水力发电的基本流程及发电系统设备简介

水力发电的基本流程及发电系统设备简介

一.水电站枢纽的组成

1.水电站是将水能转变为电能的水力装置，由各种水工建筑物（挡

水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物、引水建筑物、平水建筑物及水电站厂房）以及机械、电气设备组成的统一有机整体，互相配合、协同工作，这种水力装置，就是水电站枢纽或水利枢纽。

2.水力发电的基本流程：具有水头的水力——经压力管道或压力隧

洞（或直接进入水轮机）进入水轮机转轮流道——水轮机转轮在水力作用下旋转（水能转变为机械能）——同时带动同轴的发电机旋转——发电机定子绕组切割转子绕组产生的磁场磁力线（根据电磁感应定理，发出电来，完成机械能到电能的转换）——发出来的电经升降压变压器后与电力系统联网。

二.发电系统设备简介

水轮发电机组及辅助设备简介：水轮机、发电机、调速器、励磁系统、油水气系统

升压站及其它主要设备简介：变压器、高压配电装置、互感器

水轮发电机组及辅助设备简介

1.水轮机：水能---机械能；按水流能量转换特征，分为反击式和冲击式

●反击式：利用水流的势能和动能，转轮在工作过程中全部浸在

水中，

压力水流流经转轮叶片时，受叶片的作用而改变压力、流速的大小和方向，同时水流对转轮产生反作用力，形成旋转力矩使转轮转动。

反击式又分为混流式、轴流式、斜流式、贯流式；

混流式：水流流经转轮时是辐向流进而轴向流出；

轴流式：水流流经转轮时是轴向流进而轴向流出；

斜流式：水流进出转轮叶片都是斜向的；

贯流式：与轴流式类似，水流基本沿轴向流过转轮；

●冲击式：利用水流的动能，又分为切击式（水斗式）和斜击式两

种

切击式，喷嘴射流沿转轮圆周切线方向冲击斗叶；

斜击式，喷嘴射流方向与转轮轮旋转平面成一夹角；

2.发电机

●水轮发电机：机械能---电能；由转子、定子、上机架、下机架、

推力轴承、导轴承、空气冷却器、励磁机和永磁机等主要部件组成。

●同步发电机的工作原理

转子转动——转子中由励磁电流产生的按正弦分布的旋转磁场切割定子三相对称绕组——定子三相绕组中产生三相正弦交变电动势——定子三相绕组与负载连通后，电路在电动势的作用下有电流通过——向负载输出电能。

3.调速器：

国民经济各部门对电能生产的要求：供电可靠性；保证电能质量调速器的主要作用是调节发电机频率和有功负荷。具体说，水轮机调节的基本任务，就是根据电网负荷的变化，不断地相应调节水轮发电机组有功功率的输出，以维持机组转速或频率在规定范围内。

4.励磁系统：供给发电机励磁电流的直流电源及其附属部件；

主要作用是调节发电机电压和无功功率。

5. 油水气系统

油系统：分为透平油和绝缘油；它的作用是：（绝缘油）绝缘、（透平油）冷却、润滑，调速系统液压操作及立式机组的电站中还有开机前顶转子之用。

●透平油：润滑、散热和液压操作

●绝缘油：绝缘、散热和消弧

水系统：技术供水、消防供水、生活供水和排水系统

技术供水系统，它的作用主要是：冷却、润滑、密封、操作。

气系统：压缩空气系统的任务和组成：

压缩空气系统的任务，就是及时地供给用气设备所需的气量，同时满足用气设备对压缩空气的气压、清洁和干燥的要求

压缩空气系统由四组成：

◎空气压缩装置，它包括空气压缩机、电动机、贮气罐和油水分离器等

◎供气管网，它由干管、支管和管件组成。管网将气源和用气设备联系起来，输送和分配压缩空气。

◎测量和控制元件，它包括各种类型的自动化元件，如压力继电器、温度信号器、电磁空气阀等。其主要作用是监测、控制，保证压缩空气系统的正常运行。

◎用气设备，如油压装置压力油罐、制动闸、风动工具等。

⏹升压站及其它主要设备简介

1.变压器：

水电站使用变压器的必要性：在远距离输电时，升高电压有利于提高输送容量，减少输电损耗，但是随着电压的增高绝缘费用也要增大。因此，对30～70KM的用户，一般采用35KV电，更近一些的用户，用10KV输电。

●变压器作用：改变电压；改变电流；改变相位。

●变压器组成：由铁芯、绕组、油箱、套管、分接开关以及其它附

件所构成。

2.高压配电装置

●高压断路器：高压断路器是电力系统中最重要的控制和保护电

器。当系统正常运行时，它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流；当系统发生故障时，它和继电保护配合，能迅速切除故障电流，防止扩大事故范围。因此高压断路器工作的好坏，直接影响到电力系统的安全运行。

●高压隔离开关：隔离电源；倒闸操动；接通和断开小电流电路；

用户外三联隔离开关接通和断开10KV以下、电流在15A以下的负荷。

3.互感器：互感器的作用，就是将交流高电压、大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，使测量仪表和继电器标准化和小型化并可采用小截面的控制电缆或导线进行连接，使屏内布线简单，安装方便；使测量仪表、继电器等二次设备与高电压隔离，以保证人身和设备的安全，当电路上发生短路时，保护测测量仪表的电流绕组，使它不受大电流的损坏，同时为继电保护和自动装置提供电源。

发电厂电气部分：

单母线接线：优点：接线简单、清晰、设备少，操作方便于扩建和采用成套配电装置。

单母线分段接线：优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段引出两个回路，有两个电源供电；两个回路间互不影响。

双母接线：两组母线同时工作，并通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上