水电厂生产过程及基本设备简介课件

水电厂生产流程

及基本设备简介

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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,电能不能大量储存,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不可分割的整体,缺少任一环节,电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。3）电力生产的快速性电能输送过程迅速,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。

4）电力生产的连续性电能的质量需要实时、连续的监视与调整。

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。N

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（简图）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（简图）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、

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。N

水能转化为机械能

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）。叶片正反面的压力差。轴流（2－90）、混流（15－700）、斜流（可逆式电厂）。3、

水轮机型号的含义（反击式）转轮形式、型号－大轴、蜗壳形式－标称直径N反击式水轮机的过流部件组成及其作用？水轮机模型

水能转化为机械能

进入水轮机的水能的控制水能N=9.81QHη根据能量守恒，要调节机组的负荷，必须调整进入水轮机的水能。水头调节范围小，一般通过调节进水量来调节水能通过改变搭接在水轮机水轮机周围的导叶的开度这一途径来调节进水量或切断水流导叶的操作力来自液压接力器液压接力器的动作由调速器来控制所以流量的调节过程为：调节命令――调速器（自身可以产生调节信号以保证F一定）――液压接力器――导叶传动机构――导叶开度改别――进水量改别（这是水电厂生产非常重要的一个调节过程）

当上述过程发生故障时，由安装在水轮机进水端的主阀来切断水流，主阀只有全开、全关两种工作状态，不能用于流量调节。主阀作用：岔管引水一机检修其他机可以运行；缩短开机时间；作为水机的保护装置；减少漏水。主阀形式：蝶阀；球阀；快速闸门，桶阀。N

水能转化为机械能1、

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（0.24M20℃）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。N种类、危害、顽固、防治水力不对称的原因由此带来引起的事故

机械能转变为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3、发电机的电压调整过程由电磁感应定律E=L*dΦ/dt可知改别等式右侧任意一个参数，都可以改变感应电势E，但L不可改别；同步电机磁力线的切割速度不可改别，所以一般通过改别磁通强度（磁力线密度）来调电压。要改别磁通强度必先改别电磁铁的电流强度，进一步需要改别直流发电机的转子回路电阻或整流可控硅的导通角。即：电压调整命令――励磁调节器－可控硅导通角－转子电压－转子电流－磁通－感应电势改变N发电机结构模型

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（发电机的频率及磁极对P数确定后，同步转速即已确定N=60f/p），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（发出有功负荷的大小）和性质（发电机或电动机）N

机械能转变为电能

水轮发电机的分类同步－异步立轴－横轴悬式－伞式发电机的损耗和散热铜损、铁损、机械损耗、附加损耗，风冷、氢冷、水冷。

必需的辅助设备－油系统

1、润滑油系统及其作用立轴式机组转动部件的支撑需要推力轴承（还有轴向水推力）；为了限制大轴的径向摆度，需要导轴承（机组结构简图）。轴承与大轴的摩擦干摩擦与油膜摩擦；油膜建立的条件（楔形、相对运动、油的粘度）－－润滑、散热压力油及其作用导叶，主阀的操作能源一般用高压油，故电厂还设有压油装置。压力的产生－油泵；压力的存储－高压油罐；充气的作用（油气比＝1/2）－－液压操作绝缘油及其作用断路器、变压器的灭弧、散热、绝缘N润滑脂：润滑、散热、节能、防护

必需的辅助设备－水系统

1、

技术供水系统及其作用冷却、润滑、液压操作。轴承在运行中的发热将使油劣化变质故需要冷却；发电机、变压器在运行中有铁损、铜损，温度过高会使电机绝缘老化或失去作用，故需要冷却；空压机散热等。普通这些热量由冷却水带走，所以要有水系统。它需要满足水温、水质、水压、水量的要求。技术供水的作用还有润滑（橡胶轴承）、液压操作（水界牌的球阀）电厂的水源（上游、下游、支流）；供水方式（自流、水泵、混合）3供水系统包括消防水供水（主变、发电机、油室消防）、生活供水；3.排水系统包括渗漏排水检修排水，两者的任务。N

必需的辅助设备－气系统低压气系统停机制动（电气制动）用压缩空气；调相压水、围带密封、防冻吹冰、清洁吹扫、操作灭弧、风动工具。压缩空气的产生－空气压缩机；空气的净化－油水分离器；空气的存储－储气罐（减小压力波动，析出水分。要求：压力适合、气量足够、清洁干燥过长时间停机后的顶转子高压气系统补气、降压使用N

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。N

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。N

高压断路器开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。N隔离开关1、隔离开关在电路中的作用形成明显的断开点；倒换运行方式。2、隔离开关的操作注意事项等电位操作；无电流操作。N

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变压器的结构模型

互感器1、什么是一次设备：发、变、输、配的直接设备，承受高电压，通过大电流二次设备：对一次设备测量（计量）、保护、操作、控制、监视（信号）的设备2、将高电压、大电流变为低电压（100V）、小电流（5A）便于测量、监视（二次设备可以通用）、保证人生设备安全，又较为经济。3、LH禁止开路、YH禁止短路的原则。N

继电保护及电气自动装置1、电气设备的故障和事故及其对系统的影响。2、继电保护的任务，原理、发展3、继电保护的基本原来和要求（选择、速动、灵敏、可靠）4、常规电气自动装置BZT、重合闸、同期装置、故障录波、安控装置简介N一次设备不许无保护运行

厂用电和直流系统1、厂用电的重要性及其负荷分类。2、直流系统的地位3、直流系统接地对安全的影响和处理N一点接地可以运行吗？正极接地的危害负极接地的危害

监控系统和通风系统1、监控系统－我们的神经系统和运动系统。2、通风系统－对改善值班环境、设备运行环境的作用；在火灾处理、焊接工作时影响。N

复习思考题1、水电站集中水头的方式有几种？2、描述水电厂各管路的颜色所对应的管路用途。3、从原理上来看，可以把继电保护装置分为哪几部分？N交流完毕谢谢！

结构模型由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成同步发电机的结构模型

结构模型定子：铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢。转子：铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主磁场、转子磁场)。

工作原理:

主磁场的建立载流导体切割运动交变电势的产生

这是一个演示交流发电机工作原理的模拟装置，用手或其它方式匀速转动转轮，带动线圈在磁场中旋转，就会产生感应电流法拉第电磁感应定律为人们把其它形式能量转换成电能提供了一条途径。返回水轮机模型返回水能－机械能变压器运行-基本知识油浸式电力变压器返回变压器内容总结水电厂生产流程

及基本设备简介。电能的质量需要实时、连续的监视与调整。电网事故发展迅速,涉及面大,需要实时安全监视。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。2、引水式水电厂（简图）缺点：无调节能力，属径流式。水头调节范围小，一般通过调节进水量来调节水能。