水力发电原理与设备图文学习教案

1、会计学1水力发电原理与设备水力发电原理与设备(shbi)图文图文第一页，共50页。Part 1 水力发电(shu l f din) 系统(xtng)图第2页/共50页第二页，共50页。 水力发电是利用河流水力发电是利用河流(hli)、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，再以水轮机为原动力，推动发电机产生电能。利用水力、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，再以水轮机为原动力，推动发电机产生电能。利用水力(具有水头具有水头)推动水力机械推动水力机械(水轮机水轮机)转动，将水能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械转动，将水

2、能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械(发电机发电机)随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。水力发电在某种意义上讲是水的位能转变成机械能，再转变成电能的过程。因水力发电厂所发出的电力电压较低，要输送给距离较远的用户，就必须将电压经过变压器增高，再由空架输电线路输送到用户集中区的变电所，最后降低为适合家庭用户、工厂用电设备的电压，并由配电线输送到各个工厂及家庭。随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。水力发电在某种意义上讲是水的位能转变成机械能，再转变成电能的过程。因水力发电厂所发出的电力电压较低，要输送给距离较远的用户，就必须将电压经过变压器增高，再由空架输电线

3、路输送到用户集中区的变电所，最后降低为适合家庭用户、工厂用电设备的电压，并由配电线输送到各个工厂及家庭。 Part 1 水力发电(shu l f din) 第3页/共50页第三页，共50页。Part 1 水力发电(shu l f din) 第4页/共50页第四页，共50页。Part 1 水力发电(shu l f din) 第5页/共50页第五页，共50页。Part 1 水力发电(shu l f din) 第6页/共50页第六页，共50页。Part 1 水力发电(shu l f din) 第7页/共50页第七页，共50页。水工(shu n)建筑物1.水工建筑物的作用2.水工建筑物的分类(fn l

4、i)3.水工建筑物的构成4.水工建筑物的特点第8页/共50页第八页，共50页。Part 2 水工(shu n)建筑物第9页/共50页第九页，共50页。Part 2 水工(shu n)建筑物水工建筑物按其功能可分为：水工建筑物按其功能可分为： 通用性水工建筑物。主要有挡水建筑物，如各种坝、堤和海塘；泄水建筑物，如各种溢流坝、溢洪道、泄水隧洞、分洪闸；进水建筑物，也称取水建筑物，如进水闸、深式进水口、水泵站；输水建筑物，如引（供）水隧洞、渠道及输水管道；河道整治建筑物，如丁坝、顺坝、护岸、导流堤。通用性水工建筑物。主要有挡水建筑物，如各种坝、堤和海塘；泄水建筑物，如各种溢流坝、溢洪道、泄水隧洞、分

5、洪闸；进水建筑物，也称取水建筑物，如进水闸、深式进水口、水泵站；输水建筑物，如引（供）水隧洞、渠道及输水管道；河道整治建筑物，如丁坝、顺坝、护岸、导流堤。 专门性水工建筑物。主要有水力发电专用专门性水工建筑物。主要有水力发电专用(zhunyng)(zhunyng)建筑物，如前池、调压室、压力水管、水电站厂房；灌溉和供水专用建筑物，如前池、调压室、压力水管、水电站厂房；灌溉和供水专用(zhunyng)(zhunyng)建筑物，如节制闸、沉沙池、冲沙闸；港口专用建筑物，如节制闸、沉沙池、冲沙闸；港口专用(zhunyng)(zhunyng)建筑物，如防波堤、码头、船坞、船台；过坝专用建筑物，如防波堤

6、、码头、船坞、船台；过坝专用(zhunyng)(zhunyng)建筑物及设施，如船闸、升船机、筏道及鱼道建筑物及设施，如船闸、升船机、筏道及鱼道 等。等。第10页/共50页第十页，共50页。水工建筑物的主要特点是：水工建筑物的主要特点是： 受自然条件制约多，地形、地质、水文、气象等对工程选址、建筑物选型、施工、枢纽布置和工程投资影响很大。受自然条件制约多，地形、地质、水文、气象等对工程选址、建筑物选型、施工、枢纽布置和工程投资影响很大。 工作条件复杂，如挡水建筑物要承受相当大的水压力，由渗流产生的渗透压力对建筑物的强度和稳定不利；泄水建筑物泄水时，对河床和岸坡具有工作条件复杂，如挡水建筑物要承

7、受相当大的水压力，由渗流产生的渗透压力对建筑物的强度和稳定不利；泄水建筑物泄水时，对河床和岸坡具有(jyu)强烈的冲刷作用等强烈的冲刷作用等 。 施工难度大施工难度大 ，在江河中兴建水利工程，需要妥善解决施工导流、截流和施工期度汛，此外，复杂地基的处理以及地下工程，在江河中兴建水利工程，需要妥善解决施工导流、截流和施工期度汛，此外，复杂地基的处理以及地下工程 、 水下工程等的水下工程等的 施工技术都较复杂。施工技术都较复杂。 大型水利工程大型水利工程(shulgngchng)的挡水建筑物失事，将会给下游带来巨大损失和灾难。的挡水建筑物失事，将会给下游带来巨大损失和灾难。 Part 2 水工建筑

8、物第11页/共50页第十一页，共50页。Part 2 水工(shu n)建筑物第12页/共50页第十二页，共50页。专门性水工建筑物专门性水工建筑物 主要有：水电站建筑物，如前池、调压室、压力水管、水电站厂房主要有：水电站建筑物，如前池、调压室、压力水管、水电站厂房(chngfng)； 渠系建筑物，如节制闸、分水闸、渡槽、沉沙池、冲沙闸；渠系建筑物，如节制闸、分水闸、渡槽、沉沙池、冲沙闸； 港口水工建筑物，如防波堤、码头、船坞、船台和滑道；港口水工建筑物，如防波堤、码头、船坞、船台和滑道； 过坝设施，如船闸、升船机、放木道、筏道及鱼道等。过坝设施，如船闸、升船机、放木道、筏道及鱼道等。 水工水

9、工(shu n)建筑物的构成建筑物的构成 有些水工建筑物的功能并非单一，难以严格区分其类型，如各种溢流坝，既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；闸门既能挡水和泄水，又是水力发电、灌溉、供水和航运等工程的重要组成部分。有时施工导流隧洞可以与泄水或引水有些水工建筑物的功能并非单一，难以严格区分其类型，如各种溢流坝，既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；闸门既能挡水和泄水，又是水力发电、灌溉、供水和航运等工程的重要组成部分。有时施工导流隧洞可以与泄水或引水(ynshu)隧洞等结合。隧洞等结合。 Part 2 水工建筑物第13页/共50页第十三页，共50页。Part 2 水工(shu n)建筑物第14页/共50页

10、第十四页，共50页。水轮机1.水轮机的作用(zuyng)2.水轮机的分类3.水轮机的构成及特点4.水轮机调速器系统5.油、水、气等辅助系统第15页/共50页第十五页，共50页。Part 3 水轮机 早在公元前早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形年前后，中国就出现了水轮机的雏形水轮，用于提灌和驱动水轮，用于提灌和驱动(q dn)粮食加工器械。粮食加工器械。 现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动(q dn)发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越

11、高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。 作用(zuyng)示意图：三峡水电站水轮机部件第16页/共50页第十六页，共50页。 水轮机按工作原理可分为冲击水轮机按工作原理可分为冲击(chngj)式水轮机和反击式水轮机两大类。式水轮机和反击式水轮机两大类。 冲击冲击(chngj)式水轮机的转轮受到水流的冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击(chngj)而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；而旋转，工作过程中水流的压

12、力不变，主要是动能的转换； 反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。冲击(chngj)式示意图反击式示意图Part 3 水轮机第17页/共50页第十七页，共50页。冲击(chngj)式水轮机外形水轮机内部(nib)构造Part 3 水轮机第18页/共50页第十八页，共50页。典型(dinxng)混流式机组几种(j zhn)转轮形式Part 3 水轮机第19页/共50页第十九页，共50页。蜗壳(w k)外形内部(nib

13、)形状安装现场Part 3 水轮机第20页/共50页第二十页，共50页。导水机构(jgu)过程(guchng)示意图Part 3 水轮机第21页/共50页第二十一页，共50页。引水机构(jgu)水轮机蜗壳整机示意图导水机构(jgu)水导叶工作机构(jgu)转轮泄水机构尾水管调速器飞轮发电机Part 3 水轮机第22页/共50页第二十二页，共50页。发电(fdin)示意图Part 3 水轮机第23页/共50页第二十三页，共50页。 调速器调速器 国民经济各部门对电能生产的要求国民经济各部门对电能生产的要求(yoqi)(yoqi)：（：（1 1）供电可靠性；（）供电可靠性；（2 2）保证电能质量（

14、电能质量的指标频率和电压）。）保证电能质量（电能质量的指标频率和电压）。 调速器的主要作用是调节发电机频率和有功负荷。调速器的主要作用是调节发电机频率和有功负荷。 具体说，水轮机调节的基本任务，就是根据电网负荷的变化，不断地相应调节水轮发电机组有功功率的输出，以维持机组转速或频率在规定范围内。具体说，水轮机调节的基本任务，就是根据电网负荷的变化，不断地相应调节水轮发电机组有功功率的输出，以维持机组转速或频率在规定范围内。外形(wi xn)图1外形图2Part 3 水轮机第24页/共50页第二十四页，共50页。调节(tioji)对象为水导叶调节对象(duxing)冲击式机组的调节对象(duxin

15、g)为喷针开度Part 3 水轮机第25页/共50页第二十五页，共50页。工作(gngzu)示意图执行机构Part 3 水轮机第26页/共50页第二十六页，共50页。Part 3 水轮机第27页/共50页第二十七页，共50页。发电机1.发电机的工作原理(yunl)（作用）2.发电机的结构（构成）3.发电机的基本参数4.发电机的励磁系统第28页/共50页第二十八页，共50页。Part 4 发电机 水轮发电机时指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。是水电站生产水轮发电机时指以水轮机为原动机将水能转

16、化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。是水电站生产(shngchn)电能的主要动力设备。电能的主要动力设备。水轮发电机由水轮机驱动。它的转子短粗，机组的起动、并网所需时间较短，运行水轮发电机由水轮机驱动。它的转子短粗，机组的起动、并网所需时间较短，运行(ynxng)调度灵活调度灵活 发电机发电机工作原理第29页/共50页第二十九页，共50页。交流电的产生(chnshng)交流电源频率(pnl)的测量水轮发电机的转速将决定发出的交流电的频率，为保证这个频率的稳定，就必须稳定转子的转速。为了稳定转速，可采用闭环控制的方式对

17、原动机（水轮机）转速进行控制，即将发出的交流电的频率信号采样，并将其反馈到控制水轮机导叶开合角度的控制系统水轮发电机的转速将决定发出的交流电的频率，为保证这个频率的稳定，就必须稳定转子的转速。为了稳定转速，可采用闭环控制的方式对原动机（水轮机）转速进行控制，即将发出的交流电的频率信号采样，并将其反馈到控制水轮机导叶开合角度的控制系统(kn zh x tn)中，去控制水轮机的输出功率，通过反馈控制原理，就可以让发电机的转速稳定了。中，去控制水轮机的输出功率，通过反馈控制原理，就可以让发电机的转速稳定了。 Part 4 发电机 第30页/共50页第三十页，共50页。发电机的结构发电机的结构(jig

18、u)（构成）构成）Part 4 发电机 第31页/共50页第三十一页，共50页。立式(l sh)机组卧式机组(jz)Part 4 发电机 第32页/共50页第三十二页，共50页。发电机的结构(jigu)水轮发电机由转子、定子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等主要水轮发电机由转子、定子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等主要(zhyo)部件组部件组成。定子主要成。定子主要(zhyo)由机座、铁芯和绕组等部件组成。定子铁芯用冷轧硅钢片叠成，按制造和运由机座、铁芯和绕组等部件组成。定子铁芯用冷轧硅钢片叠成，按制造和运输条件可做成整体和分瓣结构。输条件可做成整体和分瓣结构。 水轮水轮(s

19、hu ln)发电机冷却方式一般采用密闭循环空气冷却。特大容量机组倾向于以水作为冷却介质，直接冷却定子。如同时冷却定子和转子则为双水内冷水轮发电机冷却方式一般采用密闭循环空气冷却。特大容量机组倾向于以水作为冷却介质，直接冷却定子。如同时冷却定子和转子则为双水内冷水轮(shu ln)发电机组。发电机组。定子部分转子部分Part 4 发电机 第33页/共50页第三十三页，共50页。 水轮发电机铭牌上标示的主要参数有型号、容量、电压、电水轮发电机铭牌上标示的主要参数有型号、容量、电压、电流、转速各温升。标示的型号以定子铁芯外径、磁极个数及额流、转速各温升。标示的型号以定子铁芯外径、磁极个数及额定容量等

20、用一定的格式排列定容量等用一定的格式排列(pili)表示的；而标示的容量、表示的；而标示的容量、电压、电流、转速和温升等都是该台发电机的额定值。即能保电压、电流、转速和温升等都是该台发电机的额定值。即能保证发电机正常连续运行的最大限值。证发电机正常连续运行的最大限值。 型号：国产发电机型号的含义是型号：国产发电机型号的含义是-/ 其中：第其中：第1、2、3个框为型式（个框为型式（SF为立式空冷，为立式空冷，SFS为为立式水内冷，立式水内冷，SFW为卧式，为卧式，SFG为贯流式水轮发电机，为贯流式水轮发电机，SFD为水轮机为水轮机-电动机）；第电动机）；第4个框为额定容量（个框为额定容量（MW）

21、；第）；第5个框个框为磁极个数；第为磁极个数；第6个框为定子铁芯外径（个框为定子铁芯外径（cm）。）。水力(shul)发电机基本参数Part 4 发电机 第34页/共50页第三十四页，共50页。Part 4 发电机 第35页/共50页第三十五页，共50页。发电机励磁(l c)系统 励磁系统供给发电机励磁电流的直流电源及其附属部件，统称为水轮发电机的励磁系统。励磁系统是水轮发电机的重要组成部分，它的特性好坏直接影响到同步发电机运行的可靠性和稳定性。其主要作用是调节发电机电压和无功功率。具体说，在电力系统中，自动调节励磁装置的主要作用有以下几种：励磁系统供给发电机励磁电流的直流电源及其附属部件，统

22、称为水轮发电机的励磁系统。励磁系统是水轮发电机的重要组成部分，它的特性好坏直接影响到同步发电机运行的可靠性和稳定性。其主要作用是调节发电机电压和无功功率。具体说，在电力系统中，自动调节励磁装置的主要作用有以下几种：保持电压恒定；保持电压恒定；实现并列运行机组间无功功率的合理分配；实现并列运行机组间无功功率的合理分配；提高电力系统工作的稳定性及输电线路的输电能力；提高电力系统工作的稳定性及输电线路的输电能力；提高带时限继电保护装置的灵敏性和可靠性；提高带时限继电保护装置的灵敏性和可靠性；限制水轮发电机突然甩负荷时电压上升；限制水轮发电机突然甩负荷时电压上升；根据电力系统需要，实现对同步发电机不同

23、根据电力系统需要，实现对同步发电机不同(b tn)(b tn)的励磁控制方式。的励磁控制方式。由励磁系统(xtng)供给发电机Part 4 发电机 第36页/共50页第三十六页，共50页。励磁(l c)系统外形图励磁(l c)调节柜励磁(l c)功率柜Part 4 发电机 第37页/共50页第三十七页，共50页。电气(dinq)运行知识1.电力系统运行的基本要求(yoqi)2.电气运行组织3.电气运行技术4.电力调度5.附：典型技术性问答第38页/共50页第三十八页，共50页。Part 5 电气(dinq)运行知识 电力系统的运行必须满足下列(xili)基本要求：保证完成国家的生产计划（发电量和热能供应），满足规定的最大负荷。保证供电的可靠性。保证电能质量。电压和频率应在允许的范围内变化。保证运行的最大经济性。保证运行人员和设备的安全。电力系统运行(ynxng)基本要求第39页/共50页第三十九页，共50页。电气运行(ynxng)组织Part 5 电气运行(ynx