水力發(fā)電原理與設(shè)備圖文

水力發(fā)電原理與設(shè)備圖文第一頁，共五十頁，2022年，8月28日水力發(fā)電水力發(fā)電簡述水力發(fā)電的特點(diǎn)水力發(fā)電的分類水力發(fā)電的歷史第二頁，共五十頁，2022年，8月28日

水力發(fā)電簡述

前言

我國水力資源豐富，居世界第一，最新查明理論蘊(yùn)藏量6.94億千瓦、技術(shù)可開發(fā)量5.42億千瓦、經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量4.02億千瓦，按技術(shù)可開發(fā)量至今僅開發(fā)利用20%。截止2005年底，我國發(fā)電裝機(jī)達(dá)到50841億千瓦。其中，水電11652萬千瓦，占22.9%。以技術(shù)可開發(fā)量5.42億千瓦為基數(shù)，中國目前水電資源開發(fā)程度不足25%。與世界水電開發(fā)先進(jìn)水平相比，存在著巨大的差距。加快水電資源開發(fā)，是提高中國水能資源利用效率的迫切需要，水電開發(fā)的前景是極其廣闊的。Part1水力發(fā)電

系統(tǒng)圖第三頁，共五十頁，2022年，8月28日

水力發(fā)電是利用河流、湖泊等位于高處具有位能的水流至低處，將其中所含之位能轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)之動能，再以水輪機(jī)為原動力，推動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。利用水力(具有水頭)推動水力機(jī)械(水輪機(jī))轉(zhuǎn)動，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，如果在水輪機(jī)上接上另一種機(jī)械(發(fā)電機(jī))隨著水輪機(jī)轉(zhuǎn)動便可發(fā)出電來，這時(shí)機(jī)械能又轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。水力發(fā)電在某種意義上講是水的位能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再轉(zhuǎn)變成電能的過程。因水力發(fā)電廠所發(fā)出的電力電壓較低，要輸送給距離較遠(yuǎn)的用戶，就必須將電壓經(jīng)過變壓器增高，再由空架輸電線路輸送到用戶集中區(qū)的變電所，最后降低為適合家庭用戶、工廠用電設(shè)備的電壓，并由配電線輸送到各個(gè)工廠及家庭。

Part1水力發(fā)電

第四頁，共五十頁，2022年，8月28日水電常識

把天然水流蘊(yùn)藏的力學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電方式。是水能利用的主要形式。天然水流所蘊(yùn)藏的力學(xué)能稱為水力資源，是人類可以利用的重要能源之一。在自然狀態(tài)下，河川水流的這種潛在能量以克服摩擦、沖刷河床、挾帶泥沙等形式消耗掉。興建水電站可利用這部分能量。 水電廠建設(shè)及發(fā)電過程 水電站是將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施。一般包括由擋水、泄水建筑物形成的水庫和水電站引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、機(jī)電設(shè)備等。水庫的高水位水經(jīng)引水系統(tǒng)流入廠房推動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出電能，再經(jīng)升壓變壓器、開關(guān)站和輸電線路輸入電網(wǎng)。水力發(fā)電設(shè)備 水力發(fā)電主要是通過水頭的沖力來帶動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，再將機(jī)械能變?yōu)殡娔?，因此水輪機(jī)是水力發(fā)電最重要的設(shè)備，在水工設(shè)計(jì)中占據(jù)很高的地位。水電安全

由于水力發(fā)電廠大多建設(shè)中主要的河流上，水電站的安全直接關(guān)系到電站下游人民的生命安全，不容忽視。水力發(fā)電廠安全性評價(jià)內(nèi)容包括生產(chǎn)設(shè)備、勞動安全和作業(yè)環(huán)境、安全管理三大方面。

Part1水力發(fā)電

第五頁，共五十頁，2022年，8月28日水力發(fā)電的特點(diǎn)

水能是一種取之不盡、用之不竭、可再生的清潔能源。但為了有效利用天然水能，需要人工修筑能集中水流落差和調(diào)節(jié)流量的水工建筑物，如大壩、引水管涵等。因此工程投資大、建設(shè)周期長。但水力發(fā)電效率高，發(fā)電成本低，機(jī)組啟動快，調(diào)節(jié)容易。由于利用自然水流，受自然條件的影響較大。水力發(fā)電往往是綜合利用水資源的一個(gè)重要組成部分，與航運(yùn)、養(yǎng)殖、灌溉、防洪和旅游組成水資源綜合利用體系。

水力發(fā)電是再生能源，對環(huán)境沖擊較小。除可提供廉價(jià)電力外，還有下列之優(yōu)點(diǎn):控制洪水泛濫、提供灌溉用水、改善河流航運(yùn)，有關(guān)工程同時(shí)改善該地區(qū)的交通、電力供供應(yīng)和經(jīng)濟(jì)，特別可以發(fā)展旅游業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖。美國田納西河的綜合發(fā)展計(jì)劃，是首個(gè)大型的水利工程，帶動整體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。Part1水力發(fā)電

第六頁，共五十頁，2022年，8月28日水力發(fā)電的分類

按照水源的性質(zhì)，可分為：常規(guī)水電站，即利用天然河流、湖泊等水源發(fā)電。抽水蓄能電站，利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)多余的電力，將低處下水庫的水抽到高處上存蓄，待電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)放水發(fā)電，尾水收集于下水庫

按水電站的開發(fā)水頭手段，可分為：壩式水電站、引水式水電站和混合式水電站三種基本類型。

按水電站利用水頭的大小，可分為：高水頭（70米以上）﹑中水頭（15-70米）和低水頭（低于15米）水電站。

按水電站裝機(jī)容量的大小，可分為：大型﹑中型和小型水電站。一般裝機(jī)容量5000kW以下的為小水電站，5000至10萬kW為中型水電站，10萬kW或以上為大型水電站,或巨型水電站。

Part1水力發(fā)電

第七頁，共五十頁，2022年，8月28日水力發(fā)電的歷史

1878年法國建成世界第一座水電站。

美洲第一座水電站建于美國威斯康星州阿普爾頓的?？怂购由?，由一臺水車帶動兩臺直流發(fā)電機(jī)組成,裝機(jī)容量25kW,于1882年9月30日發(fā)電。

歐洲第一座商業(yè)性水電站是意大利的特沃利水電站，于1885年建成.裝機(jī)65W.

世界上已建最大水電站為在巴西和巴拉圭兩國界河巴拉那河上的伊泰普水電站，裝機(jī)容量1260萬kW.

中國大陸第一座水電站為建于云南省螳螂川上的石龍壩水電站始建于1910年7月，1912年發(fā)電，當(dāng)時(shí)裝機(jī)480kW，以后又分期改建、擴(kuò)建，最終達(dá)6000kW。Part1水力發(fā)電

第八頁，共五十頁，2022年，8月28日水工建筑物水工建筑物的作用水工建筑物的分類水工建筑物的構(gòu)成水工建筑物的特點(diǎn)第九頁，共五十頁，2022年，8月28日水工建筑物的作用控制和調(diào)節(jié)水流，防治水害.開發(fā)利用水資源的建筑物。實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)水利工程目標(biāo)的重要組成部分。水工建筑物涉及許多學(xué)科領(lǐng)域，除基礎(chǔ)學(xué)科外，還與水力學(xué)、水文學(xué)、工程力學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、建筑材料以及水利勘測、水利規(guī)劃、水利工程施工、水利管理等密切相關(guān)。它的設(shè)計(jì)和研究方法，主要有理論分析、試驗(yàn)研究、原型觀測和工程類比等。

Part2

水工建筑物第十頁，共五十頁，2022年，8月28日水工建筑物的分類

水工建筑物可按使用期限和功能進(jìn)行分類。

按使用期限可分為永久性水工建筑物和臨時(shí)性水工建筑物，后者是指在施工期短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用的建筑物，如圍堰、導(dǎo)流隧洞、導(dǎo)流明渠等。按功能可分為通用性水工建筑物和專門性水工建筑物兩大類。Part2

水工建筑物水工建筑物按其功能可分為：

①通用性水工建筑物。主要有擋水建筑物，如各種壩、堤和海塘；泄水建筑物，如各種溢流壩、溢洪道、泄水隧洞、分洪閘；進(jìn)水建筑物，也稱取水建筑物，如進(jìn)水閘、深式進(jìn)水口、水泵站；輸水建筑物，如引（供）水隧洞、渠道及輸水管道；河道整治建筑物，如丁壩、順壩、護(hù)岸、導(dǎo)流堤。

②專門性水工建筑物。主要有水力發(fā)電專用建筑物，如前池、調(diào)壓室、壓力水管、水電站廠房；灌溉和供水專用建筑物，如節(jié)制閘、沉沙池、沖沙閘；港口專用建筑物，如防波堤、碼頭、船塢、船臺；過壩專用建筑物及設(shè)施，如船閘、升船機(jī)、筏道及魚道等。第十一頁，共五十頁，2022年，8月28日水工建筑物的構(gòu)成及特點(diǎn)水工建筑物的主要特點(diǎn)是：

①受自然條件制約多，地形、地質(zhì)、水文、氣象等對工程選址、建筑物選型、施工、樞紐布置和工程投資影響很大。

②工作條件復(fù)雜，如擋水建筑物要承受相當(dāng)大的水壓力，由滲流產(chǎn)生的滲透壓力對建筑物的強(qiáng)度和穩(wěn)定不利；泄水建筑物泄水時(shí)，對河床和岸坡具有強(qiáng)烈的沖刷作用等。

③施工難度大，在江河中興建水利工程，需要妥善解決施工導(dǎo)流、截流和施工期度汛，此外，復(fù)雜地基的處理以及地下工程、水下工程等的施工技術(shù)都較復(fù)雜。④大型水利工程的擋水建筑物失事，將會給下游帶來巨大損失和災(zāi)難。Part2

水工建筑物第十二頁，共五十頁，2022年，8月28日水工建筑物的構(gòu)成

通用性水工建筑物

①擋水建筑物，如各種壩、水閘、堤和海塘；②泄水建筑物，如各種溢流壩、岸邊溢洪道、泄水隧洞、分洪閘；③進(jìn)水建筑物，也稱取水建筑物，如進(jìn)水閘、深式進(jìn)水口、泵站；④輸水建筑物，如引（供）水隧洞、渡槽、輸水管道、渠道；⑤河道整治建筑物，如丁壩、順壩、潛壩、護(hù)岸、導(dǎo)流堤。

Part2

水工建筑物第十三頁，共五十頁，2022年，8月28日專門性水工建筑物

主要有：①水電站建筑物，如前池、調(diào)壓室、壓力水管、水電站廠房；

②渠系建筑物，如節(jié)制閘、分水閘、渡槽、沉沙池、沖沙閘；

③港口水工建筑物，如防波堤、碼頭、船塢、船臺和滑道；

④過壩設(shè)施，如船閘、升船機(jī)、放木道、筏道及魚道等。水工建筑物的構(gòu)成有些水工建筑物的功能并非單一，難以嚴(yán)格區(qū)分其類型，如各種溢流壩，既是擋水建筑物，又是泄水建筑物；閘門既能擋水和泄水，又是水力發(fā)電、灌溉、供水和航運(yùn)等工程的重要組成部分。有時(shí)施工導(dǎo)流隧洞可以與泄水或引水隧洞等結(jié)合。Part2

水工建筑物第十四頁，共五十頁，2022年，8月28日水工建筑物的歷史

水工建筑物歷史悠久。早在公元前2900年，埃及就在尼羅河上建造了一座高15m、長240m的擋水壩。在中國，從春秋時(shí)期開始，就在黃河下游沿岸修建堤防，經(jīng)歷代整修加固，形成長約1500km的黃河大堤。公元前256～前251年興建并延用至今的都江堰工程，利用魚嘴分水，飛沙堰泄洪、排沙，寶瓶口引水，是引水灌溉工程的典范。從春秋時(shí)期開始興建至公元1293年全線通航的京杭運(yùn)河是世界上最長的運(yùn)河.世界最高的拱壩是蘇聯(lián)的英古里壩,高度已達(dá)272m。最大壩高272m，水庫總庫容11億m3，下游設(shè)有引水式電站，裝機(jī)130萬kW蘇聯(lián)的羅貢壩，高達(dá)335m，是20世紀(jì)80年代世界上最高的土石壩。中國在巖溶地區(qū)成功地建成了高165m的烏江渡拱形重力壩，灌漿帷幕深達(dá)260m。Part2

水工建筑物第十五頁，共五十頁，2022年，8月28日水輪機(jī)水輪機(jī)的作用水輪機(jī)的分類水輪機(jī)的構(gòu)成及特點(diǎn)水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)油、水、氣等輔助系統(tǒng)第十六頁，共五十頁，2022年，8月28日水輪機(jī)的作用

水輪機(jī)是把水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的動力機(jī)械，它屬于流體機(jī)械中的透平機(jī)械。Part3水輪機(jī)

早在公元前100年前后，中國就出現(xiàn)了水輪機(jī)的雛形——水輪，用于提灌和驅(qū)動糧食加工器械?，F(xiàn)代水輪機(jī)則大多數(shù)安裝在水電站內(nèi)，用來驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。在水電站中，上游水庫中的水經(jīng)引水管引向水輪機(jī)，推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。作完功的水則通過尾水管道排向下游。水頭越高、流量越大，水輪機(jī)的輸出功率也就越大。

作用示意圖：三峽水電站水輪機(jī)部件第十七頁，共五十頁，2022年，8月28日水輪機(jī)的分類

水輪機(jī)按工作原理可分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)兩大類。

沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力不變，主要是動能的轉(zhuǎn)換；

反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力能和動能均有改變，但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。沖擊式示意圖反擊式示意圖Part3水輪機(jī)第十八頁，共五十頁，2022年，8月28日

沖擊式水輪機(jī)按水流的流向可分為切擊式(又稱水斗式)和斜擊式兩類。斜擊式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)與水斗式水輪機(jī)基本相同，只是射流方向有一個(gè)傾角，只用于小型機(jī)組。理論分析證明，當(dāng)水斗節(jié)圓處的圓周速度約為射流速度的一半時(shí)，效率最高。這種水輪機(jī)在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)輪的進(jìn)水速度方向不變，加之這類水輪機(jī)都用于高水頭電站，水頭變化相對較小，速度變化不大，因而效率受負(fù)荷變化的影響較小，效率曲線比較平緩，最高效率超過91％。沖擊式水輪機(jī)外形水輪機(jī)內(nèi)部構(gòu)造Part3水輪機(jī)第十九頁，共五十頁，2022年，8月28日

反擊式水輪機(jī)可分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式。在混流式水輪機(jī)中，水流徑向進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，軸向流出轉(zhuǎn)輪；在軸流式水輪機(jī)中，水流徑向進(jìn)入導(dǎo)葉，軸向進(jìn)入和流出轉(zhuǎn)輪；在斜流式水輪機(jī)中，水流徑向進(jìn)入導(dǎo)葉而以傾斜于主軸某一角度的方向流進(jìn)轉(zhuǎn)輪，或以傾斜于主軸的方向流進(jìn)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪；在貫流式水輪機(jī)中，水流沿軸向流進(jìn)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪。軸流式、貫流式和斜流式水輪機(jī)按其結(jié)構(gòu)還可分為定槳式和轉(zhuǎn)槳式。定槳式的轉(zhuǎn)輪葉片是固定的；轉(zhuǎn)槳式的轉(zhuǎn)輪葉片可以在運(yùn)行中繞葉片軸轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)水頭和負(fù)荷的變化。典型混流式機(jī)組幾種轉(zhuǎn)輪形式Part3水輪機(jī)第二十頁，共五十頁，2022年，8月28日

各種類型的反擊式水輪機(jī)都設(shè)有進(jìn)水裝置，大、中型立軸反擊式水輪機(jī)的進(jìn)水裝置一般由蝸殼、固定導(dǎo)葉和活動導(dǎo)葉組成。蝸殼的作用是把水流均勻分布到轉(zhuǎn)輪周圍。當(dāng)水頭在40米以下時(shí)，水輪機(jī)的蝸殼常用鋼筋混凝土在現(xiàn)場澆注而成；水頭高于40米時(shí)，則常采用拼焊或整鑄的金屬蝸殼

蝸殼外形內(nèi)部形狀安裝現(xiàn)場Part3水輪機(jī)第二十一頁，共五十頁，2022年，8月28日反擊式水輪機(jī)工作過程

在反擊式水輪機(jī)中，水流充滿整個(gè)轉(zhuǎn)輪流道，全部葉片同時(shí)受到水流的作用，所以在同樣的水頭下，轉(zhuǎn)輪直徑小于沖擊式水輪機(jī)。它們的最高效率也高于沖擊式水輪機(jī)，但當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，水輪機(jī)的效率受到不同程度的影響。反擊式水輪機(jī)都設(shè)有尾水管，其作用是：回收轉(zhuǎn)輪出口處水流的動能；把水流排向下游；當(dāng)轉(zhuǎn)輪的安裝位置高于下游水位時(shí)，將此位能轉(zhuǎn)化為壓力能予以回收。對于低水頭大流量的水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪的出口動能相對較大，尾水管的回收性能對水輪機(jī)的效率有顯著影響導(dǎo)水機(jī)構(gòu)過程示意圖Part3水輪機(jī)第二十二頁，共五十頁，2022年，8月28日引水機(jī)構(gòu)水輪機(jī)蝸殼整機(jī)示意圖導(dǎo)水機(jī)構(gòu)水導(dǎo)葉工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)輪泄水機(jī)構(gòu)尾水管調(diào)速器飛輪發(fā)電機(jī)Part3水輪機(jī)第二十三頁，共五十頁，2022年，8月28日發(fā)電示意圖Part3水輪機(jī)第二十四頁，共五十頁，2022年，8月28日水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng)

調(diào)速器

國民經(jīng)濟(jì)各部門對電能生產(chǎn)的要求：（1）供電可靠性；（2）保證電能質(zhì)量（電能質(zhì)量的指標(biāo)頻率和電壓）。

調(diào)速器的主要作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)頻率和有功負(fù)荷。具體說，水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，就是根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的變化，不斷地相應(yīng)調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組有功功率的輸出，以維持機(jī)組轉(zhuǎn)速或頻率在規(guī)定范圍內(nèi)。外形圖1外形圖2Part3水輪機(jī)第二十五頁，共五十頁，2022年，8月28日水輪機(jī)調(diào)速器的類型：根據(jù)水輪機(jī)類型的不同，有單調(diào)和雙調(diào)兩種。（1）混流式、軸流定漿式、和貫流定漿式都是靠導(dǎo)水機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)進(jìn)入水輪機(jī)的流量，為單調(diào)。（2）轉(zhuǎn)漿式、斜流式機(jī)組，除有除有調(diào)節(jié)流量的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)外，還有按導(dǎo)葉開度和水頭變化而改變轉(zhuǎn)輪葉片轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可使水輪按最優(yōu)效率運(yùn)行。有兩套調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，為雙調(diào)。調(diào)節(jié)對象為水導(dǎo)葉調(diào)節(jié)對象沖擊式機(jī)組的調(diào)節(jié)對象為噴針開度Part3水輪機(jī)第二十六頁，共五十頁，2022年，8月28日

沖擊式的流量調(diào)節(jié)不是采用導(dǎo)葉式，而是利用噴嘴和噴針相對位置的改變，以調(diào)節(jié)沖向水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪射流的大小。為了防止高水頭、長管道在調(diào)節(jié)時(shí)引起的管道水錘，噴針的關(guān)閉速度不能太快，為此在噴嘴出口處裝有可改變射流方向的折向器。

當(dāng)線路或設(shè)備發(fā)生故障，發(fā)電機(jī)需甩掉部分和全部負(fù)荷而要快速調(diào)節(jié)流量時(shí)，折向器可快速改變射流方向，從而使沖射到輪上的射流減小，噴嘴內(nèi)的噴針便按規(guī)定的速度移到相應(yīng)的位置.工作示意圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)Part3水輪機(jī)第二十七頁，共五十頁，2022年，8月28日油、水、氣系統(tǒng)

油系統(tǒng)

油系統(tǒng)是水電站必不可少的輔助系統(tǒng)之一，它分為透平油和絕緣油。油系統(tǒng)的配置視水電站的規(guī)模而有不同，在一般的小型水電站中，它的作用是：絕緣、冷卻、潤滑，調(diào)速系統(tǒng)液壓操作及立式機(jī)組的電站中還有開機(jī)前頂轉(zhuǎn)子之用。

水系統(tǒng)

水系統(tǒng)主要作為水冷式發(fā)電機(jī)的冷卻循環(huán)用水，用冷水來帶走發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的熱量，防止過熱和降低損耗。另外還包括消防用水和部分生活用水，一般在尾水取得。

氣系統(tǒng)

A用于開機(jī)之前頂起轉(zhuǎn)子.

B用于機(jī)組檢修和清掃工作.C在調(diào)速器系統(tǒng)中創(chuàng)造適合的油氣比例，用于操作和自動控制.Part3水輪機(jī)第二十八頁，共五十頁，2022年，8月28日發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的工作原理（作用）發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)（構(gòu)成）發(fā)電機(jī)的基本參數(shù)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)第二十九頁，共五十頁，2022年，8月28日

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動——轉(zhuǎn)子中由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的按正弦分布的旋轉(zhuǎn)磁場切割定子三相對稱繞組——定子三相繞組中產(chǎn)生三相正弦交變電動勢——定子三相繞組與負(fù)載連通后，電路在電動勢的作用下有電流通過——向負(fù)載輸出電能。Part4發(fā)電機(jī)

水輪發(fā)電機(jī)時(shí)指以水輪機(jī)為原動機(jī)將水能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)。水流經(jīng)過水輪機(jī)時(shí)，將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸又帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而輸出。是水電站生產(chǎn)電能的主要?jiǎng)恿υO(shè)備。水輪發(fā)電機(jī)由水輪機(jī)驅(qū)動。它的轉(zhuǎn)子短粗，機(jī)組的起動、并網(wǎng)所需時(shí)間較短，運(yùn)行調(diào)度靈活發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)工作原理第三十頁，共五十頁，2022年，8月28日交流電的產(chǎn)生交流電源頻率的測量

水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將決定發(fā)出的交流電的頻率，為保證這個(gè)頻率的穩(wěn)定，就必須穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。為了穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，可采用閉環(huán)控制的方式對原動機(jī)（水輪機(jī)）轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，即將發(fā)出的交流電的頻率信號采樣，并將其反饋到控制水輪機(jī)導(dǎo)葉開合角度的控制系統(tǒng)中，去控制水輪機(jī)的輸出功率，通過反饋控制原理，就可以讓發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定了。

Part4發(fā)電機(jī)第三十一頁，共五十頁，2022年，8月28日發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)（構(gòu)成）Part4發(fā)電機(jī)第三十二頁，共五十頁，2022年，8月28日

機(jī)組的布置形式

水輪發(fā)電機(jī)按軸線位置可分為立式與臥式兩類。大中型機(jī)組一般采用立式布置，臥式布置通常用于小型發(fā)電機(jī)組和貫流式機(jī)組。立式水輪發(fā)電機(jī)按導(dǎo)軸承支持方式又分為懸式和傘式兩種。傘式水輪發(fā)電機(jī)按導(dǎo)軸承位于上下機(jī)架的不同位置又分為普通傘式、半傘式和全傘式。懸式水輪發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性比傘式好，推力軸承小，損耗小，安裝維護(hù)方便，但鋼材耗量多。傘式機(jī)組總高度低，可降低水電站廠房高度。臥式水輪發(fā)電機(jī)一般用于轉(zhuǎn)速大于375r/min的情況，以及一些小容量電站。

立式機(jī)組臥式機(jī)組Part4發(fā)電機(jī)第三十三頁，共五十頁，2022年，8月28日發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

水輪發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子、定子、機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、冷卻器、制動器等主要部件組成。定子主要由機(jī)座、鐵芯和繞組等部件組成。定子鐵芯用冷軋硅鋼片疊成，按制造和運(yùn)輸條件可做成整體和分瓣結(jié)構(gòu)。水輪發(fā)電機(jī)冷卻方式一般采用密閉循環(huán)空氣冷卻。特大容量機(jī)組傾向于以水作為冷卻介質(zhì)，直接冷卻定子。如同時(shí)冷卻定子和轉(zhuǎn)子則為雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)組。定子部分轉(zhuǎn)子部分Part4發(fā)電機(jī)第三十四頁，共五十頁，2022年，8月28日水輪發(fā)電機(jī)銘牌上標(biāo)示的主要參數(shù)有型號、容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速各溫升。標(biāo)示的型號以定子鐵芯外徑、磁極個(gè)數(shù)及額定容量等用一定的格式排列表示的；而標(biāo)示的容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速和溫升等都是該臺發(fā)電機(jī)的額定值。即能保證發(fā)電機(jī)正常連續(xù)運(yùn)行的最大限值。型號：國產(chǎn)發(fā)電機(jī)型號的含義是□□□□-□/□

其中：第1、2、3個(gè)框?yàn)樾褪剑⊿F為立式空冷，SFS為立式水內(nèi)冷，SFW為臥式，SFG為貫流式水輪發(fā)電機(jī)，SFD為水輪機(jī)-電動機(jī)）；第4個(gè)框?yàn)轭~定容量（MW）；第5個(gè)框?yàn)榇艠O個(gè)數(shù)；第6個(gè)框?yàn)槎ㄗ予F芯外徑（cm）。水力發(fā)電機(jī)基本參數(shù)Part4發(fā)電機(jī)第三十五頁，共五十頁，2022年，8月28日額定電壓：常用符號Ue表示，系指發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)長期安全工作的最高定子繞組線電壓，單位是KV。額定電流：常用符號Ie表示，系指發(fā)電機(jī)正常工作連續(xù)運(yùn)行的最大工作電流，即指額定情況下發(fā)電機(jī)以此電流運(yùn)行其溫升不會超過允許范圍，其單位是A或KA。額定功率：常用符號Pe表示，指發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行情況下輸出的有功功率，單位是KW。額定轉(zhuǎn)速：常用符號Ne表示，轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。額定溫升：常用符號T表示，指發(fā)電機(jī)某部分的最高溫度與額定冷卻介質(zhì)溫度差值，額定溫升的確定與發(fā)電機(jī)絕緣的等級以及測量溫度的方法有關(guān)，我國規(guī)定的額定冷卻介質(zhì)溫度為40℃。額定頻率：我國規(guī)定的額定頻率為50Hz。

Part4發(fā)電機(jī)第三十六頁，共五十頁，2022年，8月28日發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的直流電源及其附屬部件，統(tǒng)稱為水輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)是水輪發(fā)電機(jī)的重要組成部分，它的特性好壞直接影響到同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。其主要作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓和無功功率。具體說，在電力系統(tǒng)中，自動調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的主要作用有以下幾種：※保持電壓恒定；※實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行機(jī)組間無功功率的合理分配；※提高電力系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性及輸電線路的輸電能力；※提高帶時(shí)限繼電保護(hù)裝置的靈敏性和可靠性；※限制水輪發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)電壓上升；※根據(jù)電力系統(tǒng)需要，實(shí)現(xiàn)對同步發(fā)電機(jī)不同的勵(lì)磁控制方式。由勵(lì)磁系統(tǒng)供給發(fā)電機(jī)Part4發(fā)電機(jī)第三十七頁，共五十頁，2022年，8月28日勵(lì)磁系統(tǒng)外形圖勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜勵(lì)磁功率柜Part4發(fā)電機(jī)第三十八頁，共五十頁，2022年，8月28日電氣運(yùn)行知識電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求電氣運(yùn)行組織電氣運(yùn)行技術(shù)電力調(diào)度附：典型技術(shù)性問答第三十九頁，共五十頁，2022年，8月28日Part5電氣運(yùn)行知識電力系統(tǒng)的運(yùn)行必須滿足下列基本要求：保證完成國家的生產(chǎn)計(jì)劃（發(fā)電量和熱能供應(yīng)），滿足規(guī)定的最大負(fù)荷。保證供電的可靠性。保證電能質(zhì)量。電壓和頻率應(yīng)在允許的范圍內(nèi)變化。保證運(yùn)行的最大經(jīng)濟(jì)性。保證運(yùn)行人員和設(shè)備的安全。電力系統(tǒng)運(yùn)行基本要求第四十頁，共五十頁，2022年，8月28日什么叫電氣運(yùn)行

系統(tǒng)的運(yùn)行指組成系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)都處于執(zhí)行其功能的狀態(tài)。系統(tǒng)運(yùn)行中，由于電力負(fù)荷的隨機(jī)變化以及外界的各種干擾（如雷擊等）會影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓與頻率的波動，從而影響系統(tǒng)電能的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會造成電壓崩潰或頻率崩潰。電氣運(yùn)行的組織

電力系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)的整體，系統(tǒng)中任一個(gè)重要設(shè)備運(yùn)行情況的改變，均將影響整個(gè)電力系統(tǒng)。因此設(shè)置調(diào)度機(jī)構(gòu)和調(diào)度員來統(tǒng)一指揮電力系統(tǒng)的運(yùn)行；值班調(diào)度員是系統(tǒng)運(yùn)行中技術(shù)上的領(lǐng)導(dǎo)人。他直接對管轄系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電廠、變電所的運(yùn)行領(lǐng)導(dǎo)人發(fā)布指令。發(fā)電廠中，燃料、鍋爐、汽機(jī)、化學(xué)和電氣都有值班人員，各班設(shè)有班長，同一個(gè)值內(nèi)負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)各運(yùn)行班的是值長（值班工程師）。電氣運(yùn)行的值班人員有班長、副班長、值班電工、廠用值班電工值班員以及副值班員。電氣運(yùn)行的主要任務(wù)

保證電力生產(chǎn)的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電氣運(yùn)行組織Part5電氣運(yùn)行知識第四十一頁，共五十頁，2022年，8月28日電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)

系統(tǒng)運(yùn)行分為正常運(yùn)行狀態(tài)與異常運(yùn)行狀態(tài)。其中，正常狀態(tài)又分為安全狀態(tài)和警戒狀態(tài)；異常狀態(tài)又分為緊急狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)。電力系統(tǒng)運(yùn)行包括了所有這些狀態(tài)及其相互間的轉(zhuǎn)移。各種運(yùn)行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移需通過不同控制手段來實(shí)現(xiàn)。電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線

按種類分為有功和無功負(fù)荷曲線，按時(shí)間長短分為日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線，按描述負(fù)荷范圍分為用戶的、地區(qū)的和電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線電力系統(tǒng)的負(fù)荷

電力系統(tǒng)負(fù)荷是指電力系統(tǒng)所有用電設(shè)備消耗功率的綜合用電負(fù)荷；綜合用電負(fù)荷是指工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、市政生活等各方面消耗的功率之和；供電負(fù)荷是指電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷加上網(wǎng)損，即發(fā)電廠供出的負(fù)荷；發(fā)電負(fù)荷是指供電負(fù)荷再加上發(fā)電廠廠用電就是發(fā)電機(jī)應(yīng)發(fā)出的功率。電氣運(yùn)行技術(shù)Part5電氣運(yùn)行知識第四十二頁，共五十頁，2022年，8月28日系統(tǒng)調(diào)度

電能生產(chǎn)、供應(yīng)、使用是在瞬間完成的，并需保持平衡。因此，它需要有一個(gè)統(tǒng)一的調(diào)度指揮系統(tǒng)。這一系統(tǒng)實(shí)行分級調(diào)度、分層控制。其主要工作有：①預(yù)測用電負(fù)荷；②分派發(fā)電任務(wù)，確定運(yùn)行方式，安排運(yùn)行計(jì)劃；③對全系統(tǒng)進(jìn)行安全監(jiān)測和安全分析；④指揮操作，處理事故。完成上述工作的主要工具是電子計(jì)算機(jī)。電力調(diào)度Part5電氣運(yùn)行知識第四十三頁，共五十頁，2022年，8月28日一調(diào)度管理⒈調(diào)度管理：調(diào)度業(yè)務(wù)和專業(yè)管理。⒉調(diào)度管轄：電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行和操作指揮權(quán)限，簡稱調(diào)管。⒊調(diào)度指令:調(diào)度機(jī)構(gòu)值班調(diào)度員對其下級值班調(diào)度員或調(diào)管廠站運(yùn)行值班人員發(fā)布的有關(guān)運(yùn)行和操作的指令。調(diào)度指令包括單項(xiàng)令、綜合令和逐項(xiàng)令。⑴單項(xiàng)令：是指值班調(diào)度員下達(dá)的單一項(xiàng)目操作的調(diào)度指令。⑵綜合令：是指值班調(diào)度員按照操作目的和要求，用標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語說明操作對象的起始和終結(jié)狀態(tài)以及注意事項(xiàng)的調(diào)度指令。受令人按照綜合令確定的操作規(guī)范和現(xiàn)場規(guī)程，自行擬定具體操作步驟和操作順序，一次性完成所有操作后向發(fā)令人匯報(bào)。⑶逐項(xiàng)令：是指值班調(diào)度員根據(jù)一定的邏輯關(guān)系，按照順序下達(dá)的調(diào)度指令。逐項(xiàng)令由一系列單項(xiàng)令組成。⒋調(diào)度許可：值班調(diào)度員對下級值班調(diào)度員或廠站運(yùn)行值班人員提出的操作申請予以許可（同意）。Part5電氣運(yùn)行知識第四十四頁，共五十頁，2022年，8月28日二、設(shè)備狀態(tài)⒈一次設(shè)備狀態(tài)⑴運(yùn)行：是指設(shè)備或電氣系統(tǒng)帶有電壓，其功能有效。母線、線路、開關(guān)、變壓器、電抗器、電容器及電壓互感器等一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，是指從該設(shè)備電源至受電端的電路接通并有相應(yīng)電壓（無論是否帶有負(fù)荷），且控制電源、繼電保護(hù)及自動裝置按運(yùn)行狀態(tài)投入。開關(guān)的運(yùn)行是指開關(guān)及其兩側(cè)刀閘在合閘位置，開關(guān)與電源相連通。⑵備用：是指該設(shè)備已具備運(yùn)行條件，其繼電保護(hù)及自動裝置滿足運(yùn)行要求，開關(guān)的控制、合閘及信號電源投入，經(jīng)一次合閘操作即可轉(zhuǎn)為運(yùn)行狀態(tài)的狀態(tài)。開關(guān)的熱備用是指開關(guān)本身在分閘位置，兩側(cè)刀閘在合閘位置，二次設(shè)備按要求投入。線路、母線、變壓器、電抗器、電容器等電氣