水电站水能开发

水力发电工程第一节 水能的利用和计算水力发电工程：利用水来发电的工程水能的大小取决于水流的流量Q及其落差H。在工程上并不直接使用这个单位，通常用“千瓦(kW)”做为功率的单位，它们之间的关系为因此，除去发电机一定的能量损失后，水电站实际发出的功率为水头损失与引水建筑物的条件、形状，水流流速及引水路径长度等因素有关，可由水力学公式计算出来在水电工程中，水电站实际发出的功率叫做水电站的出力．如果把用A表示，则水电站出力为通常电能用度来表示,一度等于1KW.H第二节水能的开发方式

和水电站的主要类型水能的开发方式蓄水式径流式普通式(天然河道筑坝)抽水蓄水式日调节月调节年调节多年调节一、坝式水电站二、河床式水电站三、引水式水电站水电站的三种基本类型一、坝式水电站水头是由坝所形成，即在河道上修筑坝，甩以抬高水位，形成落差当厂房紧靠着坝体布置在坝体的下游时，称坝后式水电站，如图5-2及图5-3所示如河谷狭窄而水电站的机组较多，泄洪建筑物与电站厂房的布置有矛盾时，可把厂房置于泄洪建筑物之下而构成厂房顶溢流式水电站

当坝址河谷狭窄且泄洪量大时，为了解决枢纽布置的困难，挡水建筑物可采用空腹混凝土坝的型式；将厂房布置在坝体的空腹内，构成坝内式水电站二、河床式水电站河床式水电站的特点是水电站水头较低，厂房本身也起挡水的作用，是挡水建筑物的一部分，坝轴线与厂房并列。三、引水式水电站引水式水电站的特点是引水道较长，水电站的水头全部或相当大的一部分由引水道所集中按照引水道的型式可将引水式水电站分为有压引水式和无压引水式两种引水式水电站的建筑物可分为三部分：(1)首部枢纽 (2)引水建筑物

(3)厂房枢纽特点澡：无犬压引乡丰水道掉引水坝式圈、河俊床式韵及引晚水式意水电逃站虽迁各有膛其特刷点，熟但有崖时它咱们之懒间却叫难以体明确妻划分在实际构工程中道，常将蛛具有一长定长度使的引水涨建筑物赤的水电流站统称恭为引水笑式水电宾站第三幼节浇水叶电站止建筑耻物水电站组成部份作用挡水建筑物截断河流集中落差，形成水库泄水建筑物下泄多余的水量或放水以降低水库水位水电站进水建筑物将水电站所需流量引进引水道水电站引水建筑物将发电用水由水库输送给水轮机水电站平水建筑物平稳引水建筑物中流量及压力的变化发电、变电和配电建筑物发电变电及配电其它建筑物（如过坝建筑物、取水防沙建筑物等）一、膛水电按站进旺水建基筑物二、庙水电染站引泥水建恢筑物三、践水电败站平重水建酱筑物一、水陡电站进姻水建筑骂物进水建货筑物的右功用和帐基本要泽求如下(1暖)要有足复够的进膨水能力(2)水质要匙符合要傲求(3)水头嘉损失袍要小(4)可控制仪引水流赠量(5)经济抄合理灭，技词术可社行，运施工已方便剂，维捉修运霉行管枣理方痰便（一）律有压进鸽水口有压进插水口的糠主要特踩征是进哥水口后壮接有压痒隧洞或超有压管倒道有压劫进水奴口的凶主要和类型撕有洞瞧式进卫水口职、塔暴式进俘水口贡、墙敲式进测水口屠及坝凝式进甩水口热等有压愿进水恋口在捏枢纽址中的慎位置池，应践尽量汗使进秩入进堪水口聚的水葡流平议顺、泛对称仅，不始发生乏回流搭和漩植涡，夺不出肚现淤虏积，杰不聚们集污旦物，理泄洪巴时仍威能正与常进悟水有压链进水肠口应判低于傲运行滥中可遭能出陪现的忘最低至水库妨水位叨，并钻有一最定的蒜淹没庭深度（二）夺无压进姥水口及奸沉沙池无压引之水的电胀站中采亡用无压挎进水口宫，其特局征是水窗流在取肺水口及灵引水道昼中均有拔自由水蕉面进水口微后一般改接无压类引水建颠筑物进水口引宜设在搭河流凹纽奉岸，以竹防回流毙造成漂墨浮物堆胖积，且尺河流中封上层清涝水在弯霸道环流拢的作用怖下流向役凹岸，门进水口赚前不易煎淤积，衔以便引失进上层示清水进水口浸前一般市均设拦黑污栅或物浮排，勺以便拦草截漂浮搅物建造拦贵河闸，识坝时，解要充分姐考虑泥债沙的影爪响，原孕则上是蓄要尽量涉维持河洁流原有推的形态基，洪水潜期要使掩上游冲文下来的垒泥沙(特别是干推移质)基本上稀全部经涌泄水道托下泄，趁不使其稠堆积起迫来要尽可朋能防止杂有害泥大沙（粒挖径大于0.眯25你mm的泥蒙沙）看进入时引水危道通常的恳做法是胸防止推后移质泥族沙进入醉进水口百，悬移户质泥沙洞可以进棚入，但储要设沉史沙池将四有害泥毅沙清除对于海推移违质泥刺沙，解在进霜水口虫前设怀拦沙曲坎被拦截招住的推单移质泥抱沙要及垫时清除锻，否则犯堆积过赛多会使验拦沙坎固失效典型山枕区多泥申沙河流岩上引水脖式水电辽站的首刻部枢纽贡图沉沙池廊是一个统静水池测，它的悔基本原点理是因德它的断陪面远大找于引水今渠道的唯断面原理:减小幕流速钞降爷低水最流的横挟沙膊能力沉沙池烦的长度涌和宽度起都要适萍宜:沉沙池挤长度若染不足，现则有害基泥沙尚长未沉到上池底即译已流出臭沉沙池椒，达不互到沉沙悲的效果墙；沉沙傻池过长友则造成披浪费调节洪宽度坚使流眉速为0.广25～0.停70砌m／s沉沙池悲内沉积搬的泥沙客的排除妙方式有泳连续冲芳沙，定疲期冲沙烟及机械贪排沙三截种二、啄水电得站引洒水建田筑物用于发厘电引水寸的渠道忌称为动模力渠道动力略渠道食必须乞满足塔以下冈基本翁要求俭：足够杠的输暂水能谷力水头桂损失评要小水质符取合要求运行安艺全可靠(一)动力鹿渠道(二)引水隧津洞优点可以采用较短的路线，避开沿线地表不利的地形及地质条件有压隧洞能适应水库水位的大幅度变化，也能适应水电站引用流量的迅速变化不受地表气候的影响，可以避免沿途对水质的污染缺点对地质条件、施工技术及机械化的要求较高，单价较贵，工期较长(三)压力绕水管压力水制管是指猪从水库垦、压力攻前池或总调压室引将水流晋直接引蜡入水轮刚机的水骨管,又称塞高压告水管1.分类压力水管露天式坝内式隧洞式按布补置方仪式分压力水管钢管钢筋混凝土管木管现场浇筑分段预制按管岛身材纲料分能承受愈很大的龄内水压捉力，主研要用于元中、高终水头电史站低水头揪电站常泄采用的扶压力水烫管木管仅比用于盛漂产木材肃地区的予中小型池水电站睁，其优匪点是就恶地取材岂，缺点援是寿命返不长，剂维修费劳用较高2.线路选梨择选择秤线路版时主的要考砍虑以域下因纽奉素：尽量选爽择最短兵最直的仗线路选择维良好检的地休质条该件尽量峰减少患水管肤的转妙折起疤伏3.压力水愚管的供雨水方式(1签)单元障供水优点：构造简轮单，运忠行方便勿可靠，挥当一根虎水管发巨生故障半或检修店时不影艺响其它镇机组运注行缺点渴：水管所过费材料佳较多，井土建工抵程量大伴，造价赵较昂贵喜。一般计在水管侧不长、流造价不该太高时梯采用（2）联合廊供水优点：当召机组忠多时哭水管框数目针较少钟，管炉理方爱便，叮也较漫经济缺点盏：当总乏水管里发生晃故障特或检喝修时淡，由惑它供违水的勒机组敏都要扫停止拐运行宴；每铲台机蚁组前宅面都竭要装童阀门桃，以祖便检炮修某需台机急组时婶不影刻响其择它机获组运滋行（3）分要组供疼水此搜种供隙水方屿式的唇特点缩慧介于它单元嚼供水划和联述合供窑水之腊间正面进素水适用掩于水头诸不高、舰水管不忌长的情钢况下。行对于露群天式压陷力水管开，从侧证面进水独的目的收是使水弯管失事馒爆裂后扶的高速连水流易逃于排走倍，以免错冲毁厂下房。这缓种进水荐方式适崖用于水泥头较高黄的情况搜下。其厉缺点是件水管进懒入厂房音前要转呢弯，增杆加水头抚损失，近且使管唉道结构题复杂。4.压力但水管随的断丙面尺越寸压力水春管的经炕济直径绍应根据啊动能经驻济计算瓣来确定馆，它与行管内流鸽速、水湖头损失耐、造价矩、运行并、施工宾和维修其等因素泻有关当压典力水散管单沃元供竟水时当压孤力水兽管分百组或成联合香供水神时露天搞钢管恒的内慢水压销力是定管壁酬应力芬计算允时的仇主要收控制抹因素管壁的库必要厚麦度可由衣下式初乳估另外还广应加上1~2车mm的锈园蚀及断磨损勺安全羽量最后桨采用墓的管监壁厚烂度还白应符芹合钢见板的最规格钢管兼是一窃种薄虑壁结抄构，优在外士力作幅用下克，可碑能丧轧失稳迟定而富毁坏团。露胳天钢喜管在薪承受哄最大裹外压磨力为姜一个介大气深压时并，最绪小必索需厚雄度约海为如按强摧度计算检出的厚颤度小于劈燕按上式真得出的缸数字，凑若出入嘉不大，邻可采用荷上式计盈算结果隔；若相着差较大册，则可颠沿管壁汉每隔一摘定距离续加设一滥个刚性害环，以震增加管星壁刚度压力阵水管惯必须魄用镇煌墩和齐支墩港来固貌定和笑支承饭，以注保持嘉水管毅的稳杜定镇墩多用龙浆砌膝石或闭混凝摸土浇湾筑而骑成。而当水喘管管葱线为电直线锦时，介一般直在坡耀顶与兄坡脚离各设讲一镇葡墩。比如水衡管管慰线为接折线流时则椒在转成弯处票加设酱镇墩役。有黎时当掏管道阁过长颈，为走了减处小温殿度变宫化所披产生呜的轴楼向力载，一烂般每妖隔80～12陶0m设一镇筒墩支墩布置在渡镇墩之鄙间的管思线上，赵间隔一故般为6～10m在压泛力水蹦管的损进口辉或末厅端有叮时要锻设置卫闸门职或阀玩门三、进水电荷站平顺水建杂筑物压力前使池是引摧水渠道段和压力落水管之脸间的连扭接建筑诸物压力前愧池的三寄个作用侮：将引水校道引来罚的流量研均匀地册分配给他各压力忧水管，滨并加以滩必要的供控制再次清算除水中秘的污物姜、泥沙下、浮冰混等，宣杂泄多余辣的水量当水突轮机键引用荒流量酿迅速弓改变允时，哗压力笨前池赚的容乒积可塞以起勒一定报的调俘节作乳用（一辞）压阔力前赖池压力冒前池矛由下威列四饿种主歇要建拾筑物挤所组王成：池身串及渐弊变段压力水擦管的进启水口泄水建像筑物排污、度排沙、菌排冰建侧筑物(二)调压室水电牙站在夹运行槐中丢云弃负颜荷时，如果台突然关半闭水轮胸机的导浓叶或阀较门时，致由于水岗流的惯壮性，将纯产生瞬萄时的压狐力升高畅。在发申生这种座现象时意并伴有锤击匠般的冲声音拌，因切此被五称之概为水锤现自象，其压翁力变化乡丰值称为护水锤压誉力为了使奖水锤压蔑力不致达影响引缸水道，宫故常在厉较长的浑引水道依末端修卵建调压哲室调压室江的一部粒分或全他部设置宝在地面溜以上的扣称为调冒压塔；领调压室揭大部分览埋设在黎地面之蔬下，则请称调压悦井调压进室在竿引水育系统两中的搬布置雀有四宽种基含本型冬式：上游嘴调压络室(引水调茅压室)下游调卧压室(尾水扔调压汉室)上下劲游双调替压室侵系统上游双怖调压室抬系统第四节忌水电哨站的主脾要设备一、撑水轮凳机水轮机率是将水碧能转换灵为机械临能的一煎种动力神机械，拔它带动棋发电机妻再将机由械能转战换为电战能水轮佛机的醋主要扔部件配是转轮水轮套机的擦类型1.反击式袜水轮机其转轮书全部浸究泡在有残压的水夸流中水流唐连续领通过陡水轮岛机的蚂转轮榜，水辨流对枯转轮淡发生洁反击菊作用搁力，聪形成绞旋转暴力矩它，使织转轮互转动水轮机淹按水流潜对转轮设的作用站分为反晕击式和粘冲击式混流式放水轮机探中的水示流流经园转轮是货辐向流铲进而轴院向流出志，然后圣经尾水贵管排人阁下游河叉道（1）混捧流式竟水轮递机轴流跌式水肃轮机厉中的疼水流慨流经衔转轮矿是轴碰向流泽入而霜又轴蛙向流诊出，彻然后边经尾群水管封排向粱下游普河道（2）轴己流式素水轮狐机（3）斜告流式啊水轮俗机转轮跨的轮况叶轴广线与愉机组哈主轴衡成一值角度(45度～60度)布置可以适火应较大阴的负荷轨变化，帅性能稳掩定，高遵效率范茄围宽，湿且抗气假蚀性能只好（4）贯统流式简水轮蜓机贯流帽式水宁轮机主是横乖向轴技流式污水轮储机水流从病人口到鹿出口是刻直线流歉动，故岩效率较寄高2.冲击规式水择轮机工作橡原理夏：利律用喷其嘴将协高压柱水流秆喷射麻在水绒轮机吓的工询作轮刚上，闪驱使怖工作松轮旋商转，什从而野将水抚流的烈动能爆转换艳为机仇械能二、水颜轮发电惨机（一死）水犁轮发叙电机内的类剧型水轮甲发电察机按巴轴的希装置懒方式裳可分匆为卧友式和拘立式能两种立式水跃轮发电奖机一般晃由转子屯、定子块、轴承裂、机架旷、励磁煎机、永替磁发电塘机、制拥动闸、店空气冷躁却器等耻部件组排成立式水夸轮发电较机按推拥力轴承彻的位置论不同又披可分为妖悬吊型搞和伞型拥两种三、跌主要娱电气环设备长距慈离相谈同电辫阻情户况下课，高煌压输降送电年能损轰失比敌低压猎小得谋多（一）漆电力变签压器开关设塘备主要辱包括：岩断路器烘、隔离展开关、宿自动空煮气开关驶、磁力蜘起动器哗、接触晋器等（二）淋开关设谷备和熔接断器开关设备种类性质作用或原理断路器高压开关切断电流及电弧隔离开关隔离电压闸刀开关低压开关隔离带电部分的电压接触器隔离，熄灭电弧磁力起动器自动空气开关熔断底器：超荷值自动命熔断通过熔亦件的电刃流越大复，则熔焰件熔断脂也越快光，电路化断开的楼时间就维越短（三）卫电压互信感器和晌电流互利感器电压罪互感怕器和架电流顶互感阵器也难是一亭种变挽压器维，将呈高压坡或大隆电流赢转为膀低压摧或小敏电流即，以祥供测喜量仪牙表和疼保护营线路贡应用（四）尼一次回浪路和二蚕次回路将水拴电站册的主价要机返电设狗备，昨发电豪机，购变压罚器和们开关根设备渡等，上按一鸽定顺哄序联撤结成蚕的线堪路，四称为瞧一次冶回路差，也梢称主患结线电站臣中用萍于测母量、量监视住、控闪制、尖信号律、操仗作、奸保护灵和自鸽动装寨置等苍的低协压电裂路，纱称为宝二次尸回路克，也把称二回次结方线（五痰）防贪雷保凳护与伸接地印装置架空辫输电莲线路吊常采归用避抹雷线封保护渣；水饥电站疑和变梁电所默常采抄用避围雷针恢、阀蔬型避摊雷器资保护电力淘系统闸中的巾接地朱可分句为保完护接份地和乒工作越接地好两种第五抹节街电驰力系律统中唤的水光