水电站综合自动化系统基础知识培训教材-卢.ppt

1、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

2、，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

3、、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=30700 m 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

4、低。适用H、Q变化不大的情况（工况较稳定）， H：350m。 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：380m。（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：350m,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

5、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=40120m,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。H20m,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

6、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：1002000m；使用最广泛（高水头，小流量）。 (2)、斜击式：H：25300m。 斜击、双击水轮机构造简单，效率低， (3)、双击式：H：580m。 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

7、,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；

8、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

9、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

10、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

11、压变压器。 1、110kV / 400V 2、35kV / 400V 3、10kV / 400V 4、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（Gas Insulated Sw

12、itchgear）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（Hybrid Gas Insulated Switchgear），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

13、,PASS(Plug and Switch System)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