水电站综合自动化系统基础知识培训教材-卢.ppt

水电站 变电站综合自动化系统 基础知识培训教材 培训内容 一 水电站的类型 二 水轮机的类型 三 闸门的类型 四 水轮发电机 五 变压器 主变 厂用变 励磁变 六 断路器 七 隔离开关 八 PT TV CT TA 九 调速器 十 励磁系统 十一 上位机系统 十二 主接线图 一 水电站的类型 1 坝式水电站2 河床式水电站3 引水式水电站4 储能水电站5 虹吸式水电站 1 坝式水电站 坝式水电站靠坝来集中水头 水电站厂房位于非溢流坝坝趾处 如丹江口水电站 三峡水电站 丹江口水电站 坝式水电站结构 2 河床式水电站 位于河床内的水电站厂房本身起挡水作用 从而成为集中水头的挡水建筑物之一 一般见于河流中 下游 水头较低 流量较大 如广西西津水电站 西津 河床式 水电站 西津 河床式 水电站平面布置图 西津 河床式 水电站厂房横剖面图 3 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 又分为有压引水式水电站及无压引水式水电站 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 无压引水式水电站示意图 红岩水电站 引水式 4 储能水电站 晚上电能负荷小 电能多 用来抽水储能 白天发电 5 虹吸式水电站 二 水轮机的类型 1 反击式2 冲击式混流式水斗式轴流式斜击式斜流式双击式贯流式 混流式水轮机 水流径向流入转轮 轴向流出 适用范围 H 30 700m单机容量 几万kW 几十万kW优点 适用范围广 结构简单 运行稳定 效率高 适用高水头小流量电站 刘家峡 混流式水轮机 混流式水轮机的工作原理 导叶结构示意图 导叶 转盘 导叶操作结构图 轴流式水轮机 水流沿转轮轴向流入 轴向流出 水流方向始终平行于主轴 轴流定浆式 叶片不能随工况的变化而转动 改变叶片转角时需要停机进行 结构简单 效率低 适用H Q变化不大的情况 工况较稳定 H 3 50m 轴流转浆式 叶片能随工况的变化而转动 进行双重调节 导叶开度 叶片角度 适用水头流量的变化 高效率区广 大中型电站多采用 H 3 80m 葛洲坝 17万kW 12 5万kW Hr 27m 轴流定浆式水轮机 叶片不能随工况的变化而转动 改变叶片转角时需要停机进行 结构简单 效率低 适用H Q变化不大的情况 工况较稳定 H 3 50m 轴流定浆式水轮机工作原理 轴流转浆式水轮机 转轮叶片可以转动 双调 H N变化时 水轮机具有较高的效率 转浆式水轮机叶片 斜流式水轮机 水流经过转轮时是斜向的 转轮叶片随工况变化而转动 该种水轮机的特点是 斜流式水轮机一般都是转浆式 比轴流式水轮机适应的水头较高 功率较大 效率也较高 应用较广 H 40 120m 斜流式水轮机工作原理 水流进出转轮叶片时均与水轮机主轴成一倾斜角 故称为斜流式水轮机 贯流式水轮机 水轮机的主轴装置成水平或倾斜 不设蜗壳 水流直贯转轮 水流由管道进口到尾水管出口都是轴向的 H 20m 小型河床电站 全贯流式 发电机转子安装在转轮外缘 优点 水力损失小 过流量大 结构紧凑 半贯流式 轴伸式 竖井式 灯炮式 贯流式水轮机结构图 灯泡贯流式水轮机剖面图 灯泡贯流式水轮机 轴伸式贯流水轮机 立式贯流式水轮机 冲击式水轮机 由喷管和转轮组成 水流以自由水流的形式 P Pa 冲击转轮 利用水流动能 V方向 大小改变 产生旋转力矩使转轮转动 在同一时刻内 水流只冲击着转轮的一部分 而不是全部 冲击式水轮机 1 水斗式 特点是由喷泉嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功 适用H 100 2000m 使用最广泛 高水头 小流量 2 斜击式 H 25 300m 斜击 双击水轮机构造简单 效率低 3 双击式 H 5 80m 多用于小型电站 水斗式冲击水轮机 双喷嘴水斗式水轮机 水斗式冲击水轮机 冲击式水轮机的喷嘴 斜击式水轮机 双击式水轮机 水轮机的水头与比转速 比转速 在lm水头下发出1kW功率时的转速 三 水轮发电机 发电机的原理 导体在磁场中运动 在导体中会产生电流 二极同步发电机 四极同步发电机 水轮发电机 水轮发电机 立式水轮发电机 水轮发电机 卧式水轮发电机 发电机的画法 四 水电站的闸门 闸门的类型 闸门主要有三种类型 1 蝴蝶阀 蝶阀 2 闸阀3 球阀 1 蝶阀 150M以下中低水头用外形尺寸小 重量较轻 价格便宜 操作力矩小 启闭灵活 用于中低水头 能有效控制机组速率上升及减少水锤效应 止水密封不严密 易漏水 活门在水中有一定阻力 容易引起气蚀 蝶阀的控制 手动 电动 小型 液压 大中型 旁通阀 蝶阀为静水开启 故设旁通阀先平压 即两边注满水 空气阀 充水时 排出空气用浮筒自行关阀 排水时 补充空气用 浮筒自行下降 2 闸阀 高水头用 100M以上 结构 明杆式 暗杆式 闸阀的控制 控制 手动 电动 液压的较少 附属部件 与前面蝶阀相同结构简单 全开时水力损失少 漏水量少 外形尺寸大 重量大 动水关闭时压力大 密封面易磨损 要常更换 3 球阀 结构 有单面密封 双面密封两种附属部件 同前 但多两个部件 卸压阀 作用是开启关闭活门时 排除活门及密封盖之间的压力水 以免磨损密封盖 排污阀 排出球壳体内下部的污水 球阀的控制 控制 液压 电动优缺点 密封紧 漏水极少 密封不易磨损 全开时无水阻损失 启闭力短小 可在动水中紧急关闭 体积大 结构复杂 造价昂贵 五 变电站的基础知识 1 升压变电站 将电压升高 升高到35kV 66kV 110kV 220kV 330kV 500kV 用于远距离传输电能 因为 高电压能减少传输电能的损失 2 降压变电站 将电压降低 降低到10kV 6 3kV 400V 供生产和生活使用 变电站的种类 1 枢纽变电站 终端变电站 2 升压变电站 降压变电站 3 电力系统的变电站 工矿变电站 铁路变电站 4 500kV 330kV 220kV 110kV 66kV 35kV 10kV 6 3kV等电压等级的变电站 5 10kV开闭所 6 箱式变电站 变电站的组成 1 馈电线 进线 出线 和母线 2 隔离开关 接地开关 有手动 电动两种 3 断路器 4 电力变压器 主变 5 站用变 6 电压互感器TV PT 电流互感器TA CT 7 电容器 8 避雷器 35kV变电站 110kV变电站 变电站 用GIS组合电气 500kV变电站 变电站 六 电力变压器 变压器的作用 1 升压变压器 将电压升高 以利于电能远距离传输 可以减少线路损耗 2 降压变压器 将电压降低 以便生产 生活使用 两圈变和三圈变 1 两圈变 一组高压线圈 一组低压线圈 2 三圈变 一组高压线圈 一组中压线圈 一组低压线圈 站用变 供变电站 水电站自身用电的变压器 都是降压变压器 1 110kV 400V2 35kV 400V3 10kV 400V4 6 3kV 400V 励磁变 将高压电变成低压大电流 供可控硅整流桥整流成直流电 给发电机转子励磁 产生磁场 整流变压器 七 断路器 断路器的作用和种类 在正常负荷时接通和切断高压线路的开关 在故障短路时 切断短路的高压线路 目前 常用的有三种断路器 1 真空断路器 2 SF6断路器 六氟化硫 3 油断路器 少油断路器多油断路器 真空断路器 手车式真空断路器 油断路器 多油断路器 少油断路器 SF6断路器 GIS组合断路器 所谓GIS GasInsulatedSwitchgear 就是气体绝缘组合开关设备 是将变电站内除变压器外的所有设备全部组合 并充进SF6气体绝缘组成的封闭组合电器 GIS组合断路器 H GIS混合型复合开关 所谓H GIS HybridGasInsulatedSwitchgear 就是混合型气体绝缘组合开关设备 是罐式复合开关的一种 其结构与GIS基本相同 但不含母线 是将断路器 隔离开关 接地开关 快速接地开关 电流互感器 电压互感器等元件组合 并封闭于金属壳内 充SF6气体绝缘组成的封闭组合电器 H GIS的优点是运行可靠性高 不受污秽影响 可大大改善设备运行环境 实现少维护 H GIS复合开关 PASS组合智能断路器 PASS PlugandSwitchSystem 是由金属外壳 气体绝缘 内装有断路器 隔离开关 接地开关 电压互感器 电流互感器构成的全封闭组合电器 用以太网通讯控制 没有常规的控制电缆 PASS智能组合断路器 断路器的画法 一般的断路器 手车式断路器 八 隔离开关 在无负荷时接通和断开高压线路 手动操作 电动操作 它的作用为 在高压线路造成一个可见的断开点 高压隔离开关 九 PT CT 1 PT TV 电压互感器将高电压 6 3kV 10kV 35kV 66kV 110kV 220kV等 变成100V低电压 电压互感器变比 35kV 100V 2 CT TA 电流互感器将大电流变成5A 电流互感器变比 500A 5A 电流互感器 电压互感器 光电式互感器 光电式电压互感器 光电式电压互感器 光电式互感器用以太网将电压 电流的数字数据传输到数字变电站 CT TA 的画法 两相的CT 三相的CT