水力发电机组
三峡发电机组介绍
contents
目录
• 三峡工程简介 • 三峡发电机组的特点 • 三峡发电机组的工作原理 • 三峡发电机组的应用场景 • 三峡发电机组的未来发展
01
三峡工程简介
三峡工程的建设背景
长江流域的防洪需求
促进区域经济发展
长江流域洪水频发，给人民生命财产 安全带来严重威胁，三峡工程的建设 旨在提高防洪标准，保护下游地区。
智能化维护
三峡发电机组采用智能化维护系统，通过实时监测和数据分析对机组进行智能化 的维护和管理，提高维护效率和可靠性。
03
三峡发电机组的工作原 理
水轮机的原理
转化能量水轮机通过水流的动能和源自能转 化为旋转机械能，进而驱动发电
机发电。
类型与结构
三峡发电机组采用混流式水轮机， 其结构包括转轮、导叶、蜗壳和尾 水管等部分。
促进区域经济发展
三峡工程建设带动了库区及周边地区 的经济发展，改善了当地基础设施和 人民生活水平。
提升我国水利科技水平
三峡工程建设过程中，攻克了一系列 技术难关，提高了我国水利科技水平。
02
三峡发电机组的特点
发电能力强大
发电量巨大
三峡发电机组是世界上最大的水力发电机组之一，单机容量达到70万千瓦，总 装机容量达到2250万千瓦，年发电量超过1000亿千瓦时，满足了中国大范围 的电力需求。
调节系统的工作原理
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控制系统
调节系统由控制系统、调速器和励磁系统组成， 用于调节发电机组的输出功率和电压。
调速器
调速器根据转速信号和给定转速的比较，自动调 节水轮机的导叶开度，以保持发电机组转速稳定。
3
励磁系统
励磁系统通过调节励磁电流，控制发电机的输出 电压和无功功率，确保电网的稳定运行。
水轮发电机组运行稳定性研究现状分析
水轮发电机组运行稳定性研究现状分析水轮发电机组是利用水流能量转换为机械能和电能的装置，是一种重要的水力发电设备。
水轮发电机组的运行稳定性对于发电系统的安全运行和电能的稳定输出具有重要意义。
目前，国内外对水轮发电机组运行稳定性的研究取得了一些进展，但仍然存在一些问题和挑战。
本文将对水轮发电机组运行稳定性的研究现状进行分析，并探讨未来的发展方向和解决途径。
1.水轮发电机组的运行特点水轮发电机组是利用水能转换为机械能和电能的发电设备，具有运行稳定、环保、可再生等特点。
在实际运行中，水轮发电机组的稳定性主要体现在以下几个方面：(1)机械稳定性：水轮发电机组在水力推动下产生旋转力，需要保持稳定的机械结构和动力平衡，以确保发电机组的长期稳定运行。
(3)电气稳定性：发电机组的电气设备需要保持稳定的电压、频率和功率因数，以确保稳定的电能输出和与电网的连接。
近年来，国内外对水轮发电机组的运行稳定性进行了广泛的研究，主要包括以下几个方面：(1)水轮发电机组的动态模拟和仿真研究：利用计算机仿真技术，对水轮发电机组的动态特性进行模拟和分析，以评估水轮发电机组在不同工况下的稳定性能。
(2)水轮发电机组的振动和噪声研究：对水轮发电机组的振动和噪声进行测试和分析，探讨振动和噪声对机组运行稳定性的影响，并提出相应的控制措施。
(3)水轮发电机组的调速调负荷系统研究：研究和优化水轮发电机组的调速调负荷系统，提高机组对电网的稳定性和响应能力。
(4)水轮发电机组的运行监测和故障诊断研究：采用先进的监测技术和故障诊断方法，对水轮发电机组进行实时监测和故障诊断，及时发现和解决运行稳定性的问题。
3.水轮发电机组运行稳定性研究存在的问题和挑战(1)水轮发电机组的复杂性：水轮发电机组由机械、水力和电气等多个系统组成，具有复杂的动态特性和相互作用，对于运行稳定性的研究和分析具有一定的难度。
(2)水轮发电机组的多工况运行：水轮发电机组需要在不同的水流条件下运行，其稳定性受到水流的影响，需要对不同工况下的稳定性进行研究和评估。
水力发电机
水力发电就是利用水力(具有水头 推动水力机 水力发电就是利用水力 具有水头)推动水力机 具有水头 水轮机)转动 械(水轮机 转动，将水能转变为机械能，如果 水轮机 转动，将水能转变为机械能， 在水轮机上接上另一种机械(发电机 发电机)随着水轮 在水轮机上接上另一种机械 发电机 随着水轮 机转动便可发出电来， 机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电 能。水力发电在某种意义上讲是水的势能变成 机械能，又变成电能的转换过程。 机械能，又变成电能的转换过程。 。
将水能转换为电能的,综合工程设施 将水能转换为电能的 综合工程设施 。 一般包括由挡水、泄水建筑物形成的,水库和 一般包括由挡水、泄水建筑物形成的 水库和 水电站引系统、发电厂房、机电设备等。 水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。水 库的,高水位水经引水系统流入厂房推动水轮 库的 高水位水经引水系统流入厂房推动水轮 发电机组发出电能，再经升压变压器、 发电机组发出电能，再经升压变压器、开关站 和输电线路输入电网。 和输电线路输入电网。
水轮发电机介绍 一、水轮发电机的容量和等级的划分 水轮发电机的容量和转速等级划分,目前世界 水轮发电机的容量和转速等级划分 目前世界 各国尚无统一的标准。根据我国的情况,大致 各国尚无统一的标准。根据我国的情况 大致 上可以按下表划分其容量和转速等级： 上可以按下表划分其容量和转速等级：分类额 定功率P 额定转速N 定功率 n (kW)额定转速 n(r/min) 低速中速 额定转速 高速微型水轮发电机<100 750-1500小型水轮 高速微型水轮发电机 小型水轮 发电机100-500<375375-600750-1500中型水 发电机 中型水 轮发电机500-10000<375375-600750-1500大 轮发电机 大 型水轮发电机>10000<100100-375>375 型水轮发电机
小型水力发电机
斜击式小型水力发电机斜击式小型水力发电机5KW，需要水头为15－50米左右，水流量为：0.047－0.014立方米/秒。
可以选配永磁单相发电机和励磁三相发电机。
斜击式小型水力发电机5KW配永磁单相发电机重量约为：150kg。
一、小型水力发电站简介：建微水电站是在有一定水头落差的地方，通过筑坝拦集小溪流水，通过管道等将水引入水力发电机组，推动水轮带动电机发电，然后通过输电线供给用电户。
二、斜击式水力发电原理：在有水落差比较高的地方，用水管将水从高处引往低处，由于水位差高，水产生比较高的压力，在高压力的作用下，水的流速非常快。
在水轮机处装有圆形的小喷口，高压高速的水流喷射到斗状的叶片上带动水轮机高速旋转，从而带动发电机发电。
在这里主要就是利用水的高压高速能量，因此，高落差非常重要。
水位差，或者说水流落差，我们简称为水头。
三、功率计算：水流量和水头就可以决定安装发电机组的功率。
水流量一般是指一秒钟内流出的水的体积。
以立方米/秒为单位。
理想理论上安装功率的计算公式为：水头(m)×流量(m3/s)×9.8＝功率(KW)。
实际上机组的效率并不是100%，因此要把机组的效率算上。
一般水头我们以H来表示，流量以Q来表示，机组效率为η来表示，一般η取0.7左右。
g表示重力加速度，功率以P来表示，那么安装功率的计算公式为：P ＝ HQηg例如：水流量为0.02m3/s，水头为10米高，那么可以安装的功率为：0.02×10×9.8×0.7 ＝1.372(KW)，即实际可以安装功率为：1千瓦左右。
流量比较难测量一般以估算法来测。
首先估算出水的流速，然后再估算出水流的横截面积大小，即可算出水流量大小。
流量(m3) Q = Sv 其中S为横段面积（m2），v为流速（m/s）①、首先测量得水沟的横截面积S，比如可量得水沟的宽、高粗略算出横截面积S，如要测得更准确，可对水沟的横截面积进行分割细分测得各小块面积，然后再相加得出总面积。
水轮发电机组
龙头石发电机结构 定子 转子 推力轴承 上、下导轴承 制动和除尘系统 通风冷却 灭火系统 防油雾系统 机组其它自动化元件
发电机定子
定子机座 定子机座由钢板焊接而成，为运输方便而 分成6瓣，在工地组焊成整圆，机座外径为 14500mm，高2245mm，定子机座采用无 上、下环结构，大齿压板直接入于定子基 础板上，定子上端通过上机架支墩与上机 架相连。
• 灭火系统
• 发电机采用水喷雾灭火方式，灭火环管分 别布置在发电机定子线圈的上、下两端， 上、下分别设有64个喷雾头圆周分布。
• 防油雾系统
• 本发电机在上导轴承油槽上、下端和推力 油槽上、下端分别设置了防油雾装置，将 有效地防止油雾污染发电机。
机组其它元件
轴电流监测装置
轴电流监测装置由ZCT型轴电流互感器和ZCX型 轴电流报警装置两部分组成。ZCT型轴电流互感 器为环形分瓣结构，安装在发电机上端轴上，
• 上、下机架
• 发电机上、下机架均由中心体和支臂组成， 下机架中心体分两瓣在工地组装，中心体 和支臂在工地焊接成整体，并有足够的强 度和钢度，上机架采用能将径向力转化为 切向力的结构，可有效地改善发电机基础 的受力，下机架能通过发电机定子整体吊 出。
上机架及上挡 下机架及制动
风板
闸
• 上、下导轴承
水力发电机组
水轮机发电机组简述
水流经引水道进入水轮机，由于水流 和水轮机的相互作用，水流便把自己 的能量传给了水轮机，水轮机获得能 量后开始旋转而作功。因为水轮机和 发电机相连，水轮机便把它获得的能 量传给了发电机，带动发电机转子旋 转，在定子内感应出电势，带上外负 荷后便输出了电流。当水流通过水轮 机时，水能即转变成机械能。
三、水电站厂房的布置
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。
水力发电机组的说明书
水力发电机组的说明书一、产品概述水力发电机组是一种将水能转化为电能的设备，利用水流的动力驱动涡轮旋转，并通过发电机将旋转动能转化为电能。
本说明书旨在详细介绍水力发电机组的组成部分、工作原理、安装调试、使用注意事项等相关内容，以便用户正确了解和操作本产品。
二、产品组成1. 转轮和涡轮水力发电机组的核心组成部分为转轮和涡轮。
转轮是连接水轮机和发电机的齿轮，通过水力驱动旋转产生动力；涡轮则是转轮的主要构成部分，其叶片设计使得水流能够以较高的速度通过，从而带动转轮旋转。
2. 发电机发电机是将涡轮旋转动能转换为电能的设备。
其内部通过电磁感应原理，通过转子和定子之间的电磁场相互作用，将旋转的动能转化为电能输出。
3. 控制系统水力发电机组的控制系统包括自动控制装置、监测装置和保护装置。
自动控制装置用于控制发电机的启动、停止和调节；监测装置用于实时监测发电机组的运行状态，包括转速、电流、电压等参数；保护装置用于检测并保护发电机组在异常情况下的安全运行，如过载、短路等。
4. 辅助设备水力发电机组还包括一些辅助设备，如调速器、水闸、冷却装置等。
调速器用于调整发电机组的输出功率，保持电压、频率的稳定；水闸用于控制水流的流量和压力，以保证转轮的正常运转；冷却装置用于降低发电机组的温度，保证设备的正常工作。
三、工作原理水力发电机组的工作原理主要包括水能转动、动能转换和电能输出三个过程。
1. 水能转动水流通过涡轮的叶片进入涡轮内部，水流的动力将涡轮推动产生旋转。
涡轮与转轮相连接，旋转的动能通过转轮传递给发电机。
2. 动能转换水流带动涡轮旋转的动能被转换为转轮的旋转动能。
转轮与涡轮通过齿轮相连，涡轮的旋转将通过齿轮传递给转轮，转轮的旋转速度与涡轮成正比。
3. 电能输出转轮将旋转动能传递给发电机，发电机通过电磁感应原理将旋转动能转化为电能。
电能输出可以通过电缆等设备传输到电网，供用户使用。
四、安装调试1. 安装前准备在安装水力发电机组之前，需要检查设备的各个部件是否完好，确保无损坏。
水力机械水轮机发电机水轮发电机组功能
贯流式机组分类
全贯流式：发电机转子安装在水轮机转轮外缘，其 密封困难，现在较少使用。
半贯流式：
灯泡贯流式：发电机组安装在密闭的灯泡体内，使用较 广泛，机组结构紧凑，流道形状平直，水力效率高。
轴伸式贯流机组：发电机安装在外面，水轮机轴伸出到 尾水管外面。
单机容量：几万kW-几十万kW 特点：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。 三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量70
万kW。是世界上单机容量最大的机组。
混流式水轮机
2. 轴流式： 特点：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方
向始终平行于主轴。
适用于大流量、低水头。一般水头在50m以下。 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。高
水流特点：水流从喷嘴射出，沿转轮圆周切线方向冲击 在斗叶上；转轮区水流压力为大气压。
结构特点：由喷嘴和转轮组成，叶片为水斗式。 优点：安装高度不受空化条件限制；应用水头可很高。 适用范围：适用H 变化不大，负荷变化大的电站。
水斗: 特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向 冲击转轮上的水斗作功。
最小水头损失送入转轮室。 (2) 导水机构（导叶及控制设备)：控制工况。 (3) 转轮（工作核心)：能量转换，决定水轮机的尺
2. 反击式水轮机的工作水头 毛水头 - 水头损失=净水头 HG=EA- EB=HM - hI-A
3. 冲击式水轮机的水头 HG=ZU- ZZ - hI-A
其中ZU和ZZ分别为上游和水轮机喷嘴处的水头。
Hale Waihona Puke 4.特征水头(characteristic head) 表示水轮机的运行范围和运行工况。 最大工作水头： Hmax=Z正-Z下min-hI-A 最小工作水头： Hmin=Z死-Z下max-hI-A 设计水头(计算水头) Hr ：
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水轮机及其附属设备 发电机及其附属设备
水轮机及其附属设备
• • • • 水轮机基本参数 水轮机结构特点 水轮机运转综合特性曲线 自动化控制
水轮机基本参数
• 水轮机参数：
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型式：HLVS220-LJ-670
立轴金属蜗壳混流式水轮机，转轮名义直径670.3cm，转轮编号 F70.0/21。 净水头 额定出力 Hr= 73 m Pr= 280.6 MW
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额定流量
额定转速 最大水头 飞逸转速
Qr=424.6 m3/s
n=100 rpm Hmax= 85.4 m nf= 175 rpm
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最大出力
Pmax=280.6 MW水轮 Nhomakorabea结构特点
• 看图
水轮机运转综合特性曲线
自动化控制
• 看图 • 开机规律
在10 秒钟内把缓慢把导叶开至约10%（100%开度对应的时间是100 秒），开 度限制在10%约15 秒后，逐渐按每秒5%的转速上升率直至达额定转速附近， 然后再把导叶开至空载开度。 应将以上开启规律和所测量的振动、摆度、噪声和压力脉动测量结果置于同一时间坐标 下，综合分析，必要时应适当改变以上开机规律进行测试和综合分析，最终确定一个合 理的、最优的开机规律。
自动化控制
• 停机规律
发电机及其附属设备
• 发电机基本参数 • 发电机结构 • 自动化控制
发电机基本参数
• SF275—60/14700
发电机结构特点
• 看图