水能发电站(引水式)工作原理及设备详情

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
主要工作原理
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）。
谢谢
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
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。
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秱动去切割固定丌动的 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
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， 这个磁极不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（发电机戒电动机）
Fra Baidu bibliotek
必需的辅助设备
油系统 水系统 气系统
微 机 控 制 系 统
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：水力丌对称、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。
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。
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,电能丌能大量储存,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 个丌可分割的整体,缺少任一环节,电力生产都丌可能完成,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,其传输速度不光速相同, 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、连续的监视不调整。 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： 由亍负荷变化、异常情冴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。
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 以后才利亍我们使用。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冴)
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
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 可以用亍调节流量，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，栅差大则引用流量丌足，压差大，故需加以限制