水电站自动化培训资料

1、欢迎学习欢迎学习20092009年年8 8月月水电站介绍及综合自动水电站介绍及综合自动化系统配置选型化系统配置选型编制：李振华（内部培训）（内部培训）一、水电站类型一、水电站类型二、水轮机分类二、水轮机分类三、水电站综自组成三、水电站综自组成四、配置选型四、配置选型五、结束五、结束发电成本低设周期长水工建筑工程量大，建小时至基荷小时至调峰电站设备利用小时数低启动、停运快速担尖峰负荷丰水期满载、枯水期承如发电、航运、灌溉综合利用水资源项目，6000500030001500抽水蓄能电站：实质相当一个极大容量的交流蓄电装置， 改善系统运行调度。 曲线，经济效益提高电机组较为平整的负荷保证大型热电机组

2、，核低谷负荷时提水系统高峰负荷时发电，一）动水泵机组（可合二为具有水轮发电机组，电具有上、下库一、水电站类型一、水电站类型 图13 径流式水电站 图14 抽水蓄能电站 1堰；2引水渠；3压力水管；4厂房 1压力水管；2厂房；3坝 图11 坝后式水电站1坝；2压力钢管；3厂房 图12 河床式水电站1进水口；2厂房；3溢流坝水电站形式水电站形式坝后式水电站坝后式水电站河床式水电站河床式水电站抽水蓄能水电站抽水蓄能水电站水轮发电运行水轮发电运行水轮机可分为混流式水轮机、轴流式水轮机、贯流式水轮机、冲击式水轮机等。混流式水轮机:混流式水轮机的水流是沿着圆周方向流进转轮进口,然后再转向下经转轮口流出.混

3、流式水轮机的应用最广泛,技术也最成熟,广泛用于不同容量的大、中、小型机组。轴流式水轮机:轴流式水轮机的水流是沿着水轮机轴的方向流入, 驱动转轮旋转.轴流式水轮机多为竖直布置,一般用于大中型机组。 贯流式水轮机:贯流式水轮机均是卧式结构，其水流是沿着水轮机轴的方向流入转轮驱动的。由于贯流式水轮机应用水头很低，与相同容量的其他型式水轮机相比，其尺寸较大，最大功率仅几万千瓦 。冲击式水轮机:冲击式水轮机是把水流的能量全部转变为高速水流，通过可调节流量的针阀、喷嘴冲击转轮环周上的水斗，驱使转轮旋转。 二、水轮机分类二、水轮机分类轴流式机组轴流式机组水轮水轮定子定子转子转子轴流式机组轴流式机组灯泡贯流式

4、机组灯泡贯流式机组水轮水轮混流式机组混流式机组水轮水轮涡壳涡壳卧式机组卧式机组单喷嘴斜单喷嘴斜击式机组击式机组转子转子冲击式机组冲击式机组水轮水轮机组机组导叶导叶前池前池转子转子水电站其它部分水电站其它部分同步发电结构同步发电结构自动化控制自动化控制系统系统高压电气高压电气设备设备其它系统其它系统水电厂主要系统水电厂主要系统综合保护综合保护测控装置测控装置综合保护综合保护测控装置测控装置水流系统水流系统 发电机组发电机组水力发电厂主要系统水力发电厂主要系统综合保护测综合保护测控，机组自控，机组自动化控制。动化控制。大坝、前池大坝、前池压力钢管等。压力钢管等。微机励磁、微机励磁、微机调速器、微机

5、调速器、供水、排水供水、排水油压、汽压油压、汽压系统等。系统等。升压站升压站/户内户内高压电气设高压电气设备。备。 水流系统水流系统 ， 电流系统电流系统 、 电气控制设备系统电气控制设备系统 、 机械控制设备系统机械控制设备系统 、 辅助设备系统辅助设备系统 水力发电厂系统示意图水力发电厂系统示意图微机励磁系统微机励磁系统 励磁系统：励磁系统：1 1）运行中能维持发电机的出口电压在）运行中能维持发电机的出口电压在额定值附近。额定值附近。2 2）能实现并列运行机组之间合理的无）能实现并列运行机组之间合理的无功分配。功分配。 3 3）当发电机内部故障（发电机主开关）当发电机内部故障（发电机主开关

6、以内）时，能够实现对发电机的快以内）时，能够实现对发电机的快速灭磁。速灭磁。4 4）当发电机外部故障（发电机主开关）当发电机外部故障（发电机主开关以外电网）时，能够实行可靠的强以外电网）时，能够实行可靠的强行励磁。行励磁。微机励磁微机励磁系统系统励磁系统分类励磁系统分类1.1.按励磁方式分：按励磁方式分： . .自励：即从发电机出口引出一条支路，通过励磁变压器降压以后自励：即从发电机出口引出一条支路，通过励磁变压器降压以后输入励磁调节器，励磁调节器的输出作为励磁电源为转子磁场提供电流。输入励磁调节器，励磁调节器的输出作为励磁电源为转子磁场提供电流。 特点：系统简单，发电机出口电压较稳定，励磁调

7、节器输出电流稳定，特点：系统简单，发电机出口电压较稳定，励磁调节器输出电流稳定，但需要起励电源。但需要起励电源。 他励：取消了励磁变压器等设备，系统更简化，直接从厂用电接出他励：取消了励磁变压器等设备，系统更简化，直接从厂用电接出一路电源作为励磁电源。一路电源作为励磁电源。 特点：不需要另接起励电源，但厂用电电压不稳定，容易引起励磁电特点：不需要另接起励电源，但厂用电电压不稳定，容易引起励磁电流的波动，造成发电机出口电压的波动。流的波动，造成发电机出口电压的波动。 发电机转子发电机转子调节装置起励电源发电机定子碳刷滑环励磁变发电机出线自励系统示意图自励系统示意图自励系统示意图自励系统示意图他励

8、系统示意图他励系统示意图发电机转子发电机转子调节装置发电机定子碳刷滑环发电机出线他励系统示意图他励系统示意图励磁电源励磁系统分类励磁系统分类2.2.按励磁的接入方式分按励磁的接入方式分: : 无刷励磁：在励磁系统接入方式上不采用碳刷滑环，无刷励磁：在励磁系统接入方式上不采用碳刷滑环，而且将励磁调节装置的整流部分与连接部分整和为一体。而且将励磁调节装置的整流部分与连接部分整和为一体。属于他励方式的演化形式。属于他励方式的演化形式。 有刷励磁有刷励磁: :即励磁电源过碳刷滑环接入转子回路即励磁电源过碳刷滑环接入转子回路. . 带副励磁机无刷励磁带副励磁机无刷励磁发电机转子调节装置发电机定子副励副励

9、主励主励旋转二极管旋转二极管灭磁开关灭磁开关带有副励磁机的无刷励磁系统示意图带有副励磁机的无刷励磁系统示意图发电机出线发电机出线采用定子磁场方式采用定子磁场方式采用永磁机，转子磁场采用永磁机，转子磁场不带副励磁机无刷励磁不带副励磁机无刷励磁发电机转子调节装置发电机定子励磁机励磁机旋转二极管旋转二极管灭磁开关灭磁开关不带有副励磁机的无刷励磁系统示意图不带有副励磁机的无刷励磁系统示意图励磁变发电机出线发电机出线起励电源带励磁机有刷励磁带励磁机有刷励磁发电机转子调节装置发电机定子励磁机励磁机灭磁开关灭磁开关带有励磁机的有刷励磁系统示意图带有励磁机的有刷励磁系统示意图发电机出线发电机出线碳刷滑环不带励

10、磁机有刷励磁不带励磁机有刷励磁发电机转子发电机转子调节装置起励电源发电机定子碳刷滑环励磁变发电机出线不带有励磁机的有刷励磁系统示意图（）不带有励磁机的有刷励磁系统示意图（）灭磁开关灭磁开关不带励磁机有刷励磁不带励磁机有刷励磁发电机转子发电机转子调节装置发电机定子碳刷滑环发电机出线励磁电源不带有励磁机的有刷励磁系统示意图（）不带有励磁机的有刷励磁系统示意图（）灭磁开关灭磁开关 调速系统：调速系统： 作用：根据电力系统要求作用：根据电力系统要求自动调整机组的出力，同自动调整机组的出力，同时使机组保持一定的额定时使机组保持一定的额定转速。转速。 组成：调速器柜、作用筒组成：调速器柜、作用筒( (接力

11、器接力器) )、油压装置。三、油压装置。三部分之间用管路联系。部分之间用管路联系。调速器调速器微机调速器微机调速器辅助系统辅助系统油压系统： 透平油供给机组轴承的润滑油和操作用的压力油，作用：润滑、散热及传递能量； 绝缘油供给变压器、油开关等电气设备的，作用：绝缘、散热及灭弧。l 技术供水系统：技术供水系统：技术供水技术供水冷却及润滑。冷却及润滑。 发电机的空气冷却器、机组导轴承和推力轴承的油冷却器、发电机的空气冷却器、机组导轴承和推力轴承的油冷却器、水润滑导轴承、空气压缩机气缸冷却器、变压器的冷却设备等。水润滑导轴承、空气压缩机气缸冷却器、变压器的冷却设备等。耗水量最大的是发电机和变压器的冷

12、却用水，可达技术用水的耗水量最大的是发电机和变压器的冷却用水，可达技术用水的80%80%左右，要求水质清洁、不含对管道和设备有害的化学成分。左右，要求水质清洁、不含对管道和设备有害的化学成分。生活供水生活供水生活用水根据工作人员的多少决定。生活用水根据工作人员的多少决定。消防供水消防供水消防用水要求水流能喷射到建筑物的最高部位。消消防用水要求水流能喷射到建筑物的最高部位。消防用水可从上游压力管道、下游尾水渠或生活用水的水塔取水，防用水可从上游压力管道、下游尾水渠或生活用水的水塔取水，并且应设置两个水源。并且应设置两个水源。辅机系统辅机系统辅机系统辅机系统 排水系统：排水系统：渗漏排水系统渗漏排

13、水系统厂房内的生活用水、技术用水、阀门或建筑物及厂房内的生活用水、技术用水、阀门或建筑物及其他设备的渗漏水。其他设备的渗漏水。 发电机冷却用水等均自流排往下游。不能自流排除的用水和渗发电机冷却用水等均自流排往下游。不能自流排除的用水和渗水，则集中到集水井，再用水泵排到下游，这个系统称为渗漏排水水，则集中到集水井，再用水泵排到下游，这个系统称为渗漏排水系统。系统。 检修排水系统检修排水系统机组检修时常需要排空蜗壳和尾水管，为此需设机组检修时常需要排空蜗壳和尾水管，为此需设检修排水系统。检修排水系统。 检修时将检修机组前蝴蝶阀或进水闸门关闭，将蜗壳及尾水管检修时将检修机组前蝴蝶阀或进水闸门关闭，将

14、蜗壳及尾水管中的水自流经尾水管排往下游。当蜗壳和尾水管中的水位等于下游中的水自流经尾水管排往下游。当蜗壳和尾水管中的水位等于下游尾水时，关闭尾水闸门，利用检修排水泵将余水排走。尾水时，关闭尾水闸门，利用检修排水泵将余水排走。 气系统：气系统：压气系统的用途压气系统的用途压缩空气分为低压压缩空气和高压压缩空气。压缩空气分为低压压缩空气和高压压缩空气。低压压缩空气系统（额定气压为低压压缩空气系统（额定气压为0.50.50.8mpa)0.8mpa)：机组制动，调相运行压水，蝶阀关闭时，将压缩空气通入阀上的机组制动，调相运行压水，蝶阀关闭时，将压缩空气通入阀上的空气围带，使其膨胀而减少漏水；检修时清扫

15、设备，供风动工具空气围带，使其膨胀而减少漏水；检修时清扫设备，供风动工具使用；通向拦污栅，防冻清污。使用；通向拦污栅，防冻清污。 高压压缩空气系统（额定气压为高压压缩空气系统（额定气压为2.52.54mpa)4mpa) ： 给油压装置的压力油箱充气。调速器压力油箱中约有给油压装置的压力油箱充气。调速器压力油箱中约有2/32/3的体积的体积为压缩空气，以保证调速器用油时无过大的压力波动，额定气压为压缩空气，以保证调速器用油时无过大的压力波动，额定气压为为2.5mpa2.5mpa及及4mpa4mpa。配电装置如空气断路器的灭弧和操作的用气，以及开关和少油断配电装置如空气断路器的灭弧和操作的用气，以

16、及开关和少油断路器的操作用气，额定气压为路器的操作用气，额定气压为2 25mpa5mpa。起重设备：起重设备：辅机系统辅机系统三、水电站综自组成三、水电站综自组成1 1、上位机及网络系统、上位机及网络系统综自结构示意图综自结构示意图1-1-现场总线网现场总线网综自结构示意图综自结构示意图2-2-现场总线网现场总线网+ +高速以太网高速以太网综自结构示意图综自结构示意图-plc-plc直接上高速以太网直接上高速以太网综自结构示意图综自结构示意图- -高速光纤双以太网高速光纤双以太网综自结构示意图综自结构示意图- -高速环行光纤以太网高速环行光纤以太网2 2、水机自动化、水机自动化lculcu屏屏

17、一般配置组成：一般配置组成：功能：功能：可选配置组成：可选配置组成：功能：功能：一般配置组成：一般配置组成：可选配置组成：可选配置组成：3 3、公用、公用lculcu屏屏一般配置组成：一般配置组成：监控保护对象：监控保护对象：、监控保护屏、监控保护屏 。发电机保护功能：发电机保护功能：发电机差动保护：发电机差动保护：top9720f-10h发电机后备保护测发电机后备保护测控：控：top9720f-20h发电机转子接地保发电机转子接地保护装置：护装置：top9720f-30h发电机测控装置：发电机测控装置：top9720f-40h 发电机保护配置：发电机保护配置：发电机保护发电机保护 主变主保护

18、配置：主变主保护配置：主变差动保护：主变差动保护：top9720c-12/13h，top9720c-14/15h主变主保护功能：主变主保护功能：主变保护主变保护 主变后备保护配置：主变后备保护配置：主变后备保护：主变后备保护：top9720c-22h，top9720c-23h(+)主变后备保护功能：主变后备保护功能：主变保护主变保护10/35kv10/35kv线路保护配置：线路保护配置：10/35kv线路保护：线路保护：top9720a-20h，top9720a-30h(+)10/35kv10/35kv线路保护功能：线路保护功能：线路保护线路保护110kv110kv线路保护配置：线路保护配置：110kv线路保护：线路保护：top9720a-r110kv110kv线路保护功能：线路保护功能：线路保护线路保护110kv升升压站压站一般配置组成：一般配置组成：