水能发电站(引水式)工作原理及设备详情.
引水式水电站课件
水库
水库用于储存引来的水，调节 水流，保证水轮发电机组稳定 运行。
水轮发电机组
水轮发电机组是引水式水电站 的发电设备，利用水流驱动发
电机产生电能。
引水式水电站特点
01
02
03
04
投资少
引水式水电站结构简单，建设 周期短，投资相对较少。
引水式水电站的环境影响
水资源利用
引水式水电站通过调节水流，改变河 流的自然状态，对水资源利用产生影 响。
生态影响
土地利用和水质变化
水电站建设可能占用土地资源，影响 土地利用和水质变化。
水电站的建设可能对河流生态系统造 成破坏，影响生物多样性。
引水式水电站的可持续性分析
能源可持续性
引水式水电站利用水力发电，是 一种可再生能源，具有能源可持
环境友好
尽可能减少对周边环境的破坏，合理利用水 资源，保护生态环境。
引水式水电站设计要点
水工建筑物设计
包括引水渠、压力前池、调压井等， 需确保水流平稳、减少水头损失。
机电设备选择
根据水电站规模和性能要求，合理选 择水轮机、发电机等设备。
电气系统设计
设计合理的电气主接线、配电装置及 电缆敷设等，确保电站安全稳定运行 。
能转化为机械能。
发电机
水轮机通过传动轴驱动 发电机旋转，将机械能
转换为电能。
输电线路
电能通过输电线路传输 至电网，供用户使用。
引水式水电站效率分析
能量转换效率
引水式水电站的能量转换效率取 决于水轮机和发电机的设计、制 造和运行状态，以及水流条件等
因素。
控制与调节
引水式水电站的控制与调节对效率 有重要影响，合理的调节和控制可 以提高效率。
水力发电原理及水电站概况
水力发电原理及水电站概况
水力发电是利用水流动的动能将水的动能转化为电能的一种方法。
其基本原理是利用水流的动能驱动水轮机或涡轮机转动，通过机械传动将转动的动能转化为发电机的转动动能，再由发电机将机械能转化为电能。
水电站是进行水力发电的场所，主要由水库、电站建筑物、水轮发电机组、输变电设备等构成。
水流进入水库后，经过引水系统引流到水轮发电机组上，驱动水轮转动，再经过机械传动将转动的动能转化为电能，最后由输变电设备将电能输送到用户。
水电站按规模可分为大型水电站和小型水电站。
大型水电站通常具有较大的装机容量和电站建筑物规模，可以满足大范围的电力需求。
小型水电站则主要用于满足区域性或个别用户的电力供应需求，装机容量较小。
水电站的建设需要考虑水资源的丰富程度、水位变化情况以及对环境和生态的影响等因素。
水利工程师需要进行水资源勘察分析，确定最佳的水电站建设方案。
同时，水电站的建设还需要考虑水电站周边地区的社会和经济发展状况，合理安置受影响的地方居民，保护和改善生态环境。
水力发电在世界各地广泛应用，特别是在拥有丰富水资源的地区。
中国是世界上水力发电规模最大的国家之一，拥有大量的水力资源。
中国的水电站分布于南北方各个地区，其中以三峡水电站、长江水电站、黄河水电站等具有代表性。
水力发电机工作原理
水力发电机工作原理水力发电机是一种通过水力能量转换为机械能，再将机械能转换为电能的装置。
其工作原理主要包括水流作用原理、发电机工作原理以及能量转换原理。
一、水流作用原理水力发电机依靠水流的动能来推动涡轮旋转，从而产生机械能。
水力发电机一般安装在水流流动的河流或水库中，通过引导水流高速流入涡轮的流道中，该流道被称为“水轮机内水道”。
水流的流动会产生压力，并且随着水流的速度增加而增加。
水流进入涡轮后，由于水流的冲击和推动作用，使涡轮开始旋转。
二、发电机工作原理水流旋转涡轮后，涡轮通过转轴与发电机相连。
转轴与发电机之间设有传动装置，将涡轮的旋转运动传递给发电机。
发电机内部是由定子和转子组成的。
定子由绕组和磁极构成，绕组通电后会产生磁场。
转子通过传动装置与涡轮相连，当转子旋转时，会不断切割磁场，引发感应电动势。
感应电动势是一种由磁场变化产生的交流电。
感应电动势的大小与磁场变化的速度和磁场强度有关。
在水力发电机中，涡轮的转速较高，因此磁场变化的速度也很快，从而产生较大的感应电动势。
这个电动势通过发电机的绕组输出，转化为电能。
三、能量转换原理水力发电机工作的最终目的是将水流的动能转化为电能，这个过程中涉及到能量的多次转换。
首先，水流的动能被转化为涡轮的机械能。
随后，涡轮的旋转运动被传递给发电机，进一步转化为电能。
在这个过程中，有一部分的能量会因摩擦、传输损耗等因素损失掉，因此水力发电机的效率并不是百分之百。
为了提高水力发电机的功率，需要优化设计涡轮的结构、提高水轮机内水道的流速以及改进发电机的转换效率等方面。
总结：水力发电机的工作原理主要包括水流作用原理、发电机工作原理以及能量转换原理。
水流推动涡轮旋转，涡轮带动转轴旋转，通过传动装置将旋转运动转化为电动势，最终将水流的动能转换为电能。
优化水力发电机的各个部分结构以提高发电效率是进一步发展水力发电技术的重要方向。
水力发电机的工作原理
水力发电机的工作原理水力发电机是一种利用水流的能量来产生电能的机器。
它通过将水的动能转化为机械能，再经由发电机的作用将机械能转化为电能。
水力发电机的工作原理主要包括水流引导、水轮机、发电机和电力传输四个步骤。
1. 水流引导：首先，需要将水源引导至水轮机，以提供动力。
通常，水力发电机会选择位于高海拔的湖泊或水库作为水源，通过建设引水渠道将水流引导至水轮机。
2. 水轮机：水力发电机的核心是水轮机，它将水的动能转化为机械能。
水轮机通常由水轮和轮轴组成，水轮又可分为垂直轴流水轮和水平轴流水轮两种类型。
- 垂直轴流水轮：水流从水轮机的顶部流入，经过水轮的叶片推动水轮转动，然后水从底部排出。
这种水轮机适用于水流较大的情况，旋转速度较慢，通常用于大型水电站。
- 水平轴流水轮：水流从水轮机的一侧流入，推动水轮叶片转动，然后水从另一侧排出。
这种水轮机适用于水流较小的情况，旋转速度较快，通常用于小型水电站。
3. 发电机：水轮机将水流的机械能传递给发电机，发电机则将机械能转化为电能。
发电机由定子和转子组成，通过转子的旋转运动在定子中感应出电流，从而产生电能。
- 交流发电机：大部分水力发电机采用交流发电机，它通过转子的旋转产生变化的磁场，进而在定子中感应出交流电。
交流发电机广泛应用于水力发电站。
- 直流发电机：部分小型水力发电机采用直流发电机，它通过转子的旋转产生恒定的磁场，进而在定子中感应出直流电。
直流发电机常用于家庭小型水力发电设备。
4. 电力传输：发电机生成的电能通常是交流电。
电能通过变压器进行升压、输送和降压处理，最终通过电网传输到各个终端用户，供电使用。
总结：水力发电机工作原理包括水流引导、水轮机、发电机和电力传输四个关键步骤。
通过将水的动能转化为机械能，再经由发电机转化为电能，水力发电机能够有效利用水流资源来产生可再生的电能。
水力发电机在能源行业中扮演着重要的角色，对环境友好且具有可再生特性，是一种可持续发展的能源利用方式。
引水式水电站介绍
利⽤天然河道落差，由引⽔系统集中发电⽔头的⽔电站。
引⽔式⽔电站⼀般由挡⽔建筑物、泄⽔建筑物、进⽔⼝、引⽔系统、⽔电站⼚房、尾⽔隧洞（或尾⽔明渠）及机电设备等组成。
引⽔式⽔电站适宜建在河道多弯曲或河道坡降较陡的河段，⽤较短的引⽔系统可集中较⼤⽔头；也适宜于⾼⽔头⽔电站，避免建设过⾼的挡⽔建筑物。
跨流域引⽔发电的⽔电站必然是引⽔式⽔电站。
引⽔式⽔电站的主要特点有： ①库容⼩，调节性能差； ②淹没损失少； ③产⽣脱⽔河段，⾄少使局部河段减少流量； ④枢纽布置分散，不利于运⾏管理。
引⽔式⽔电站分为有压与⽆压两类。
⽆压引⽔式⽔电站⽤⽆压引⽔道（引⽔明渠或⽆压隧洞）输送⽔流到压⼒前池，压⼒前池把⽔流由⽆压变成有压，通过压⼒管道把⽔引到⽔轮发电机组发电。
有些⽆压引⽔式⽔电站还要设尾⽔明渠。
这类电站靠压⼒前池或靠明渠⼩范围⽔位变化调节引⽔流量，但可调蓄的容积很⼩，调节性能很差，多为径流式⽔电站，如中国新疆的玛纳斯梯级⽔电站。
有压引⽔式⽔电站⽤有压隧洞或钢管从进⽔⼝输送压⼒⽔流到⼚房，有些电站还要设置调压室。
有压引⽔式⽔电站的⼚房位置可放在岸边、地下或地上。
若采⽤地下式⼚房还可分为⾸部式、中部式或尾部式。
⾸部式的引⽔隧洞短于尾⽔隧洞，尾部式的引⽔隧洞长于尾⽔隧洞，中部式的⼚房位于中间。
中国以礼河三级和四级⽔电站为有压引⽔式⽔电站，利⽤⽔头均为629m。
因坝式⽔电站和引⽔式⽔电站各有优缺点，在适宜的条件下有些⽔电站既⽤挡⽔建筑物、⼜⽤引⽔系统共同集中发电⽔头，既有⽔库可调节径流，⼜可⽤较少的引⽔系统⼯程量取得较⼤⽔头。
这类⽔电站称为混合式⽔电站，如中国的鲁布⾰⽔电站。
水力发电机介绍及应用
水力发电机介绍及应用1. 介绍水力发电机是一种利用水流通过涡轮旋转产生机械能，驱动发电机发电的设备。
它是一种清洁、可再生的能源发电方式，被广泛应用于全球各地。
2. 工作原理水力发电机的工作原理基于水的重力势能转化为机械能，然后再转化为电能。
主要包括以下几个步骤：1. 水流被引导到涡轮上，涡轮叶片受水流的冲击旋转。
2. 涡轮旋转带动发电机转子转速增加。
3. 发电机通过磁场和线圈的相互作用产生电流。
4. 电流经过变压器升高电压，最终输送到电网中。
3. 应用水力发电机在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 水电站：水力发电机是水电站的核心设备，通过将水流引导到涡轮上，将水的能量转化为电能，为电网供电。
2. 农村电化：在水资源丰富的农村地区，可以利用小型水力发电机为农户提供电力，实现农村电网的建设。
3. 乡村旅游：在风景秀丽的乡村旅游景区，可以利用小型水力发电机发展微型水电站，为景区提供绿色电力。
4. 农业灌溉：利用水力发电机为农业灌溉系统提供能源，减少对传统能源的依赖，节约能源成本。
4. 环保优势水力发电机作为一种清洁能源发电方式，具有以下环保优势：1. 无污染：水力发电不产生废气、废水和固体废物，对环境不会造成污染。
2. 低碳排放：水力发电不燃烧燃料，几乎不产生二氧化碳等温室气体的排放。
3. 可再生：水力发电依赖于水循环，水资源可再生，不会造成能源枯竭。
5. 潜力和发展趋势由于水力发电机的环保性和可再生性，其在未来的能源发展中具有巨大的潜力和发展空间。
随着技术的不断进步，水力发电机的效率和可靠性将不断提高，更加适应各种地理条件的利用。
6. 结论水力发电机作为一种清洁、可再生的能源发电设备，在全球范围内得到广泛应用。
它不仅具有环保优势，而且潜力巨大，有望在未来的能源发展中发挥更重要的作用。
水力发电机组工作原理
水力发电机组工作原理
水力发电机组是一种利用水流转动涡轮及发电机来发电的设备。
其工作原理可以简单描述如下：
1. 引水：将水从水源引流至水力发电机组的涡轮上，通常通过引水渠道或者大坝上的水闸来实现。
2. 涡轮转动：水流进入涡轮，推动涡轮叶片转动。
涡轮可以是水轮机，也可以是涡轮发电机组中叶轮的一部分。
3. 传动系统：涡轮的转动通过传动系统（如轴等）传递给发电机，使发电机也开始旋转。
4. 发电：发电机在旋转时通过电磁感应原理产生交流电。
交流电由发电机输出，经过变压器升压后传输至电网或用于局部供电。
5. 调控和控制：水力发电机组需要通过调节涡轮转速或调整引水量来控制发电输出，从而满足电网负载需求。
需要注意的是，水力发电机组的工作原理可以有多种不同的设计和实现方式，具体的工作原理可能会根据不同的水力发电机组型号和技术细节有所差别。
水力发电机工作原理
水力发电机工作原理
水力发电机是一种利用水的动能来发电的设备。
它的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 水源供应：水力发电机通常建在水源充足的地方，如河流、湖泊或水库。
水源的供应要保持稳定的流量和水位。
2. 水流控制：水力发电机通过构筑水坝或引导水流的管道来控制水流的方向和流量。
水流进入发电机前需要经过通道或喷嘴，使水流加速并增加压力。
3. 涡轮旋转：水流进入发电机后会使涡轮旋转。
涡轮是一种类似于风车的装置，由多个叶片组成。
水流的冲击力和压力使涡轮旋转。
4. 发电机工作：涡轮旋转带动连接在其轴上的发电机转子旋转。
发电机中有许多线圈和磁铁，当转子旋转时，磁铁产生的磁场会在线圈附近产生电流。
5. 发电输出：通过发电机的输出端，将产生的电流传输到变压器进行电压的调整和升压，最终输出到电网供应给用户使用。
总结起来，水力发电机通过控制水流并利用水的动能来驱动涡轮旋转，进而使发电机发电。
这种方式利用了水的自然能源，无污染且可再生。
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水轮机
平面设计图
实物
机械能转换成电能
水流驱动水轮机转动，水轮机带动同轴发电机转动，由发 电机将水轮机传来的旋转机械能转化为电能 1、发电机工作的基本原理――电磁感应原理 线将感生电势，闭合导线将感生电流。 导线切割磁力
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（简图）；
磁力线由电磁铁产生，为了得到电磁铁，必先得到直流电 源 2、怎样得到直流电源 直流发电机；交流电通过变压、整流 获得
生产原料——水能
水能的基本要素是流量、水头。当水流具有一定的流量、水头以后，我们说水流具有了一 定的能量。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： 1、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 和可以综合利用。缺点：水淹面积大；泥沙淤积。 2、引水式水电厂 缺点：无调节能力，属径流式；破坏生态。 3、混合式 将上两种形式相结合。(我厂三站引水系统概况)
电力工业生产的特点
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。
流道中水流的控制依赖闸门，根据闸门的工作方式，可以将其分为以下四种： 1、工作闸门 可以用于调节流量，可以动水操作。 2、事故闸门 防止事故扩大，动水关闭，静水平压开启。 3、检修闸门 以上两种闸门检修时的安全措施。 4、施工导流闸门 施工时用 连续水流在突然通（断）时产生水击（惯性使然，像紧急刹车） 水流漂浮物用拦污栅拦截，栅差大则引用流量不足，压差大，故需加以限制
广西天湖水电站（引水式）
有压引水式水电站示意作原理
水 能
机 械 能
电 能
水能转换成机械能
水能的三种表现形式： 位能、动能、压能
将水能转化为机械能的设备叫水轮机（水力原动 机），根据水流对水轮
的水力作用方式可以将水轮机分为：
冲击式水轮机（利用水流的动能来做功）；喷嘴、 切击。 反击式水轮机（利用水流的压能和部分动能来做 功）。
研究性学习报告
水能发电站（引水式）工作原理及设备详情
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，其原料是水能，基本加工设 备是水能发电机组，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。 天然水流－筑坝（隧洞、明渠引水）－水轮机－发电机 －升压站－电网－降压站－用户
3、按灭弧介质断路器可以分为 开关
油断路器；真空断路器；SF6断路器；空气
4、断路器的操作能源 电磁操作机构、弹簧操作机构、液压操作机构、压缩空 气操作机构
5、严禁在只经断路器断开的设备上工作，如有工作须经停电、验电、装设接 电线、悬挂标示牌，办理工作票才能进行。
变压器
1、为了远距离、低损耗送电，需要高压送电 2、变压器的发热（铁损、铜损）和冷却 （油浸自冷、 油浸风冷、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却） 3、变压器的停送电操作 冷却器－保护－隔离开关（中 性点刀闸）－高压侧断路器－低压侧断路器（负荷 ），停电相反。N
事例：耿站的水工枢纽。
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。
水轮机运行中的主要问题
气蚀 连续水流满足能量守恒，动能增加则压能减少，达空 化压力产生气泡，其溃灭产生高频冲击，金属疲劳剥落。 磨损 泥沙特性大小、形状、硬度；水流特性流速、流向;受 磨物特性硬度、光洁度；运行方式气蚀、冲角。
效率 容积 水力 机械
振动 形成水力振动的几个原因：水力不对称、卡门涡列、 尾水涡带 从运行上解决以上问题的措施：补气、避开振动区、停机关 闭主阀。
机械能转化为电能
水轮发电机组将机械能转化为电能的物理过 程
当定子绕组流过三相交流电以后产生一个 旋转磁极，该磁极的转速称为同步转速， 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）
必需的辅助设备
油系统 水系统 气系统
微 机 控 制 系 统
油系统
微 机 控 制 系 统 截 图
气系统
微 机 控 制 系 统 截 图
水系统
微 机 控 制 系 统 截 图
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。
高压断路器
一个完整的电路由以下4部分组成：电源－导线－电键（开关）－负载，高压 电路也是如此，电源－发电机；导线－母线、架空线路、电缆；负载－系统用 户，下面主要介绍（断路器）开关。 开 断路器的作用 控制制作用 高电压大电流回路的通断电弧尤为强烈 保护护作用、电路通断时产生电弧， 电弧的产生：第一阶段 强电发射、热电子发射；第二阶段 碰撞游离；第三阶 段 熱游离 电弧的危害：电路不能可靠断开；引起短路事故；引起过电压；危及人生安全 设备 故高电压、打电流回路的通断设备必须有可靠的灭弧能力，断路器就有 这种能力。