水利水电厂

水利水电厂

系别： 电力工程系 班级：电气08K5 姓名： 姚佳馨 学号：081901010733

水力发电厂简介

水力发电厂简称水电厂，它是把水的位能和动能转换成电能的工厂，它的基本生产过程是：从河流高处或其他水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后水轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

水力发电厂的特点

水力发电厂的水轮发电机组不但具有设备简单，操作灵活，易于实现自动化等特点，而且还可以在几分钟内迅速启动投入运行等特点，这种快速反映的特点除了燃气轮机可以与之媲美外，这是其它发电厂望尘莫及的。虽然燃气轮机的启动速度可以与之媲美，但是对于节约能源和对大气的污染以及发电成本上，燃气轮机就摇显逊色了。 在正常情况下水力发电厂的启动到带满负荷只需4-5分钟。在紧急情况下可缩短到1分钟左右且增减负荷也十分方便灵活。因此，水轮发电机组通常可以承担电网的调峰，调频曾加电力网的无功分量和事故备用等。其它发电厂虽然也可以承担上述任务，但是确存在着设备多，启动复杂且时间较长，浪费能源等。但是水力发电厂的一次性投资大，工期长。

水力发电厂水轮机组生产效率较高，大、中型水力发电厂效率为80-90%，小型水电站一般为60-70%，而火力发电厂的发电效率紧为35%左右。同时水力发电厂发电成本较底，一般为火力发电厂的三分之一到四分之一，并且水力发电厂几乎不产生对环境的污染。

水力发电厂的基本型式

按集中落差的方式分，堤坝式水电厂（又分坝后式和河床式），引水式水电厂和混合式水电厂；按径流调节的程度分，无调节水电厂和有调节水电厂；前述水电厂是专供发电用的，另外有一种特殊形式的水电厂，叫抽水蓄能电厂（十三陵电厂），这类电厂有上下两个水库，电厂中有发电和抽水两类设施，电厂在系统峰荷时发电（调峰），系统低谷时抽水耗电（填谷），另有调相、调频和备用的作用；我国目前最大的水电厂是三峡，装机容量1820万KW，26台70万KW机组，现在参与发电的是14台机组，即980万KW；（二滩水电厂，装机容量330万KW，6台55万KW机组）最大抽水蓄能水电厂：广东抽水蓄能水电厂，装机容量240万KW，8台30万KW机组。 水力发电厂:水力发电是将高处的河水(或湖水、江水)通过导流引到下游形成落差推动水轮机旋转带动发电机发电。以水轮发电机组发电的发电厂称为水力发电厂。 水力发电厂按水库调节性能又可分为:

①、径流式水电厂:无水库,基本上来多少水发多少电的水电厂;

②、日调节式水电厂:水库很小,水库的调节周期为一昼夜,将一昼夜天然径流通过水库调节发电的水电厂;

③、年调节式水电厂:对一年内各月的天然径流进行优化分配、调节,将丰水期多余的水量存入水库,保证枯水期放水发电的水电厂;

④、多年调节式水电厂:将不均匀的多年天然来水量进行优化分配、调节,多年调节的水库容量较大,将丰水年的多余水量存入水库,补充枯水年份的水量不足,以保证电厂的可调出力。 水力发电厂是把水的势能和动能转变成电能。根据水力枢纽布置不同,主要可分为堤坝式、引水式、抽水蓄能水电厂等。 1、堤坝式水电厂:在河床上游修建拦河坝,将水积蓄起来,抬高上游水位,形成发电水头的方式称为堤坝式,堤坝式水电厂又可分为坝后式、河床式及混合式水电厂等。 ① 坝后式水电厂,这种水电厂的厂房建筑在坝的后面,全部水头由坝体承受,水库的水由压力水管引入厂房,转动水轮发电机组发电。坝后式水电厂适合于高、中水头的情况。 ② 河床式水电厂,这种水电厂的厂房和挡水坝联成一体,厂房也起挡水作用,因修建在河床中,

故名河床式。河床式水电厂水头一般在20～30 M以下。 ③混合式水电厂,引水与大坝混合使用获得落差发电; 2、引水式水电厂:水电厂建筑在山区水流湍急的河道上或河床坡度较陡的地方,由引水渠道造成水头,一般不需修坝或只修低堰。 3、抽水蓄能水电厂,具有上池(上部蓄水库)和下池(下部蓄水库),在低谷负荷时水轮发电机组可变为水泵工况运行,将下池水抽到上池储蓄起来,在高峰负荷时水轮发电机组可变为发电工况运行,利用上池的蓄水发电。

水力发电厂的构成

水力发电厂的构成主要有水源、拦水建筑物体、润滑系统、冷却系统、水轮机、水轮发电机变压器、高压断路器、配电装置等组成。 a、我们主要介绍一下水轮机

水轮机是一种将水的势能转换成机槭能的机器。以这种机器驱动发电机，便可使水能变为电能这就是水轮发电机组。 现代水轮机，按水流作用原理和结构特点可分为两类，一类是仅利用水流动能的称为冲击式水轮机，另一类同时利用水流动能和势能的称为反击式水轮机。水轮机分类很多。 1、反击式

从上游水库引来的水，先流至引水室（蜗壳），然后经导向叶流入转轮叶片的弯曲形通道，水水流对叶片产生反作用力，使叶轮转动，此时将水能转换成机槭能，流出转轮的水经尾水管排向下游。

反击式水轮机主要有混流式、斜流式、轴流式，其主要区别在于转轮结构形式各有不同。 （1）混流式转轮一般由12-20个流线型的扭曲叶片和轮冠、下环等主要部件组成，水流从辐向流入，轴向流出，这种水轮机的适用水头范围较广，体积较小，造价较低，广泛用于高水头。

轴流式又分螺浆式和转浆式，前者的叶片固定不动，后者的叶片可以转动。轴流式转轮一般由3-8个叶片，转轮体、泄水锥等主要部件组成。这种水轮机的过水能力较混流式为大。对于转浆式水轮机。由于叶片可随负荷改变其位置，因而在负荷变化很大的范围内，均具有较高的效率。这种水轮机的抗气蚀性能与机槭强度均比混流式差，结构也较复杂，一般适用于10-80米的低、中水头范围。

（2）引水室的作用是使水流均匀地流入导水机构，减少导水机构的能量损失，以提高水轮机效率。大中型水轮机水头在50米以上的，常采用圆形断面金属蜗壳。

（3）导水机构，一般均匀布置于转轮外围，具有一定数量的流线型导叶片及其转动机构等 组成其作用在于引导水流均匀地流入转轮，并通过调节导叶开度，来改变水轮机的过流量以适应发电机负荷调整变化的要求，全部关闭时也可起到封水的作用。

（4）尾水管：由于转轮出口的水流还有部分剩余能量未被利用，尾水管的作用就是回收这 部分能量并将水排至下游。小型水轮机一般采用直锥型尾水管，效率高，但大中型水轮机由于尾水管不可能挖的很深，因此均采用肘弯型尾水管。

冲击式水轮机：这种水轮机利用高速水流的冲击力使水轮机转动，最常见的为水斗式。 水斗式水轮机一般用于300米以上的高水头水电厂。其工作部件主要有导水管、喷嘴和喷针、水轮及蜗壳等，在水轮的外缘装有许多坚固的勺型水斗。这种水轮机在负荷变化时其效率变化较小，但过水能力受喷嘴所限，远比辐向轴流式小。为了提高过水能力，增大单机出力和提高效率，大型水斗式水轮机已由横轴改为竖轴，由单喷嘴发展到多喷嘴。 b、辅助设备

（1）调速系统：是调整机组出力，控制设备转速的主要设备，其操作方法是操作导水机构调整导叶方向以调节水轮机的进水量及进水方向，使水轮机的出力与发电机负荷随时平衡，从而保持机组在额定转速下运行，来满足系统对频率稳定的要求，手动开停机及事故紧急停

机，配合自动装置合理分配机组负荷或自动开停机。水轮机的调速系统工作原理与火力发电厂的调速系统相同。

大中型水力发电厂的水轮机均采用自动调速器，常见的有机槭液压式和电气液压式，后者 动作迅速、灵敏、稳定、维修方便。 （2）蝴蝶阀与快速闸门蝴蝶阀一般分别安装在水轮机蜗壳前的钢管上或压力引水管的进水口处，当机组发生事故而导水机构又同时发生故障不能及时关闭时，可迅速关闭蝴蝶阀或快速闸门，来紧急停机，避免事故扩大。在停机或检修时将其关闭，还可减少漏水及确保工作安全。

c、水轮发电机

（1）水轮发电机与汽轮发电机相比，其特点有

转速底：由于水头所限，一般均在750转/分以下，有的每分钟只有几十转/分。

极数多：因为转速底，为了达到50HZ/s的电能要求，就需要增加磁极对数，以使定子线圈的磁场每分钟仍能变化50次。

结构尺寸和重量都较大：一方面由于转速较底，另一方面当机组发生甩负荷时，为了避免产生强大的水锤而造成钢管破裂，要求导叶紧急关闭时间较长，但这又会引起转速上升过高，因此要求转子要具有较大的重量。

水轮发电机一般采用竖轴。为了减少占地，来降低厂房的造价。所以在大中型水轮发电机组中，一般都采用竖轴。

（2）水轮发电机的主要组成部件 水轮发电机主要有定子、转子、推力轴承、上下部导轴承、上部下部机架、通风冷却装置、 制动装置、及励磁装置等组成。

定子：是产生电能的主要部件，它是由线圈、铁芯和本体等组成。由于大中型水轮发电机的定子直径很大，为了便于运输，一般是分解运输的。

转子：是产生磁场的旋转部件，由支架、轮环、磁极和励磁线圈等组成。 推力轴承：它是承受机组转动部分总重和水轮机轴向水力推力的部件。

冷却系统：在大中型水轮发电机组中，一般均采用空气冷却，发电机内部的热风通过均布于定子机壳外的空气冷却器冷却后，再重新送入发电机。但近年来随着机组容量不断的扩大，现在已有定子水内冷的机组在投入使用。

励磁装置及其发展趋势与火力发电厂基本相同。

水电行业发展前景

中国经济已进入新的发展时期，在国民经济持续快速增长、工业现代化进程加快的同时，资源和环境制约趋紧，能源供应出现紧张局面，生态环境压力持续增大。据此，加快西部水力资源开发、实现西电东送，对于解决国民经济发展中的能源短缺问题、改善生态环境、促进区域经济的协调和可持续发展，无疑具有非常重要的意义。另外，大力发展水电事业将有利于缩小城乡差距、改善农村生产生活条件，对于推进地方农业生产、提高农民收入，加快脱贫步伐、促进民族团结、维护社会稳定，具有不可替代的作用。水电开发通过投资拉动、税收增加和相关服务业的发展，将把地方资源优势转变为经济优势、产业优势，以此带动其他产业发展，形成支撑力强的产业集群，有力促进地方经济的全面发展。