水电站综合自动化系统基础知识培训教材-卢

水电站、变电站综合自动化系统基础知识培训教材培训内容一、水电站的类型；二、水轮机的类型；三、闸门的类型；四、水轮发电机；五、变压器（主变、厂用变、励磁变）；六、断路器；七、隔离开关；八、PT(TV)、CT(TA)；九、调速器；十、励磁系统；十一、上位机系统；十二、主接线图。一、水电站的类型1、坝式水电站2、河床式水电站3、引水式水电站4、储能水电站5、虹吸式水电站1、坝式水电站•坝式水电站靠坝来集中水头；•水电站厂房位于非溢流坝坝趾处。•如丹江口水电站、三峡水电站丹江口水电站坝式水电站结构2、河床式水电站•位于河床内的水电站厂房本身起挡水作用，从而成为集中水头的挡水建筑物之一；•一般见于河流中、下游，水头较低，流量较大；•如广西西津水电站西津（河床式）水电站西津（河床式）水电站平面布置图西津（河床式）水电站厂房横剖面图3、引水式水电站引水式水电站的引水道较长，并用来集中水电站的全部或相当大一部分水头。根据引水道中的水流是有压流或明流，又分为有压引水式水电站及无压引水式水电站．这种水电站常见于流量小、坡降大的河流中、上游或跨流域开发方案，最高水头已达1767m（奥地利莱塞克水电站），我国广西天湖水电站最大静水头也达1074m。广西天湖水电站（引水式）有压引水式水电站示意图无压引水式水电站示意图红岩水电站（引水式）4、储能水电站•晚上电能负荷小，电能多，用来抽水储能；•白天发电5、虹吸式水电站二、水轮机的类型1、反击式2、冲击式混流式水斗式轴流式斜击式斜流式双击式贯流式混流式水轮机•水流径向流入转轮，轴向流出。•适用范围：H=30~700m•单机容量：几万kW~几十万kW•优点：适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用高水头小流量电站。（刘家峡）混流式水轮机混流式水轮机的工作原理导叶结构示意图导叶转盘导叶操作结构图轴流式水轮机•水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。•轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。改变叶片转角时需要停机进行。结构简单，效率低。适用H、Q变化不大的情况（工况较稳定），H：3~50m。•轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节（导叶开度、叶片角度）。适用水头流量的变化，高效率区广，大中型电站多采用。H：3~80m。（葛洲坝：17万kW、12.5万kW，Hr=27m）。轴流定浆式水轮机•叶片不能随工况的变化而转动。改变叶片转角时需要停机进行。结构简单，效率低。适用H、Q变化不大的情况（工况较稳定），H：3~50m。轴流定浆式水轮机工作原理轴流转浆式水轮机•转轮叶片可以转动（双调），H、N变化时，水轮机具有较高的效率。转浆式水轮机叶片斜流式水轮机•水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随工况变化而转动，该种水轮机的特点是：斜流式水轮机一般都是转浆式，比轴流式水轮机适应的水头较高，功率较大，效率也较高，应用较广。H=40~120m。斜流式水轮机工作原理•水流进出转轮叶片时均与水轮机主轴成一倾斜角，故称为斜流式水轮机。贯流式水轮机•水轮机的主轴装置成水平或倾斜。不设蜗壳，水流直贯转轮。水流由管道进口到尾水管出口都是轴向的。H20m,小型河床电站。•全贯流式：发电机转子安装在转轮外缘。优点：水力损失小，过流量大，结构紧凑。•半贯流式：轴伸式、竖井式、灯炮式。贯流式水轮机结构图灯泡贯流式水轮机剖面图灯泡贯流式水轮机轴伸式贯流水轮机立式贯流式水轮机冲击式水轮机•由喷管和转轮组成。水流以自由水流的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流动能(V方向、大小改变)产生旋转力矩使转轮转动。在同一时刻内，水流只冲击着转轮的一部分，而不是全部。冲击式水轮机•(1)、水斗式：特点是由喷泉嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功。适用H：100~2000m；使用最广泛（高水头，小流量）。•(2)、斜击式：H：25~300m。斜击、双击水轮机构造简单，效率低，•(3)、双击式：H：5~80m。多用于小型电站。水斗式冲击水轮机双喷嘴水斗式水轮机水斗式冲击水轮机冲击式水轮机的喷嘴斜击式水轮机双击式水轮机水轮机的水头与比转速类别使用水头比转速(r/min)小型大、中型冲击式反击式水斗式大于100大于30010-35(单喷嘴)斜击式20^30030^70轴流式定桨式3^70200^800转桨式3^80200^800贯流式定桨式小于20600-1000转桨式小于20600-1000混流式5-20030-70050^300斜流式定桨式40-120150^350转桨式40-120150^350比转速：在lm水头下发出1kW功率时的转速三、水轮发电机发电机的原理导体在磁场中运动，在导体中会产生电流。二极同步发电机四极同步发电机水轮发电机水轮发电机立式水轮发电机水轮发电机卧式水轮发电机发电机的画法四、水电站的闸门闸门的类型闸门主要有三种类型：1、蝴蝶阀（蝶阀）2、闸阀3、球阀1、蝶阀•150M以下中低水头用•外形尺寸小，重量较轻，价格便宜，操作力矩小，启闭灵活，用于中低水头，能有效控制机组速率上升及减少水锤效应；•止水密封不严密，易漏水，活门在水中有一定阻力，容易引起气蚀。蝶阀的控制•手动、电动（小型）、液压（大中型）•旁通阀：蝶阀为静水开启，故设旁通阀先平压，即两边注满水。•空气阀：充水时，排出空气用浮筒自行关阀；排水时，补充空气用，浮筒自行下降。2、闸阀•高水头用（100M以上）•结构：明杆式、暗杆式闸阀的控制•控制：手动、电动（液压的较少）•附属部件：与前面蝶阀相同•结构简单，全开时水力损失少，漏水量少；•外形尺寸大，重量大，动水关闭时压力大，密封面易磨损，要常更换。3、球阀•结构：有单面密封、双面密封两种•附属部件：同前，但多两个部件*卸压阀：作用是开启关闭活门时，排除活门及密封盖之间的压力水，以免磨损密封盖。*排污阀：排出球壳体内下部的污水。活门球形密封盖球阀的控制•控制：液压、电动•优缺点：*密封紧，漏水极少，密封不易磨损，全开时无水阻损失，启闭力短小，可在动水中紧急关闭；*体积大，结构复杂，造价昂贵。五、变电站的基础知识1、升压变电站：将电压升高，升高到35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV，用于远距离传输电能；因为。高电压能减少传输电能的损失；2、降压变电站：将电压降低，降低到10kV、6.3kV、400V，供生产和生活使用。变电站的种类1、枢纽变电站、终端变电站；2、升压变电站、降压变电站；3、电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站；4、500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、6.3kV等电压等级的变电站；5、10kV开闭所；6、箱式变电站。变电站的组成1、馈电线（进线、出线）和母线；2、隔离开关（接地开关）有手动、电动两种；3、断路器；4、电力变压器（主变）；5、站用变；6、电压互感器TV（PT）、电流互感器TA（CT）；7、电容器；8、避雷器；35kV变电站110kV变电站变电站(用GIS组合电气）500kV变电站变电站六、电力变压器变压器的作用1、升压变压器：将电压升高，以利于电能远距离传输。可以减少线路损耗。2、降压变压器：将电压降低，以便生产、生活使用。两圈变和三圈变1、两圈变：一组高压线圈，一组低压线圈；2、三圈变：一组高压线圈，一组中压线圈，一组低压线圈。站用变供变电站、水电站自身用电的变压器。都是降压变压器。1、110kV/400V2、35kV/400V3、10kV/400V4、6.3kV/400V励磁变将高压电变成低压大电流，供可控硅整流桥整流成直流电，给发电机转子励磁（产生磁场）。整流变压器七、断路器断路器的作用和种类在正常负荷时接通和切断高压线路的开关。在故障短路时，切断短路的高压线路。目前，常用的有三种断路器：1、真空断路器；2、SF6断路器（六氟化硫）；3、油断路器：少油断路器多油断路器真空断路器手车式真空断路器油断路器多油断路器少油断路器SF6断路器GIS组合断路器所谓GIS（GasInsulatedSwitchgear）就是气体绝缘组合开关设备，是将变电站内除变压器外的所有设备全部组合，并充进SF6气体绝缘组成的封闭组合电器。GIS组合断路器H-GIS混合型复合开关所谓H-GIS（HybridGasInsulatedSwitchgear），就是混合型气体绝缘组合开关设备，是罐式复合开关的一种，其结构与GIS基本相同，但不含母线，是将断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关、电流互感器、电压互感器等元件组合，并封闭于金属壳内，充SF6气体绝缘组成的封闭组合电器。H-GIS的优点是运行可靠性高，不受污秽影响，可大大改善设备运行环境，实现少维护。H-GIS复合开关PASS组合智能断路器PASS(PlugandSwitchSystem)是由金属外壳、气体绝缘、内装有断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器构成的全封闭组合电器。用以太网通讯控制，没有常规的控制电缆。PASS智能组合断路器断路器的画法一般的断路器手车式断路器八、隔离开关在无负荷时接通和断开高压线路。手动操作；电动操作；它的作用为：在高压线路造成一个可见的断开点。高压隔离开关九、PT、CT1、PT（TV）：电压互感器将高电压（6.3kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV等）变成100V低电压；电压互感器变比：35kV/100V；2、CT（TA）：电流互感器将大电流变成5A；电流互感器变比：500A/5A；电流互感器电压互感器光电式互感器光电式电压互感器光电式电压互感器光电式互感器用以太网将电压、电流的数字数据传输到数字变电站。CT(TA)的画法两相的CT三相的CTPT(TV)的画法常用的PT经常用的PT十、调速器另有专文介绍十一、励磁系统另有专文介绍十二、油系统十三、气系统十四、水系统十五、水电站的自动化元件水位变送器压差变送器温度变送器压力变送器齿轮流量计导叶移位传感器水电站自动化元件流量开关浮球式水位开关霍尔传感器电磁阀电接点压力表十六、上位机系统十七、主接线图国外水电站主接线图谢谢各位！高、低压开关柜