水力發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用作業(yè)指導(dǎo)書(shū)

水力發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用作業(yè)指導(dǎo)書(shū)TOC\o"1-2"\h\u24394第1章水力發(fā)電概述 394281.1水力發(fā)電基本原理 3296881.2水力發(fā)電站的類(lèi)型與組成 4254621.3水力發(fā)電在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望 42472第2章水資源與水能資源評(píng)估 4222082.1水資源概述 459852.1.1水資源基本特征 5268662.1.2我國(guó)水資源現(xiàn)狀 5226082.1.3水資源管理 5170742.2水能資源評(píng)估方法 5276582.2.1水能資源評(píng)估原則 5165712.2.2水能資源評(píng)估方法 6291642.3水能資源開(kāi)發(fā)條件分析 6113272.3.1水文條件分析 6165132.3.2地形條件分析 6294952.3.3地質(zhì)條件分析 684702.3.4生態(tài)環(huán)境條件分析 6184692.3.5社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件分析 630945第3章水電站規(guī)劃與設(shè)計(jì) 733653.1水電站規(guī)劃基本原則 7216033.1.1合理利用水資源 7195133.1.2統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施 7120223.1.3生態(tài)環(huán)境保護(hù) 7202733.1.4經(jīng)濟(jì)合理性與技術(shù)可行性 7244803.2水電站設(shè)計(jì)內(nèi)容與流程 7152653.2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 775853.2.2設(shè)計(jì)流程 8316853.3水電站主要建筑物設(shè)計(jì) 8251793.3.1擋水建筑物設(shè)計(jì) 8172193.3.2泄洪建筑物設(shè)計(jì) 8234223.3.3引水發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8141153.3.4附屬設(shè)施設(shè)計(jì) 830630第4章水電站水工建筑物 9149734.1水工建筑物分類(lèi)與作用 9104374.1.1水庫(kù)建筑物 9116974.1.2引水建筑物 948874.1.3發(fā)電建筑物 971914.1.4調(diào)節(jié)建筑物 9216144.1.5輔助建筑物 9298434.2水工建筑物設(shè)計(jì)要求 9120514.2.1滿(mǎn)足功能需求 929344.2.2符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 10318974.2.3考慮地形地質(zhì)條件 10226554.2.4重視環(huán)境保護(hù) 10123644.2.5保證施工安全 10148664.3常見(jiàn)水工建筑物結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 10118204.3.1重力壩 1037894.3.2拱壩 1088414.3.3土石壩 10166824.3.4混凝土面板堆石壩 10101744.3.5引水隧洞 10319504.3.6溢洪道 10129664.3.7水輪發(fā)電機(jī)房 1117334第5章水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備 11173325.1水輪機(jī)類(lèi)型及功能參數(shù) 1123995.1.1水輪機(jī)概述 1125235.1.2沖擊式水輪機(jī) 11278055.1.3反擊式水輪機(jī) 11198815.1.4混流式水輪機(jī) 11114545.2發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng) 11282255.2.1發(fā)電機(jī)概述 1174645.2.2同步發(fā)電機(jī) 12181965.2.3勵(lì)磁系統(tǒng) 12129565.3水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備 12196015.3.1調(diào)速器 12245025.3.2油壓裝置 12243565.3.3冷卻系統(tǒng) 12252035.3.4控制系統(tǒng) 1238875.3.5輔助電氣設(shè)備 1229362第6章水電站電氣設(shè)備 1286876.1電氣設(shè)備概述 125376.2變壓器與高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備 13262166.2.1變壓器 13327076.2.2高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備 1389086.3母線與電纜線路 13262626.3.1母線 13261046.3.2電纜線路 1321314第7章水電站自動(dòng)化與保護(hù) 1397257.1水電站自動(dòng)化系統(tǒng)概述 1318437.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 1471207.2.1系統(tǒng)組成 14102257.2.2系統(tǒng)功能 1434747.2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 14181317.3水電站保護(hù)裝置 1410467.3.1保護(hù)裝置的組成 14232747.3.2保護(hù)裝置的分類(lèi) 1534657.3.3保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原則 1526502第8章水電站運(yùn)行與管理 15323648.1水電站運(yùn)行模式與要求 1571258.1.1運(yùn)行模式 15274508.1.2運(yùn)行要求 15236448.2水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù) 15103578.2.1運(yùn)行監(jiān)控 15279988.2.2日常維護(hù) 16194438.2.3大修與改造 16280238.3水電站安全管理與應(yīng)急預(yù)案 16167898.3.1安全管理 1625358.3.2應(yīng)急預(yù)案 16222398.3.3環(huán)境保護(hù) 1625188第9章水電站環(huán)境保護(hù)與節(jié)能減排 16317379.1水電站環(huán)境保護(hù)措施 161219.1.1水質(zhì)保護(hù) 1699009.1.2空氣保護(hù) 17242809.1.3噪音與振動(dòng)控制 1776819.1.4生態(tài)保護(hù)與恢復(fù) 178769.2水電站施工期環(huán)境保護(hù) 1773339.2.1施工期環(huán)境保護(hù)管理 1776729.2.2施工期環(huán)境保護(hù)措施 17303939.3節(jié)能減排技術(shù)在水電站中的應(yīng)用 17192609.3.1節(jié)能技術(shù) 1747509.3.2減排技術(shù) 182675第10章水力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望 18918810.1水力發(fā)電新技術(shù)與發(fā)展方向 182154010.1.1新技術(shù)概述 18354710.1.2發(fā)展方向 1818710.2水電站智能化與大數(shù)據(jù)應(yīng)用 18249410.2.1智能化技術(shù)在水電站的應(yīng)用 191759910.2.2大數(shù)據(jù)應(yīng)用 192478210.3水力發(fā)電行業(yè)未來(lái)發(fā)展展望 19第1章水力發(fā)電概述1.1水力發(fā)電基本原理水力發(fā)電是利用水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的一種可再生能源發(fā)電方式。其基本原理是通過(guò)水輪機(jī)將水流中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后由發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。具體過(guò)程為：降水自高處流向低處，流經(jīng)水輪機(jī)時(shí)沖擊水輪機(jī)的葉輪，葉輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終產(chǎn)生電能。1.2水力發(fā)電站的類(lèi)型與組成水力發(fā)電站根據(jù)其利用的水源、地形和用途，可以分為以下幾種類(lèi)型：（1）壩式水電站：在河流中游建設(shè)攔河壩，形成水庫(kù)，調(diào)節(jié)河流流量，提高水位，以獲得較大的水頭和流量。（2）引水式水電站：通過(guò)引水渠道或隧道將水從上游引入廠房，利用高程差產(chǎn)生水頭，驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組。（3）潮汐電站：利用潮汐漲落產(chǎn)生的位能進(jìn)行發(fā)電。（4）抽水蓄能電站：利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的多余電能進(jìn)行抽水，將水從低處泵至高處儲(chǔ)存；在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)，釋放儲(chǔ)存的水能發(fā)電。水力發(fā)電站的組成主要包括以下部分：（1）水源工程：包括水庫(kù)、引水渠道、隧洞等。（2）發(fā)電廠區(qū)：包括主廠房、副廠房、升壓站等。（3）水輪發(fā)電機(jī)組：包括水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。（4）輸電線路：將發(fā)電廠產(chǎn)生的電能送至電網(wǎng)。1.3水力發(fā)電在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望我國(guó)水力資源豐富，具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力。我國(guó)水力發(fā)電事業(yè)取得了顯著成果，已成為世界領(lǐng)先的水力發(fā)電大國(guó)。截至2023，我國(guó)已建成的三峽、溪洛渡、向家壩等大型水電站，不僅在發(fā)電方面取得了巨大效益，還起到了防洪、灌溉、航運(yùn)等綜合效益。未來(lái)，我國(guó)水力發(fā)電的發(fā)展重點(diǎn)包括：（1）進(jìn)一步開(kāi)發(fā)水力資源，提高水能利用率。（2）優(yōu)化水電站布局，實(shí)現(xiàn)水電與其他能源的互補(bǔ)。（3）提高水電站建設(shè)的環(huán)保水平，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。（4）推廣水電新技術(shù)，提高水電站的自動(dòng)化、智能化水平。（5）加強(qiáng)水電國(guó)際合作，推動(dòng)全球水電事業(yè)的發(fā)展。第2章水資源與水能資源評(píng)估2.1水資源概述水是地球上最重要的自然資源之一，對(duì)于人類(lèi)生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境改善具有不可替代的作用。水資源包括地表水和地下水，其分布、質(zhì)量和可用性直接影響到水能資源的開(kāi)發(fā)和利用。本節(jié)主要從水資源的基本特征、我國(guó)水資源現(xiàn)狀及水資源管理等方面進(jìn)行概述。2.1.1水資源基本特征（1）循環(huán)性：地球上的水資源在太陽(yáng)輻射和地球引力的作用下，不斷進(jìn)行著循環(huán)和更新。（2）有限性：水資源總量雖然較大，但可利用的淡水資源相對(duì)有限。（3）地域性：水資源的分布具有明顯的地域性特征，受氣候、地形、地質(zhì)等因素影響。（4）季節(jié)性：水資源在時(shí)間分配上具有明顯的季節(jié)性，表現(xiàn)為豐水期和枯水期的交替。2.1.2我國(guó)水資源現(xiàn)狀我國(guó)水資源總量豐富，但人均水資源量較低，且水資源時(shí)空分布不均。南方地區(qū)水資源相對(duì)豐富，北方地區(qū)水資源較為匱乏。我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源供需矛盾日益突出。2.1.3水資源管理水資源管理是對(duì)水資源進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)、利用、保護(hù)和治理的活動(dòng)。我國(guó)水資源管理主要包括以下幾個(gè)方面：（1）制定水資源規(guī)劃，明確水資源開(kāi)發(fā)利用的目標(biāo)和任務(wù)。（2）實(shí)施水資源總量控制，保障水資源可持續(xù)利用。（3）加強(qiáng)水資源監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，提高水資源管理科學(xué)化水平。（4）加強(qiáng)水污染防治，保障水環(huán)境質(zhì)量。2.2水能資源評(píng)估方法水能資源評(píng)估是對(duì)水能資源的數(shù)量、質(zhì)量和開(kāi)發(fā)潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)的過(guò)程?？茖W(xué)、合理的水能資源評(píng)估方法對(duì)水力發(fā)電技術(shù)的選擇和工程規(guī)劃具有重要意義。2.2.1水能資源評(píng)估原則（1）科學(xué)性：評(píng)估方法應(yīng)基于科學(xué)原理和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，保證評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。（2）系統(tǒng)性：評(píng)估應(yīng)從多個(gè)方面綜合考慮，包括水資源、地形、地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境等。（3）動(dòng)態(tài)性：評(píng)估應(yīng)考慮水資源的時(shí)間變化特性，反映不同時(shí)期的水能資源狀況。（4）實(shí)用性：評(píng)估方法應(yīng)簡(jiǎn)單易懂，便于操作和推廣應(yīng)用。2.2.2水能資源評(píng)估方法（1）水能資源總量評(píng)估：采用水文序列分析、水資源模擬等方法，計(jì)算水能資源總量。（2）水能資源質(zhì)量評(píng)估：通過(guò)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)參數(shù)分析等手段，評(píng)估水能資源質(zhì)量。（3）水能資源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估：結(jié)合地形、地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境等因素，分析水能資源的開(kāi)發(fā)潛力。2.3水能資源開(kāi)發(fā)條件分析水能資源開(kāi)發(fā)條件分析是對(duì)水能資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中涉及的各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為水力發(fā)電工程提供依據(jù)。2.3.1水文條件分析水文條件是水能資源開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，主要包括徑流量、水位、洪水、泥沙等。分析水文條件有利于合理選擇電站規(guī)模和運(yùn)行方式。2.3.2地形條件分析地形條件對(duì)水電站的布置和施工具有重要影響。分析地形條件有助于確定電站樞紐布局、施工方案等。2.3.3地質(zhì)條件分析地質(zhì)條件直接關(guān)系到水電站工程的安全穩(wěn)定。分析地質(zhì)條件有助于評(píng)價(jià)工程地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和施工。2.3.4生態(tài)環(huán)境條件分析水能資源開(kāi)發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境有一定影響。分析生態(tài)環(huán)境條件有利于采取相應(yīng)措施，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。2.3.5社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件分析水能資源開(kāi)發(fā)應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)條件，包括人口、交通、能源需求等。分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件有助于評(píng)估工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)影響。通過(guò)以上分析，可以為水力發(fā)電技術(shù)的選擇和應(yīng)用提供科學(xué)、合理的依據(jù)。在實(shí)際工程中，應(yīng)結(jié)合具體情況，綜合評(píng)估各項(xiàng)條件，保證水能資源的合理開(kāi)發(fā)和高效利用。第3章水電站規(guī)劃與設(shè)計(jì)3.1水電站規(guī)劃基本原則3.1.1合理利用水資源水電站規(guī)劃應(yīng)充分考慮我國(guó)水資源分布特點(diǎn)，遵循合理利用水資源、兼顧防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)等多種目標(biāo)的原則，優(yōu)化資源配置，提高水資源利用效率。3.1.2統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施水電站規(guī)劃應(yīng)按照統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施的原則，保證水電站建設(shè)與流域綜合治理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)流域水資源的合理開(kāi)發(fā)和優(yōu)化配置。3.1.3生態(tài)環(huán)境保護(hù)水電站規(guī)劃應(yīng)充分考慮生態(tài)環(huán)境保護(hù)，降低對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)的影響，保證水電站建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)。3.1.4經(jīng)濟(jì)合理性與技術(shù)可行性水電站規(guī)劃應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)合理性與技術(shù)可行性的原則，保證水電站建設(shè)投資效益最大化，同時(shí)充分考慮施工、運(yùn)行和維護(hù)的可行性。3.2水電站設(shè)計(jì)內(nèi)容與流程3.2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）水電站工程總體設(shè)計(jì)：包括工程規(guī)模、工程等級(jí)、工程布置、主要建筑物和附屬設(shè)施等。（2）水工設(shè)計(jì)：包括樞紐布置、泄洪消能、擋水建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)、尾水系統(tǒng)等。（3）電氣設(shè)計(jì)：包括電氣主接線、電氣設(shè)備選型、電氣控制系統(tǒng)、繼電保護(hù)及自動(dòng)化系統(tǒng)等。（4）金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：包括各類(lèi)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備選型、設(shè)計(jì)及制造。（5）施工組織設(shè)計(jì)：包括施工方法、施工進(jìn)度、施工臨時(shí)設(shè)施、施工組織管理等。3.2.2設(shè)計(jì)流程（1）前期研究：開(kāi)展水電站建設(shè)條件的調(diào)查、研究，編制項(xiàng)目建議書(shū)。（2）可行性研究：對(duì)水電站工程進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的可行性研究，編制可行性研究報(bào)告。（3）初步設(shè)計(jì)：根據(jù)可行性研究結(jié)論，進(jìn)行水電站工程的初步設(shè)計(jì)，編制初步設(shè)計(jì)文件。（4）施工圖設(shè)計(jì)：在初步設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，進(jìn)行詳細(xì)施工圖設(shè)計(jì)，編制施工圖設(shè)計(jì)文件。3.3水電站主要建筑物設(shè)計(jì)3.3.1擋水建筑物設(shè)計(jì)擋水建筑物包括壩、副壩、壩身泄洪建筑物等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下因素：（1）地形、地質(zhì)條件：根據(jù)地形、地質(zhì)條件選擇合適的壩型及結(jié)構(gòu)形式。（2）防洪標(biāo)準(zhǔn)：保證擋水建筑物滿(mǎn)足防洪標(biāo)準(zhǔn)要求。（3）結(jié)構(gòu)安全：進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，保證擋水建筑物的穩(wěn)定性和安全性。3.3.2泄洪建筑物設(shè)計(jì)泄洪建筑物包括溢洪道、泄洪洞、泄洪閘等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下因素：（1）泄洪能力：保證泄洪建筑物具有足夠的泄洪能力，滿(mǎn)足不同洪水頻率下的泄洪要求。（2）消能設(shè)施：合理設(shè)置消能設(shè)施，降低泄洪對(duì)下游河床及岸坡的沖刷。（3）結(jié)構(gòu)安全：進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，保證泄洪建筑物的穩(wěn)定性和安全性。3.3.3引水發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)引水發(fā)電系統(tǒng)包括進(jìn)水口、壓力管道、廠房、尾水等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下因素：（1）水力條件：優(yōu)化引水發(fā)電系統(tǒng)布置，降低水頭損失，提高發(fā)電效率。（2）設(shè)備選型：合理選擇水輪發(fā)電機(jī)組、變壓器等主要設(shè)備，保證系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。（3）結(jié)構(gòu)安全：進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，保證引水發(fā)電系統(tǒng)建筑物的穩(wěn)定性和安全性。3.3.4附屬設(shè)施設(shè)計(jì)附屬設(shè)施包括升壓站、配電裝置、控制保護(hù)系統(tǒng)等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下因素：（1）電氣設(shè)備選型：根據(jù)電站規(guī)模、負(fù)荷特性等，合理選擇電氣設(shè)備。（2）控制系統(tǒng)：設(shè)計(jì)高效、可靠的控制系統(tǒng)，保證電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行。（3）環(huán)境保護(hù)：充分考慮環(huán)境保護(hù)要求，降低電站對(duì)周邊環(huán)境的影響。第4章水電站水工建筑物4.1水工建筑物分類(lèi)與作用水工建筑物是指在水力發(fā)電工程中，用于實(shí)現(xiàn)水資源調(diào)控、能量轉(zhuǎn)換、電力輸送和安全生產(chǎn)等功能的各種建筑物。根據(jù)其功能和作用，水工建筑物可分為以下幾類(lèi)：4.1.1水庫(kù)建筑物水庫(kù)建筑物主要包括大壩、副壩、溢洪道、泄洪洞等，其作用是調(diào)節(jié)水庫(kù)水位，保證水庫(kù)安全運(yùn)行，滿(mǎn)足發(fā)電、防洪、灌溉等需求。4.1.2引水建筑物引水建筑物主要包括引水渠、隧洞、涵洞、渡槽等，其作用是將水庫(kù)的水引向發(fā)電廠，為水輪發(fā)電機(jī)組提供水源。4.1.3發(fā)電建筑物發(fā)電建筑物主要包括發(fā)電廠、水輪發(fā)電機(jī)房、尾水建筑物等，其作用是實(shí)現(xiàn)水能向電能的轉(zhuǎn)換，并輸送電力。4.1.4調(diào)節(jié)建筑物調(diào)節(jié)建筑物主要包括調(diào)節(jié)池、壓力前池、穩(wěn)流建筑物等，其作用是穩(wěn)定水流，保證水輪發(fā)電機(jī)組在較穩(wěn)定的水頭和流量下運(yùn)行。4.1.5輔助建筑物輔助建筑物主要包括排水、通風(fēng)、消防、通信、監(jiān)控等設(shè)施，其作用是保證水電站的正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)。4.2水工建筑物設(shè)計(jì)要求水工建筑物的設(shè)計(jì)要求如下：4.2.1滿(mǎn)足功能需求水工建筑物應(yīng)滿(mǎn)足發(fā)電、防洪、灌溉等各項(xiàng)功能需求，保證工程安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。4.2.2符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)水工建筑物設(shè)計(jì)應(yīng)遵循國(guó)家和行業(yè)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證建筑物的結(jié)構(gòu)安全、可靠。4.2.3考慮地形地質(zhì)條件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮地形地質(zhì)條件，合理選擇建筑物的類(lèi)型、位置和規(guī)模，降低工程投資和施工難度。4.2.4重視環(huán)境保護(hù)在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮環(huán)境保護(hù)，采取有效措施降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。4.2.5保證施工安全水工建筑物設(shè)計(jì)應(yīng)考慮施工過(guò)程中的安全，為施工提供便利條件。4.3常見(jiàn)水工建筑物結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)4.3.1重力壩重力壩是一種以自重為主要穩(wěn)定因素的擋水建筑物，適用于地形較寬、地質(zhì)條件較好的河段。其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、適應(yīng)性強(qiáng)。4.3.2拱壩拱壩以拱作用為主要穩(wěn)定因素，適用于V形河谷。其主要特點(diǎn)是節(jié)約材料、適應(yīng)地形能力強(qiáng)、造型美觀。4.3.3土石壩土石壩是一種以土石材料為主的擋水建筑物，適用于地形較平坦、材料豐富的河段。其主要特點(diǎn)是投資低、施工簡(jiǎn)便、對(duì)地基要求較低。4.3.4混凝土面板堆石壩混凝土面板堆石壩是一種以堆石體為支撐結(jié)構(gòu)，面板為防滲體的擋水建筑物。其主要特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)、施工速度快、投資較省。4.3.5引水隧洞引水隧洞主要用于將水庫(kù)的水引向發(fā)電廠，其特點(diǎn)是線路短、水頭損失小、施工條件較差。4.3.6溢洪道溢洪道用于宣泄超過(guò)水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的洪水，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、安全可靠。4.3.7水輪發(fā)電機(jī)房水輪發(fā)電機(jī)房是安裝水輪發(fā)電機(jī)組的重要建筑物，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對(duì)地基要求高、施工精度高。第5章水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備5.1水輪機(jī)類(lèi)型及功能參數(shù)5.1.1水輪機(jī)概述水輪機(jī)是將水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的原動(dòng)機(jī)。根據(jù)其工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，水輪機(jī)可分為沖擊式、反擊式和混流式三種類(lèi)型。5.1.2沖擊式水輪機(jī)沖擊式水輪機(jī)主要利用水流的沖擊力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。其功能參數(shù)包括：（1）轉(zhuǎn)輪直徑：影響水輪機(jī)的出力和效率；（2）額定水頭：水輪機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的水頭；（3）額定流量：水輪機(jī)在額定工況下的流量；（4）效率：水輪機(jī)轉(zhuǎn)換水流動(dòng)能的能力。5.1.3反擊式水輪機(jī)反擊式水輪機(jī)利用水流的旋轉(zhuǎn)力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。其功能參數(shù)包括：（1）轉(zhuǎn)輪直徑：同沖擊式水輪機(jī)；（2）額定水頭：同沖擊式水輪機(jī)；（3）額定流量：同沖擊式水輪機(jī)；（4）效率：一般高于沖擊式水輪機(jī)。5.1.4混流式水輪機(jī)混流式水輪機(jī)綜合了沖擊式和反擊式水輪機(jī)的特點(diǎn)。其功能參數(shù)包括：（1）轉(zhuǎn)輪直徑：同沖擊式水輪機(jī)；（2）額定水頭：同沖擊式水輪機(jī)；（3）額定流量：同沖擊式水輪機(jī)；（4）效率：介于沖擊式和反擊式水輪機(jī)之間。5.2發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)5.2.1發(fā)電機(jī)概述發(fā)電機(jī)是將水輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，發(fā)電機(jī)可分為同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)。5.2.2同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)的主要參數(shù)包括：（1）額定功率：發(fā)電機(jī)在額定工況下的輸出功率；（2）額定電壓：發(fā)電機(jī)輸出電壓的標(biāo)稱(chēng)值；（3）額定轉(zhuǎn)速：發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的匹配值；（4）效率：發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)換效率。5.2.3勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)是保證發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定的關(guān)鍵部分，主要包括以下部分：（1）勵(lì)磁電源：為發(fā)電機(jī)提供直流勵(lì)磁電流；（2）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以控制發(fā)電機(jī)輸出電壓；（3）勵(lì)磁變壓器：將勵(lì)磁電源的電壓變換為適合發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的電壓。5.3水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備5.3.1調(diào)速器調(diào)速器是調(diào)節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)備，以保證發(fā)電機(jī)輸出電壓和頻率的穩(wěn)定。5.3.2油壓裝置油壓裝置為水輪發(fā)電機(jī)組提供壓力油，用于調(diào)節(jié)導(dǎo)葉、槳葉和剎車(chē)等操作。5.3.3冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)用于保證發(fā)電機(jī)和變壓器等設(shè)備在正常工作溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。5.3.4控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)和故障處理，以保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。5.3.5輔助電氣設(shè)備輔助電氣設(shè)備包括高低壓開(kāi)關(guān)柜、保護(hù)裝置、測(cè)量?jī)x表等，用于實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)、停止、保護(hù)及監(jiān)測(cè)等功能。第6章水電站電氣設(shè)備6.1電氣設(shè)備概述水電站電氣設(shè)備主要包括變壓器、高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、母線、電纜線路等，它們?cè)谒娬镜陌l(fā)電、輸電、變電、配電等環(huán)節(jié)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。電氣設(shè)備的正常運(yùn)行對(duì)保障水電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本章將詳細(xì)介紹水電站電氣設(shè)備的相關(guān)知識(shí)。6.2變壓器與高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備6.2.1變壓器變壓器是水電站電氣設(shè)備中最重要的組成部分，主要用于電壓的升降，以滿(mǎn)足不同電壓等級(jí)的輸電和用電需求。水電站通常采用油浸式變壓器，具有防火、防爆、防潮等特點(diǎn)。變壓器的主要技術(shù)參數(shù)包括額定容量、額定電壓、短路阻抗等。6.2.2高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備在水電站中負(fù)責(zé)開(kāi)合、切斷高壓電路，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。主要包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)等。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備應(yīng)具備良好的絕緣功能、可靠的機(jī)械功能和足夠的開(kāi)斷能力。6.3母線與電纜線路6.3.1母線母線是水電站電氣主接線的重要組成部分，用于匯集和分配電能。母線分為硬母線和軟母線兩種，其材質(zhì)通常為銅或鋁。母線的選擇和布置應(yīng)考慮電流負(fù)荷、電壓等級(jí)、短路容量等因素。6.3.2電纜線路電纜線路是水電站內(nèi)部及外部輸電線路的重要組成部分，具有占地小、輸電損耗低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。水電站電纜線路包括高壓電纜、控制電纜、通信電纜等。電纜的選用應(yīng)考慮敷設(shè)環(huán)境、電壓等級(jí)、短路容量等因素，并保證其具有良好的絕緣功能和防潮、防腐能力。在設(shè)計(jì)和運(yùn)行水電站電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。同時(shí)加強(qiáng)電氣設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，提高設(shè)備使用壽命，降低故障率，為水電站的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。第7章水電站自動(dòng)化與保護(hù)7.1水電站自動(dòng)化系統(tǒng)概述水電站自動(dòng)化系統(tǒng)是指運(yùn)用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站主要設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)。水電站自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)裝置、自動(dòng)化元件及設(shè)備、通信系統(tǒng)等。本章主要介紹水電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)裝置。7.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)7.2.1系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集裝置、通信設(shè)備、人機(jī)接口設(shè)備等；軟件部分主要包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等。7.2.2系統(tǒng)功能計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站主要設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，其主要功能如下：（1）數(shù)據(jù)采集與處理：實(shí)時(shí)采集水電站主要設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和傳輸。（2）運(yùn)行監(jiān)視：實(shí)時(shí)顯示水電站主要設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行狀態(tài)，便于運(yùn)行人員了解現(xiàn)場(chǎng)情況。（3）控制與調(diào)節(jié)：根據(jù)運(yùn)行需求，對(duì)水電站主要設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)控制與調(diào)節(jié)。（4）故障診斷與報(bào)警：對(duì)水電站設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程中的異常情況進(jìn)行診斷、報(bào)警，并提出處理建議。（5）通信與聯(lián)網(wǎng)：實(shí)現(xiàn)與上級(jí)調(diào)度中心、其他水電站及水電站內(nèi)部各部門(mén)的通信與聯(lián)網(wǎng)。7.2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：（1）可靠性：系統(tǒng)應(yīng)具有較高的可靠性，保證長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。（2）先進(jìn)性：采用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，提高系統(tǒng)功能。（3）可擴(kuò)展性：系統(tǒng)應(yīng)具備良好的可擴(kuò)展性，便于后期升級(jí)和擴(kuò)展。（4）經(jīng)濟(jì)性：在滿(mǎn)足功能需求的前提下，力求降低系統(tǒng)投資成本。7.3水電站保護(hù)裝置7.3.1保護(hù)裝置的組成水電站保護(hù)裝置主要包括主保護(hù)、備用保護(hù)、輔助保護(hù)及自動(dòng)化元件等。其主要功能是對(duì)水電站主要設(shè)備及線路進(jìn)行保護(hù)，防止設(shè)備過(guò)載、短路等故障造成的損失。7.3.2保護(hù)裝置的分類(lèi)保護(hù)裝置按照保護(hù)對(duì)象可分為以下幾類(lèi)：（1）發(fā)電機(jī)保護(hù)：對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，包括過(guò)流、短路、接地等故障保護(hù)。（2）變壓器保護(hù)：對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)，包括過(guò)載、短路、油溫等故障保護(hù)。（3）線路保護(hù)：對(duì)輸電線路進(jìn)行保護(hù)，包括短路、過(guò)負(fù)荷等故障保護(hù)。（4）母線保護(hù)：對(duì)母線進(jìn)行保護(hù)，包括短路、接地等故障保護(hù)。7.3.3保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原則保護(hù)裝置設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：（1）可靠性：保護(hù)裝置應(yīng)具有較高的可靠性，保證在故障發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地動(dòng)作。（2）選擇性：保護(hù)裝置應(yīng)具備良好的選擇性，盡量減少誤動(dòng)作。（3）快速性：保護(hù)裝置應(yīng)具有較快的動(dòng)作速度，降低故障損失。（4）靈敏性：保護(hù)裝置應(yīng)具有足夠的靈敏性，能夠檢測(cè)到各種故障。（5）經(jīng)濟(jì)性：在滿(mǎn)足保護(hù)需求的前提下，力求降低保護(hù)裝置的成本。第8章水電站運(yùn)行與管理8.1水電站運(yùn)行模式與要求8.1.1運(yùn)行模式水電站的運(yùn)行模式主要包括發(fā)電、調(diào)峰、灌溉、防洪、航運(yùn)等功能。根據(jù)不同季節(jié)和需求，合理選擇運(yùn)行模式，以滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求。8.1.2運(yùn)行要求（1）保證水電站設(shè)備安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，降低故障率。（2）合理利用水資源，提高水能利用率。（3）嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)度命令，保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。（4）加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。8.2水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)8.2.1運(yùn)行監(jiān)控（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、電壓、電流、溫度等。（2）分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)覺(jué)異常情況，及時(shí)采取措施處理。8.2.2日常維護(hù)（1）定期檢查水輪發(fā)電機(jī)組各部件，如軸承、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪、冷卻系統(tǒng)等，保證設(shè)備完好。（2）對(duì)易損件進(jìn)行定期更換，如軸承潤(rùn)滑油、密封件等。（3）及時(shí)清理水輪機(jī)進(jìn)水口、尾水管等部位的雜物，保持水流順暢。8.2.3大修與改造（1）根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況，制定大修計(jì)劃，進(jìn)行設(shè)備解體、檢查、維修和組裝。（2）針對(duì)設(shè)備功能下降、技術(shù)落后等問(wèn)題，開(kāi)展技術(shù)改造，提高設(shè)備運(yùn)行效率和安全性。8.3水電站安全管理與應(yīng)急預(yù)案8.3.1安全管理（1）建立健全安全管理制度，保證安全責(zé)任到人。（2）加強(qiáng)安全培訓(xùn)，提高員工安全意識(shí)和操作技能。（3）定期開(kāi)展安全檢查，消除安全隱患。8.3.2應(yīng)急預(yù)案（1）制定水電站應(yīng)急預(yù)案，包括突發(fā)、自然災(zāi)害、公共衛(wèi)生事件等。（2）建立應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)，明確職責(zé)和分工。（3）配備應(yīng)急物資和設(shè)備，定期開(kāi)展應(yīng)急演練，提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。8.3.3環(huán)境保護(hù)（1）嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)法規(guī)，加強(qiáng)廢水、廢氣、固體廢物等污染物的治理。（2）加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)，保證水電站周邊生態(tài)環(huán)境安全。（3）開(kāi)展環(huán)保宣傳教育，提高員工環(huán)保意識(shí)。第9章水電站環(huán)境保護(hù)與節(jié)能減排9.1水電站環(huán)境保護(hù)措施水電站建設(shè)與運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，必須采取一系列環(huán)境保護(hù)措施，以保證生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。9.1.1水質(zhì)保護(hù)（1）加強(qiáng)水源地保護(hù)，設(shè)置水源保護(hù)區(qū)，禁止在保護(hù)區(qū)內(nèi)從事污染水源的活動(dòng)。（2）對(duì)水電站施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的廢水進(jìn)行處理，保證廢水排放達(dá)到國(guó)家和地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。（3）建立水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，定期對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證水質(zhì)安全。9.1.2空氣保護(hù)（1）采取措施降低施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的粉塵、廢氣排放。（2）優(yōu)化施工工藝，減少施工過(guò)程中的揚(yáng)塵。（3）加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，保證燃燒設(shè)備排放達(dá)標(biāo)。9.1.3噪音與振動(dòng)控制（1）合理規(guī)劃施工方案，降低施工噪音。（2）采用隔音、吸音材料，減少噪音傳播。（3）對(duì)振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行減振處理，降低振動(dòng)影響。9.1.4生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)（1）開(kāi)展生態(tài)調(diào)查，制定生態(tài)保護(hù)方案。（2）采取生態(tài)補(bǔ)償措施，保護(hù)生物多樣性。（3）對(duì)受影響區(qū)域進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)功能。9.2水電站施工期環(huán)境保護(hù)9.2.1施工期環(huán)境保護(hù)管理（1）建立健全環(huán)境保護(hù)管理體系，明確各部門(mén)職責(zé)。（2）制定環(huán)境保護(hù)規(guī)章制度，保證施工過(guò)程中環(huán)境保護(hù)措施的落實(shí)。（3）加強(qiáng)對(duì)施工人員的環(huán)保培訓(xùn)，提高環(huán)保意識(shí)。9.2.2施工期環(huán)境保護(hù)措施（1）優(yōu)化施工方案，減少對(duì)環(huán)境的破壞。