水能发电站(引水式)工作原理及设备详情

1、研究性学习报告水能发电站（引水式）工作原理及设备详情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引入电力工业生产的特点n l）电力生产的同时性n 发电、输电、供电是同时完成的,电能不能大量储存,必须用多少,发多少。n 2）电力生产的整体性n 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不可分割的整体,缺少任一环节,电

2、力生产都不可能完成,相反,任何设备脱离电网都将失去意义。n 3）电力生产的快速性n 电能输送过程迅速,其传输速度与光速相同, 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。n 4）电力生产的连续性n 电能的质量需要实时、连续的监视与调整。n 5）电力生产的实时性n 电网事故发展迅速,涉及面大,需要实时安全监视。n 6）电力生产的随机性：n 由于负荷变化、异常情况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

3、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于我们使用。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、 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况)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 可以用于调节流量，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

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，栅差大则引用流量不足，压差大，故需加以限制事例：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，又分为及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。广西天湖水电站（引水式）有压引水式水电站示意图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转换成机械能

5、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）。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：水力不对称、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

6、。水轮机平面设计图实物机械能转换成电能转换成电能l 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 导线切割磁力线将感生电势，闭合导线将感生电流。电枢绕组庞大，故工程上采用磁力线移动去切割固定不动的电枢绕组（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，这个磁极与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（

7、发出有功负荷的大小）和性质（发电机或电动机）必需的辅助设备油系统油系统水水系统系统气气系统系统微机控制系统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。开开 断路器的作用断路器的作用 控制制作用 保护护作用、电路通断时产生电弧，高电压大电流回路的通断电弧尤为强烈电弧的产生：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。3、按灭弧介质断路器可以分为按灭弧介质断路器可以分为 油断路器；真空断路器；SF6断路器；空气开关4、断路器的操作能源断路器的操作能源 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。变压器变压器