不可能完成,相反,任何设备脱离电网 都将失去意义。 3）电力生产的快速性 电能输送过程迅速,其传输速度与光速相同, 达到每秒30万公里,即使相距几 万公里,发、供、用都是在一瞬间实现。 4）电力生产的连续性 电能的质量需要实时、连续的监视与调整。 5）电力生产的实时性 电网事故发展迅速,涉及面大,需要实时安全监视。 6）电力生产的随机性： 由于负荷变化、异常情况及事故发生的随机性，电能质量的变化是随机的， 因此，在电力生产过程中，需要实时调度，并需要实时安全监控系统随时跟 踪随机事件，以保证电能质量及电网安全运行。
调压井的作用 A、让水锤有一个释放的通道，以减小过流部
件的压力及源自文库位波动，平稳水头。
调压井的作用
B、阻挡杂物进入压力水管和水轮机。调压 井中的流速较低，可以使泥沙沉降。
C、在调压井中设置快速闸门，可以对压力 钢管进行检修。
泄水建筑物
泄水建筑物：用以宣泄洪水及其他多余水量 的建筑物，同时可以用来排泥沙及其漂浮物 等。
水电站组成和生产过程
我国水资源情况
我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量 为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于 巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均 只有2200立方米，仅为世界平均水平的1／4、美 国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人 均水资源最贫乏的国家之一。
3、负荷增减速度 快————————慢
4、系统中的作用 调频、调峰、调压——基荷、电压 支撑
5、运行成本
低（建设成本高）——高
6、距离负荷中心 远———————一般较近
7、季节的影响 大——————————小
水电站能量转换过程
水流冲击水轮机转轮，将水能转换为水轮机轴上 的旋转机械能并通过大轴传递给发电机。
水电站生产过程
原料
水
加工设备
水轮发电机组
对设备的控制
控制系统
产品
电能
水电站生产过程
水 主阀 水轮机
河流：拦河筑坝、引水 快速闸门、蝶阀、球阀
水能转换为机械能
发电机
机械能转换为电能
电能
电能送入电力市场
水电站生产的特点
水电厂
火电厂
1、一次能源储备 水量储存———燃料储存
2、机组启动速度 快————————慢
➢ 水工建筑物 ➢ 水轮发电机组 ➢ 励磁系统 ➢ 调速系统 ➢ 油水汽三大辅助系统 ➢ 计算机监控系统 ➢ 继电保护 ➢ 安全自动化装置 ➢ 配电装置 ➢ 直流系统 ➢ 厂用电系统
水工建筑物
挡水建筑物 引水建筑物 输水建筑物 泄水建筑物
挡水建筑物
挡水建筑物就是大坝。
作用：拦截河流的水，用以形成水库，积 蓄水量，抬高水位、集中落差，造成水力 发电的基本条件——流量、水头。
当定子绕组流过三相交流电以后产生一个 旋转磁场，该磁场的转速称为同步转速 （发电机的频率及磁极对P数确定后，同步 转速即已确定N=60f/p），这个磁极与转子 磁极产生相互作用力，二者之间的角度决 定了力的大小（发出有功负荷的大小）和 性质（发电机或电动机）
水电站能量转换过程 发电机
空转 空载 发电
水电站生产过程
但是水流的水头沿天然河流沿程分布时， 我们无法使用，需要将水头集中以后才利 于我们使用。按集中水头的方法，可以将 水电厂分为三种类型：
水电站类型
坝式水电厂 就是拦河筑坝集中水头，又可 以分为河床式和坝后式。 优点：有调节能力和可以综合用。 缺点：水淹面积大；泥沙淤积。
坝后式水电站
发电机通过电磁感应原理将大轴上的旋转机械能 转换为电能
发电机工作的基本原理――电磁感应原理 导线 切割磁力线将感生电势，闭合导线将便有了电流。
电枢绕组庞大，故工程上采用磁力线移动去切割 固定不动的电枢绕组；
磁力线由电磁铁产生，为了得到电磁铁，必先 得到直流电源——励磁
水轮发电机组将机械能转化为电能的物理过程
挡水建筑物型式
土坝
支墩坝
大坝
拱坝
堆石坝
混凝土重力坝
引水建筑物
引水建筑物是指从水库或河道中将所需要 利用的水引入水电站而造成的水工建筑物。
对引水建筑物的基本要求：保证水电站所 需的足够水量，不能使泥沙、漂浮物等进 入引水隧洞。
附加设备：拦污栅、工作闸门、检修闸门、 档沙坎。
引水建作用
拦污栅——拦截杂物，避免使其进入压力 管道
水电站类型
引水式水电厂是用引水道集中水头的电站 称为引水式水电站。 引水方式：明渠、无压遂洞、有压遂洞 缺点：无调节能力，属径流式。
引水式水电厂（有压）
引水式水电厂（无压）
水电站类型
混合式水电站将上两种形式相结合。是由 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。
水电站组成
工作闸门——开启、关闭进水口 检修闸门——用于检修工作闸门 档沙坎——拦截泥沙
输水建筑物
输水建筑物由引水隧洞、调压井和压力管 道等组成
阻抗式调压井定义：在圆筒式调压井的底 部设置阻力孔并与隧洞及压力钢管连接的 调压调压井。
调压井的作用
由于发电站的引水管道较长，当机组运行 中突然甩负荷关闭导叶时，由于水流的惯 性作用，有很大的水锤效应，易损毁发电 设备，如无调压井，水锤会击毁导水叶和 其它过流部件。