水电站生产常识

水电站生产常识——王钊1.1水力发电的基本原理•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→用户水电站的出力和发电量的计算水电站的出力和发电量的计算gtQHP81.9理论出力KQHQHP81.9实际出力能量损失：1.Hg→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）水电站的出力和发电量的计算•发电量：一定时段内水电站发出的电能总量，单位为kW·hTPE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1.2水电站类型水电站的基本类型•由P=9.81ηQH可知，发电必须有流量和水头。•形成水头方式——水电站的开发方式。–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。一、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。1．河床式电站•特点：–一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。–适用水头：大中型：25米以下，小型：8~10米以下。–厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也有抗滑稳定问题；–厂房高度取决于水头的高低。–引用流量大、水头低。•注：厂房本身起挡水作用是河床式水电站的主要特征。2、坝后式水电站•特点：–当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水。–坝后式水电站一般修建在河流的中上游。–库容较大，调节性能好。坝后厂房坝后式水电站二、引水式水电厂（有压）•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。•一般修建于：–河道有弯道；–两条相近河流有较大水位差；–有急滩或瀑布处。•类型–无压引水式(freeflow)：引水道是无压的–有压引水式(pressureflow)：引水道是有压的1、引水式水电厂（无压）1.无压引水电站•引水建筑物是无压的:渠道或无压隧洞•主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠(洞)，日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾水渠。2.有压引水式电站2.有压引水式电站•引水建筑物是有压的：压力隧洞(pressuretunnel)•主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。3.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1.3水电站的组成建筑物•一、枢纽建筑物–挡水建筑物：坝、闸–泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢流坝–过坝建筑物：过船、过木、过鱼1.3水电站的组成建筑物•二、发电建筑物–进水建筑物：进水口、沉沙池–引水建筑物：引水道、压力管道、尾水道–平水建筑物：前池、调压室–厂区枢纽：主厂房、副厂房、变电站、开关站等•1.洞式进水口有压进水口的类型及适用条件•2.墙式进水口•3.塔式进水口1.4水电站组成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。水库参数•库容：108.77万m3最大闸高为17.00m闸顶高程为1782.0m闸（坝）顶总长为114.00m水库水位：1776.5——1780m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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。•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水位波动，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。引水电站水流路径水库进水口压力隧洞调压井压力钢管蝶阀蜗壳水轮机转轮尾水1.5水轮机1.混流式2.轴流式3.其他4.发电机1.混流式2.轴流式低水头轴流式水轮机转轮高水头轴流式水轮机转轮3.灯泡贯流式水轮发电机组总体结构基础尾水管泄水锥轮叶转轮体转轮室底环蜗壳座环导叶支持盖顶盖导叶操作机构受油器永磁机上机架上挡风板定子转子下挡风板推力轴承下风罩推力支架柱段推力支架锥段空冷器1.6励磁系统•励磁系统：提供发电机磁场电流的装置，包括所有调节与控制元件，还有磁场放电或灭磁装置及保护装置•励磁系统由功率单元、调节单元、灭磁单元组成。励磁系统作用•维持发电机或系统电压水平；•并列运行机组间合理分配无功负荷；•提高发电机静稳定极限；•提高系统动稳水平；•发电机故障时快速灭磁。1.7调速系统•调速系统：根据水轮发电机组转速偏差的检测以开关水轮机导水机构控制进入水轮机的流量来调节水轮机转速和出力的设备。调速系统作用•未并网前：调整机组转速；•并网后：通过调整导叶开度调整机组有功出力、有功功率的成组调节分配并列运行的各机组之间的负荷；•正常开停机；•电气事故情况下紧急关闭导叶，以防止事态扩大。电压频率相位1.8油水汽三大辅助系统油系统：水电站油主要分透平油和绝缘油。透平油主要作用：润滑、散热、液压操作绝缘油主要作用：绝缘、散热、灭弧。水系统：主要用于机组各轴承，定子空冷器冷却、主变冷却。油水汽三大辅助系统•气系统：分为中压气（4.0Mpa）和低压气（0.7Mpa）•中压气作用：用于调速器压油装置•低压气作用：机组刹车制动、检修密封、吹扫用气、风动工具用气、调相用气、空气断路器及气动装置的隔离开关操作用气、防冻吹冰。油水气管路的着色•红－压力油管、加油管；•黄－排油管；•橙－消防水管；•蓝－进水管；•绿－排水管；•黑－排污管；•白－压缩空气管。1.9计算机监控系统•以计算机网络为平台，通过开放、模块化的结构设计，实现对水电厂生产过程的监视、数据采集、控制、调节和保护，的一种系统。•计算机监控系统包括：现在LCU单元、上位机等组成，软件（南瑞EC2000，、中水科H9000），各传感器等。•特点：计算速度快、精度高、存贮量大等优点。2.0继电保护•继电保护：对运行中电力系统的设备和线路，在一定范围内经常监测有无发生异常或事故情况，并作用于断路器跳闸或发出信号的自动装置。•继电保护要求：可靠性、选择性、速动性、灵敏性•主要作用是：防止电力系统事故的发生和发展，限制事故的影响及范围，保证电能质量并提高供电的可靠性。2.1配电装置•发电厂和变电所电气主接线中，所装开关电器、载流导体以及保护和测量电器等设备，按一定要求建造而成的电工建筑物，称为配电装置。它的作用是接受和分配电能，它是发电厂和变电所的重要组成部分。包括：断路器、隔离开关、互感器、避雷器、母线、电缆、高压熔断器。•分类：根据电气设备安装地点分为户内和户外式；按电气设备组装方式分为装配式和成套组合式。2.2直流系统•直流系统作用：断路器操作电源、各控制电源、事故照明等。•组成：蓄电池、充电机、馈电装置、绝缘监测装置。2.3厂用电系统•厂用电系统：电厂自身用电。•基本要求：可靠性、经济性•厂用电负荷分类：一类、二类、三类和事故保安负荷thanks