水力發(fā)電的基本流程及發(fā)電系統(tǒng)設備簡介

1、水力發(fā)電的基本流程及發(fā)電系統(tǒng)設備簡介水力發(fā)電的基本流程1、什么是水電站？水電站樞紐的組成。水電站是將水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿乃ρb置，它由各種水工建筑物，以及發(fā)電、變電、配電等機械、電氣設備，組成為一個有機的綜合體，互相配合，協(xié)同工作，這種水力裝置，就是水電站樞紐或者水力樞紐，簡稱水電站。它由擋水建筑物、泄水建筑物、進水建筑物、引水建筑物、平水建筑物及水電站廠房等水工建筑物共7個部分組成，機電設備則安裝在各種建筑物上，主要是在廠房內(nèi)及其附近。 （1）擋水建筑物。是攔截水流、雍高水位、形成水庫，以集中落差、調(diào)節(jié)流量的建筑物，例如壩和閘。（2）泄水建筑物。其作用主要是泄放水庫容納不了的來水，防止洪水漫過壩

2、頂，確保水庫安全運用，因而是水庫中必不可少的建筑物，例如溢流壩、河岸溢洪道、壩下泄水管及隧洞、引水明渠溢水道等。（3）進水建筑物。使水輪機從河流或水庫取得所需的流量，如進水口。（4）引水建筑物。引水建筑物是引水式或混合式水電站中，用來集中落差（對混合式水電站而言，則只是集中總會落差）和輸送流量的工程設施，如明渠、隧洞等。有時水輪機管道也被稱為引水建筑物，但嚴格說來，由于它主要是輸送流量的，所以與同時具有集中落差和輸送流量雙重作用的引水建筑物并不完全相同。有些水電站具有較長的尾水隧洞及尾水渠道，這也屬于引水建筑物。（5）平水建筑物。其作用是當負荷突然變化引起引水系統(tǒng)中流量和壓力劇烈波動時，借以調(diào)

3、整供水流量及壓力，保證引水建筑物、水輪機管道的安全和水輪發(fā)電機組的穩(wěn)定運行。如引水式或混合式水電站的引水系統(tǒng)中設置的平水建筑物如壓力池或高壓池。（6）廠區(qū)建筑物。包括廠房、變電站和開關(guān)站。廠房是水電站樞紐中最重要的建筑物之一，它不同于一般的工業(yè)廠房，而是是水力機械、電氣設備等有機地結(jié)合在一起的特殊的水工建筑物；變電站是安裝升壓變壓器的場所；而開關(guān)站則是安裝各種高壓配電裝置的地方，故也稱高壓配電場。（7）樞紐中的其它建筑物。此類建筑物指對于將水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓@個生產(chǎn)過程沒有直接作用的船閘或升船機、筏道、魚道或魚閘以及為灌溉或城市供水而設的取水設施等。為了綜合利用水資源，它們在整個水電站樞紐中也是不

4、可分割的一部分，對樞紐的布置和運用也有重要的影響。將水能轉(zhuǎn)變成電能的生產(chǎn)全過程是在整個水電站樞紐中進行的，而不僅僅是在廠房中進行的。2、水電站的基本類型。水電站是借助于建筑物和機電設備將水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠髽I(yè)。水電站包括哪些建筑物以及它們之間的相互關(guān)系，主要取決于集中水頭的方式。所以按集中水頭的方式來對水電站進行分類，最能反映出水電站建筑物的組成和布置特點。（1）按集中水頭的方式對水電站進行分類，水電站可分為：壩式、引水式和混合式。壩式水電站。它的水頭是由壩抬高上游水位而形成。分為壩后式和河床式。壩后式水電站：廠房建在壩的后面，上游水壓力由壩承受，不傳到廠房上來。對于水頭較高的壩式水電站，為了不

5、使廠房承受上游的水壓力，一般常采用這種布置方式。這時廠房設在壩后，水流經(jīng)由埋藏于壩體內(nèi)的或繞過壩端的水輪機管道（埋藏于壩體內(nèi)的常采用鋼管，繞過壩端的常采用隧洞）進入廠房。河床式水電站：水電站廠房代替一部分壩體作為抬高水位的建筑物，直接承受著上游水壓力，它沒有專門的水輪機管道，水流由上游進入廠房轉(zhuǎn)動水輪機后泄回下游。這類水電站水頭較低，一般不超過30米。引水式水電站。水頭由引水道形成。這類水電站在布置上的特點是具有較長的引水道，水電站建筑物比較分散?；旌鲜剿娬尽Ｋ乃^一部分由壩集中，一部分由引水道集中。這類水電站的建筑物組成和布置除其中的壩以具有一定的高度為其特點外，其余與引水式水電站大體相

6、似。（2）按運行方式水電站可以分為：無調(diào)節(jié)水電站、有調(diào)節(jié)水電站和抽水蓄能電站等類型。無調(diào)節(jié)水電站：它沒有水庫，不能對徑流進行調(diào)節(jié)，只能直接引用河中徑流進行發(fā)電，所以又稱為徑流式水電站。無調(diào)節(jié)式水電站的運行方式，以盡可能多利用河中徑流為原則。有調(diào)節(jié)水電站：它借助于水庫，能在某種限度內(nèi)按照用電負荷對徑流進行調(diào)節(jié)，把超過發(fā)電所需的多余來水蓄入水庫，供來水不足時增大發(fā)電流量之用。有調(diào)節(jié)水電站也稱為蓄水式水電站，它的運行方式可以在一定程度上適應用電負荷情況，按照調(diào)節(jié)徑流的周期長短，有調(diào)節(jié)水電站又可分為日調(diào)節(jié)水電站、年調(diào)節(jié)水電站和多年調(diào)節(jié)水電站，視水庫的大小而定。壩后式和混合式水電站一般都是有調(diào)節(jié)的；河床

7、式水電站和引水式水電站則較多是無調(diào)節(jié)的。抽水蓄能電站。它以運行方式主要取決于負荷情況為其特點。電力系統(tǒng)的負荷，在一日過程中和一年過程中都是很不均勻的。抽水蓄能電站的作用，是在電力系統(tǒng)供低負荷時利用其它電站多生產(chǎn)的電能，通過抽水機組把水提送到高處，即把這些多余電能轉(zhuǎn)變?yōu)樗艿男问劫A蓄起來，待到電力系統(tǒng)高負荷時，再把高處的水通過水輪發(fā)電機組放下來發(fā)電，使貯蓄起來的水能重新轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑵M足電力系統(tǒng)負荷需要。所以建造抽水蓄能電站并不是為了水能資源的開發(fā)，只是達到貯蓄和調(diào)節(jié)電能的目的。在較大的電力系統(tǒng)中，特別是在水電站比重很小或者水電站比重很大的電力系統(tǒng)中，建造抽水蓄能電站有重要意義，因為這樣可以使電力

8、系統(tǒng)的其它電站在一日和一年過程中承擔比較均勻的負荷，提高設備利用率和減低火電廠的單位煤耗量，并改善供電質(zhì)量。這類電站要安裝用于抽水和用于發(fā)電的兩套機組設備，以及修建高、低兩個水庫；同時由于能量轉(zhuǎn)變經(jīng)歷了電能到水能再到電能的往復過程，損失增大，所以建設投資和能量損失都比一般水電站大些。但是由于這種電站能提高整個電力系統(tǒng)的運行效益，加以它可以建在系統(tǒng)用電中心附近，既省輸電線路又供電靈活，因此最近國內(nèi)國外很多電力系統(tǒng)，都很重視抽水蓄能電站的建設。近年來由于機電設備制造水平的提高，已成功地制造出既可抽水又能發(fā)電的可逆式兩用機組，不必分別設置用于抽水和用于發(fā)電的兩套機組，從而節(jié)約了設備投資和提高了機組效

9、率。3、水力發(fā)電的基本流程。具有水頭的水力經(jīng)壓力管道或壓力隧洞（或直接進入水輪機）進入水輪機轉(zhuǎn)輪流道水輪機轉(zhuǎn)輪在水力作用下旋轉(zhuǎn)（水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能）同時帶動同軸的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電機定子繞組切割轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的磁場磁力線（根據(jù)電磁感應定理，發(fā)出電來，完成機械能到電能的轉(zhuǎn)換）發(fā)出來的電經(jīng)升降壓變壓器后與電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。發(fā)電系統(tǒng)設備簡介一、水輪發(fā)電機組及輔助設備簡介1、水輪機水輪機是將水能轉(zhuǎn)換為機械能的水力機械，利用水能機帶動發(fā)電機將旋轉(zhuǎn)機械能變?yōu)殡娔艿脑O備，稱為水能發(fā)電機組。按水流能量轉(zhuǎn)換特征，可將水輪機分為：反擊式和沖擊式。（1）反擊式水輪機的轉(zhuǎn)輪在工作過程中全部浸在水中，壓力水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪葉片時，受葉片

10、的作用而改變壓力、流速的大小和方向，同時水流對轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生反作用力，形成旋轉(zhuǎn)力矩使轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動。反擊式水輪機按水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪的方向不同，又分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式四種類型?；炝魇剿啓C。水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪時是輻向流進而軸向流出。其結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，效率較高，是現(xiàn)代應用最廣泛的水輪機。適用水頭范圍一般為20450米，目前最高已達800米，最大機組容量已達100萬KW。軸流式水輪機。水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪時是軸向流進而又軸向流出。按其葉片在運行時能否轉(zhuǎn)動又分為定漿式和轉(zhuǎn)漿式兩種。軸流定漿式水輪機的葉片固定在輪轂上，制造簡單，但當水頭和流量變化時，效率變化不大。因此，它適用于負荷變化不大，水頭變幅較小的水電站。適

11、用水頭范圍一般為350米，最大機級容量已達13萬KW。軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機在運行時其葉片可以轉(zhuǎn)動，能在水頭和流量變化時保持較高效率工作。目前適用水頭已達88米，最大機組容量已達25萬KW。斜流式水輪機。水流進出轉(zhuǎn)輪葉片都是斜向的，葉片轉(zhuǎn)動軸線與與水輪機軸線成一夾角，高效率區(qū)較寬，因而適用于水頭和流量變化較大的水電站。適用水頭在20200米之間，最大機組容量達25萬KW。當做成水泵水輪機時，可用在抽水蓄能電站上。貫流式水輪機。其轉(zhuǎn)輪與軸流式相似，水流基本上沿軸向流過轉(zhuǎn)輪，因而有良好的過流條件，提高了水輪機效率。貫流式水輪機一般為臥式，可降低和簡化廠房結(jié)構(gòu)，土建工程量小，適用于25米以下的低水頭水電站

12、。目前最大機組容量達5.5萬KW。（2）沖擊式水輪機的特征是：有壓水流從噴嘴射出后全部轉(zhuǎn)換為動能沖擊轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)；在同一時間水流只沖擊部分斗葉而不充滿全部流道，轉(zhuǎn)輪在大氣壓下工作。常用的沖擊式水輪機有切擊式（水斗式）和斜擊式兩種。切擊式水輪機：其特點為噴嘴射流沿轉(zhuǎn)輪圓周切線方向沖擊斗葉，是應用最廣泛的沖擊式水輪機。它適用于高水頭（10002000米）小流量的水電站，目前世界上最高水頭已應用到1767米，最大機組容量達31.5萬KW。斜擊式水輪機：其特點是噴嘴射流方向與轉(zhuǎn)輪輪旋轉(zhuǎn)平面成一夾角（約25.5°），從轉(zhuǎn)輪一側(cè)進入斗葉，從另一側(cè)流出適用水頭為25300米。（3）水輪機按主軸的裝置方

13、式不同，又分為立式和臥式兩種。主軸豎向裝置者稱立式，發(fā)電機位于水輪機上部，其位置較高，不易受潮，所占廠房面積較小，但廠房高度大。立式裝置多用于大中型水電站。主軸橫向裝置者稱臥式，發(fā)電機和水輪機布置在同一高程上，可減小廠房高度，但發(fā)電機易受潮，廠房面積較大，多用于小型水電站。（4）水輪機的銘牌參數(shù)水輪機的銘牌參數(shù)由三部分組成，每一部分之間用短橫線隔開。第一部分由漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字組成，前者表示水輪機型式，后者表示轉(zhuǎn)輪型號（入型譜者采用該轉(zhuǎn)輪的比轉(zhuǎn)速作為代號）。第二部分由兩個漢語拼音字母組成，前一個表示主軸裝置方式，后一個表示引水室特征。第三部分是以厘米為單位的轉(zhuǎn)輪標稱直徑D1。對沖擊式水輪

14、機，第三部分表示為：水輪機轉(zhuǎn)輪標稱直徑/（作用在每一個轉(zhuǎn)輪上的噴嘴數(shù)×射流直徑）。各種類型水輪機轉(zhuǎn)輪的標稱直徑D1規(guī)定如下：混流式水輪機是指轉(zhuǎn)輪葉片進口邊的最大直徑。軸流式水輪機是指轉(zhuǎn)輪室的最大內(nèi)徑。斜流式水輪機是指與轉(zhuǎn)輪葉片軸線相交處的轉(zhuǎn)輪室內(nèi)徑。沖擊式水輪機是指轉(zhuǎn)輪與射流中心線相切處的節(jié)圓直徑。各型水輪機第一、二部分的代表符號見下表：水輪機型式主軸裝置方式引水室特征混流式HL軸流轉(zhuǎn)漿式ZZ軸流定漿式ZD斜流式XL貫流轉(zhuǎn)漿式GZ貫流定漿式GD切擊式QJ（也有稱水斗式者，代號為CJ）斜擊式XJ雙擊式SJ立軸L臥軸W斜軸X金屬蝸殼J混凝土蝸殼H明槽M罐式G燈泡式P豎井式S虹吸式X軸伸式

15、Z 注：可逆式水輪機在水輪機型式代號后加“N”（逆）。水輪機牌號示例：HL220-LJ-550，表示混流式水輪機，轉(zhuǎn)輪型號為220，立軸，金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為550cm。ZZ560-LH-800，表示軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機，轉(zhuǎn)輪型號為560，立軸，混凝土蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為800cm。XLN200-LJ-300，表示斜流可逆式水輪機，轉(zhuǎn)輪型號為200，立軸，金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為300cm。GD600-WP-250，表示貫流定漿式水輪機，轉(zhuǎn)輪型號為600，臥軸，燈泡式引水室，轉(zhuǎn)輪直徑為250cm。2QJ30-W-120/（2×10），表示一根軸上具有兩個轉(zhuǎn)輪的切擊式水輪機，轉(zhuǎn)輪型號為30，臥軸，

16、轉(zhuǎn)輪直徑為120cm，每個轉(zhuǎn)輪有兩個噴嘴，射流直徑為10 cm。2、發(fā)電機。發(fā)電機分為汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機。水輪發(fā)電機是水電站最重要的兩大主機設備之一，它的作用是把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?）主要組成和結(jié)構(gòu)特點水輪發(fā)電機一般由轉(zhuǎn)子、定子、上機架、下機架、推力軸承、導軸承、空氣冷卻器、勵磁機和永磁機等主要部件組成。其中轉(zhuǎn)子和定子是產(chǎn)生電磁作用的主要部件，其他部件僅起到支持和輔助作用。轉(zhuǎn)子由主軸、轉(zhuǎn)子支架、磁軛（輪環(huán)）和磁極等部件組成；定子由機座、鐵芯和繞組等部件組成。由于水電站的水頭有限，水壓力小，故轉(zhuǎn)速不可能很高，一般在1001000r/min。與汽輪發(fā)電機相比，轉(zhuǎn)速較低，要獲得50Hz頻率的電

17、能，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的磁極也較多。同時，為了避免產(chǎn)生幾倍于正常水壓的水擊現(xiàn)象而要求導葉的關(guān)閉時間比較長，但又要防止機組轉(zhuǎn)速上長過高，因此要求轉(zhuǎn)子具有較大的重量和結(jié)構(gòu)尺寸，使之有較大的慣性。此外，為了減少占地面積，降低廠房造價，大中型水輪發(fā)電機一般采用立軸?？傊?，水輪發(fā)電機的特點是轉(zhuǎn)速低、磁極多、轉(zhuǎn)子為凸極式，結(jié)構(gòu)尺寸和重量都較大，大中型機組多采用立式。（2）同步發(fā)電機的工作原理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子中由勵磁電流產(chǎn)生的按正弦分布的旋轉(zhuǎn)磁場切割定子三相對稱繞組定子三相繞組中產(chǎn)生三相正弦交變電動勢定子三相繞組與負載連通后，電路在電動勢的作用下有電流通過向負載輸出電能。（3）水輪發(fā)電機的銘牌參數(shù)水輪發(fā)電機銘牌上標示的

18、主要參數(shù)有型號、容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速各溫升。標示的型號以定子鐵芯外徑、磁極個數(shù)及額定容量等用一定的格式排列表示的；而標示的容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速和溫升等都是該臺發(fā)電機的額定值。即能保證發(fā)電機正常連續(xù)運行的最大限值。型號：國產(chǎn)發(fā)電機型號的含義是-/其中：第1、2、3個框為型式（SF為立式空冷，SFS為立式水內(nèi)冷，SFW為臥式，SFG為貫流式水輪發(fā)電機，SFD為水輪機-電動機）；第4個框為額定容量（MW）；第5個框為磁極個數(shù)；第6個框為定子鐵芯外徑（cm）。額定電壓：常用符號Ue表示，系指發(fā)電機正常運行時長期安全工作的最高定子繞組線電壓，單位是KV。額定電流：常用符號Ie表示，系指發(fā)電機正常工作

19、連續(xù)運行的最大工作電流，即指額定情況下發(fā)電機以此電流運行其溫升不會超過允許范圍，其單位是A或KA。額定功率：常用符號Pe表示，指發(fā)電機在額定運行情況下輸出的有功功率，單位是KW。額定轉(zhuǎn)速：常用符號Ne表示，轉(zhuǎn)子正常運行時的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。額定溫升：常用符號T表示，指發(fā)電機某部分的最高溫度與額定冷卻介質(zhì)溫度差值，額定溫升的確定與發(fā)電機絕緣的等級以及測量溫度的方法有關(guān)，我國規(guī)定的額定冷卻介質(zhì)溫度為40。額定頻率：我國規(guī)定的額定頻率為50Hz。3、調(diào)速器國民經(jīng)濟各部門對電能生產(chǎn)的要求：（1）供電可靠性；（2）保證電能質(zhì)量（電能質(zhì)量的指標頻率和電壓）。調(diào)速器的主要作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機頻率和有功負荷

20、。具體說，水輪機調(diào)節(jié)的基本任務，就是根據(jù)電網(wǎng)負荷的變化，不斷地相應調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機組有功功率的輸出，以維持機組轉(zhuǎn)速或頻率在規(guī)定范圍內(nèi)。水輪機調(diào)速器的類型：根據(jù)水輪機類型的不同，有單調(diào)和雙調(diào)兩種。（1）混流式、軸流定漿式、和貫流定漿式都是靠導水機構(gòu)調(diào)節(jié)進入水輪機的流量，為單調(diào)。（2）轉(zhuǎn)漿式、斜流式機組，除有除有調(diào)節(jié)流量的導水機構(gòu)外，還有按導葉開度和水頭變化而改變轉(zhuǎn)輪葉片轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)機構(gòu)，可使水輪按最優(yōu)效率運行。有兩套調(diào)節(jié)機構(gòu)，為雙調(diào)。（3）沖擊式的流量調(diào)節(jié)不是采用導葉式，而是利用噴嘴和噴針相對位置的改變，以調(diào)節(jié)沖向水輪機轉(zhuǎn)輪射流的大小。為了防止高水頭、長管道在調(diào)節(jié)時引起的管道水錘，噴針的關(guān)閉速度不能

21、太快，為此在噴嘴出口處裝有可改變射流方向的折向器。當線路或設備發(fā)生故障，發(fā)電機需甩掉部分和全部負荷而要快速調(diào)節(jié)流量時，折向器可快速改變射流方向，從而使沖射到輪上的射流減小，噴嘴內(nèi)的噴針便按規(guī)定的速度移到相應的位置，避免產(chǎn)生過大水錘壓力。這類水輪機也有兩套調(diào)節(jié)機構(gòu)，為雙調(diào)。按操作方式不同分，有（1）人工調(diào)節(jié)方式；（2）半自動調(diào)節(jié)方式；（3）自動調(diào)節(jié)方式。人工或半自動調(diào)節(jié)的方式，多用于農(nóng)村小型水輪發(fā)電機組。大中型水輪發(fā)電機組，由于工業(yè)用電負荷變化迅速而且頻繁，電能質(zhì)量要求也高，依靠人工或半自動調(diào)節(jié)，無法滿足要求，通常應設置自動調(diào)速器。4、勵磁系統(tǒng)供給發(fā)電機勵磁電流的直流電源及其附屬部件，統(tǒng)稱為水輪

22、發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)是水輪發(fā)電機的重要組成部分，它的特性好壞直接影響到同步發(fā)電機運行的可靠性和穩(wěn)定性。其主要作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓和無功功率。具體說，在電力系統(tǒng)中，自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的主要作用有以下幾種：保持電壓恒定；實現(xiàn)并列運行機組間無功功率的合理分配；提高電力系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性及輸電線路的輸電能力；提高帶時限繼電保護裝置的靈敏性和可靠性；限制水輪發(fā)電機突然甩負荷時電壓上升；根據(jù)電力系統(tǒng)需要，實現(xiàn)對同步發(fā)電機不同的勵磁控制方式。 5、油、水、氣系統(tǒng)（1）油系統(tǒng)油系統(tǒng)是水電站必不可少的輔助系統(tǒng)之一，它分為透平油和絕緣油。油系統(tǒng)的配置視水電站的規(guī)模而有不同，在一般的小型水電站中，它的作用是：絕緣

23、、冷卻、潤滑，調(diào)速系統(tǒng)液壓操作及立式機組的電站中還有開機前頂轉(zhuǎn)子之用。具體講在水電站中油的作用如下：透平油：潤滑、散熱和液壓操作。潤滑作用：在軸瓦與轉(zhuǎn)動部分之間形成油膜，以潤滑油內(nèi)部摩擦代替固體干摩擦、從而大大減小摩擦系數(shù)、減少設備的摩擦功率損失和磨損。據(jù)估算，全世界消耗于摩擦損失的能量，約占全部產(chǎn)生的動力能的1/3，因而改善潤滑以減小摩擦阻力是具有重大意義的。潤滑油還能保證機械不受腐蝕，延長設備壽命，保證設備的功能和安全。散熱作用：設備轉(zhuǎn)動部件因摩擦所消耗的功以熱能形勢表現(xiàn)出來，促使軸承溫度升高，這對設備和潤滑油本身的壽命和功能都有很大影響，因此必須設法散出其熱量。根據(jù)潤滑理論，潤滑油在對流

24、作用下將熱量傳出，再通過冷卻器將熱量傳給冷卻水（水冷式），從而使油和設備的溫度升高不致辭超過規(guī)定值，保證設備安全運行。液壓操作：水電站的調(diào)速系統(tǒng)以及絕大多數(shù)的主閥、液壓閥和立式機組的頂轉(zhuǎn)子操作，都是用高油壓來操作，常用透平油作傳遞能量的工作介質(zhì)。絕緣油：絕緣、散熱和消弧。絕緣作用：油的絕緣強度比空氣大得多，用油作絕緣介質(zhì)可以大提高電氣設備運行的可靠性，縮小設備尺寸。散熱作用：變壓器等設備運行時，線圈通過強大的電流，損耗的功率將產(chǎn)生大量的熱，若不及時將這些熱量散發(fā)，溫升過高將損耗線圈絕緣，甚至燒毀變壓器。絕緣油吸收了這些熱量，利用溫差對流作用，在變壓器內(nèi)循環(huán)流動，通過冷卻器將熱量傳給冷卻水帶走（

25、水冷式），保證變壓器溫度正常。消弧作用：當油開關(guān)切斷電力負荷時，在觸頭之間產(chǎn)生電弧。電弧溫度很高，如不及時將熱量傳出，弧道分子的高溫電離就會迅速擴展，電弧將會不斷地發(fā)生，這樣就可能燒壞設備。此外，電弧的繼續(xù)存在，還可能使電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩，引起過電壓，損壞設備。絕緣油在受到電弧作用時，發(fā)生分解，產(chǎn)生約含70%氫的氣體。氫是活潑的消弧氣體，它在被分解的過程中從弧道中帶走大量的熱，同時直接鉆進弧柱地帶，將弧道冷卻，限制弧道分子的離子化，使電弧熄滅。在容量稍規(guī)模稍大的水電站中，油系統(tǒng)的配置有以下部分：油庫：設置各種油罐及油池；油處理室：設置油泵、濾油機、烘箱等；油化驗室：設置化驗儀器及藥物等；油再生設

26、備：水電站通常只設吸附器；管網(wǎng)及測量控制元件：如溫度計、液位信號器、油混水信號器、示流信號器等。（2）水系統(tǒng)水電站的水系統(tǒng)包括技術(shù)供水、消防供水、生活供水和排水系統(tǒng)。我們這里所講的主要是技術(shù)供水系統(tǒng)，它的作用主要是：冷卻、潤滑、密封、操作。其中：冷卻包括發(fā)電機冷卻、推力軸承及導軸承冷卻、水冷卻式變壓器油的冷卻、水冷式空壓機的冷卻、其它冷卻（如油壓裝置回油箱有時也設置冷卻器，以帶走油在流動中因摩阻而產(chǎn)生的熱量）。潤滑包括水輪機導軸承使用橡膠瓦時的冷卻和深井泵導軸承橡膠瓦的冷卻。操作是指在水頭較高的電站利用高壓水操作主閥和其它液壓閥，這樣可以節(jié)省油壓設備或使油系統(tǒng)簡化（就注意工作部件的防銹防蝕問題

27、），以達到傳遞能量的目的。此外，射流泵的工作也是靠技術(shù)供水來傳遞能量的。除上述各項外，水輪機主軸密封供水也比較普遍。具體講：技術(shù)供水又稱生產(chǎn)供水，主要作用是對運行設備進行冷卻、有時也用來進行潤滑（如水輪機橡膠瓦導軸承）、密封供水（如主軸密封供水）及水壓操作（如高水頭電站主閥）。消防供水主要用于主廠房、發(fā)電機及油處理室等處的滅火。實踐證明，技術(shù)供水對機組及整個電站的安全經(jīng)濟運行，影響甚大，需要引起重視。技術(shù)供水系統(tǒng)由水源、管網(wǎng)、用水設備以及量測控制元件等組成。水源：由取水設備（如水壓不夠，應設水泵升壓）、水處理設備（如沉淀池、過濾器等）組成，為完成技術(shù)供水系統(tǒng)的任務而準備好水量、水壓、水溫、水質(zhì)

28、都符合要求的技術(shù)用水。管網(wǎng)：由取水干管、支管及管路附件等組成。干管直徑較大，把水引到廠內(nèi)用水區(qū)，支管直徑較小，把水從干管引向用水設備。管路附件包括彎頭、三通、法蘭等，是管網(wǎng)不可缺少的組成部分。管網(wǎng)分樹枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)。水電站普遍采用樹枝狀管網(wǎng)，管網(wǎng)中水不循環(huán)，用后即排走。這種管網(wǎng)簡單經(jīng)濟，容易計算，但供水可靠性較差。環(huán)狀管網(wǎng)則與此相反。量測控制元件：如閥門、壓力表、溫度計、示流信號器等。用以監(jiān)視、控制和操作供水系統(tǒng)的有關(guān)設備，保證供水系統(tǒng)正常運行。（3）氣系統(tǒng)由于壓縮空氣具有彈性，是貯存壓能的良好介質(zhì)，因此用它來貯備能量作為操作能源是非常合適的。同時壓縮空氣使用方便、易于運輸和貯存，所以它在

29、水電站中得到得到廣泛應用。在機組的安裝、檢修、與運行過程中都要使用壓縮空氣。水電站中使用壓縮空氣有以下幾個方面：機組停機時制動用氣；機組調(diào)相壓水用氣；機組維護檢修時風動工具和吹掃用氣；水輪機主軸檢修密封圍帶用氣；蝴蝶閥止水圍帶用氣；油壓裝置壓力油罐用氣，它是水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)和主閥操作系統(tǒng)的能源；升壓站配電裝置中空氣斷路器及氣動操作的隔離開關(guān)的操作和滅弧用氣；寒冷地區(qū)的水工建筑物、閘門、攔污柵及調(diào)壓井等防凍吹冰用氣。根據(jù)上述用戶性質(zhì)及對壓縮空氣壓力的要求不同，不輪機調(diào)速器和主閥操作的油壓裝置一般設在水電站主廠房內(nèi)，要求氣壓較高，工作壓力一般為2.5MPa。目前國內(nèi)已采用工作壓力為4MPa的油壓裝置

30、。故其組成的壓縮空氣系統(tǒng)稱為廠內(nèi)高壓壓縮空氣系統(tǒng)。機組制動、機組調(diào)相壓水、機組維護檢修用氣均在廠內(nèi)，要求氣壓均為7×105Pa，稱為廠內(nèi)低壓壓縮空氣系統(tǒng)。根據(jù)電站的具體情況，廠內(nèi)高低壓壓縮空氣系統(tǒng)可組成聯(lián)合壓縮空氣系統(tǒng)?？諝鈹嗦菲饕话悴贾迷趶S外，其工作壓力為22.5MPa。但為了使壓縮空氣干燥，要求壓縮空氣的氣壓在4MPa以上，其所組成的壓縮空氣系統(tǒng)稱為廠外高壓壓縮空氣系統(tǒng)。水工閘門、攔污柵和調(diào)壓井等防凍吹冰用氣都在廠外，要求壓縮空氣的氣壓為7×105Pa，稱為廠外低壓壓縮空氣系統(tǒng)。壓縮空氣系統(tǒng)的任務和組成：壓縮空氣系統(tǒng)的任務，就是及時地供給用氣設備所需的氣量，同時滿足用氣

31、設備對壓縮空氣的氣壓、清潔和干燥的要求。壓縮空氣系統(tǒng)由四組成：空氣壓縮裝置，它包括空氣壓縮機、電動機、貯氣罐和油水分離器等。供氣管網(wǎng)，它由干管、支管和管件組成。管網(wǎng)將氣源和用氣設備聯(lián)系起來，輸送和分配壓縮空氣。測量和控制元件，它包括各種類型的自動化元件，如壓力繼電器、溫度信號器、電磁空氣閥等。其主要作用是監(jiān)測、控制，保證壓縮空氣系統(tǒng)的正常運行。用氣設備，如油壓裝置壓力油罐、制動閘、風動工具等。二、升壓站及其它主要設備簡介1、變壓器（1）變壓器的種類：按相數(shù)分，有單相的、三相的；按鐵芯結(jié)構(gòu)分，有內(nèi)鐵型、外鐵型；按用途分，有電力變壓器、儀用互感器、電焊變壓器和行燈變壓器；按冷卻方式分有油浸變壓器、

32、干式變壓器等。（2）水電站使用變壓器的必要性：在水電站和用戶之間往往用各種電壓等級的輸電線路連接起來。在遠距離輸電時，升高電壓有利于提高輸送容量，減少輸電損耗，但是隨著電壓的增高絕緣費用也要增大。因此，對3070KM的用戶，一般采用35KV輸電，更近一些的用戶，用10KV輸電。但是小型水電中的發(fā)電機電壓等級采用0.4KV、6.3KV，而日常日常的電氣設備（電動機、照明器等）都是低壓的，不能直接接在高壓輸電線路上。為了解決高壓輸電和低壓發(fā)電、用電之間的矛盾，必須要有一系列升壓、降壓的設備。這種將電壓升高或降低的電力設備就是變壓器。（3）變壓器的作用：改變電壓；改變電流；改變相位。電力變壓器的作用

33、是將一種等級的電壓變?yōu)橥l率的另一種等級電壓的電氣設備。（4）變壓器由鐵芯、繞組、油箱、套管、分接開關(guān)以及其它附件所構(gòu)成。（5）變壓器的銘牌參數(shù)變壓器銘牌一般載有下列內(nèi)容：型號：表示變壓器的結(jié)構(gòu)、冷卻方式、容量和電壓等級等。例如：S9-6300/35，表示三相油浸自冷式雙繞組銅導線電力變壓器；額定容量6300KVA，高壓繞組電壓等級為35KV；設計序號9為低損耗能型。額定電壓：指繞組正常運行時在絕緣及允許溫升情況下所規(guī)定的線電壓值，單位為KV。額定電流：指變壓器在額定運行情況下容許發(fā)熱所規(guī)定的線電流值，單位為KA。額定容量：在額定工作條件下，變壓器輸出視在功率的保證值，為變壓器二次繞組額定電壓

34、與額定電流的乘積，單位為VA或KVA（三相變壓器還應乘要根號3倍）。額定頻率：我國為50Hz。阻抗電壓：也稱短路電壓，即當一側(cè)繞組短路，另一側(cè)繞組達到額定電流時所施加的電壓，一般用額定電壓的百分數(shù)表示。此外還有允許溫升、繞組連接方式、使用條件和冷卻方式等項內(nèi)容。1000KVA以上的變壓器銘牌上還標有空載電流、空載損耗及短路損耗的數(shù)據(jù)。2 、高壓配電裝置（1）高壓斷路器作用：高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護電器。當系統(tǒng)正常運行時，它能切斷和接通線路及各種電氣設備的空載和負載電流；當系統(tǒng)發(fā)生故障時，它和繼電保護配合，能迅速切除故障電流，防止擴大事故范圍。因此高壓斷路器工作的好壞，直接影響到

35、電力系統(tǒng)的安全運行。分類：根據(jù)安裝場所不同，有記戶內(nèi)式和戶外式；根據(jù)滅弧介質(zhì)不同，有油斷路器、空氣斷路器、SF6斷路器和真空斷路器等幾種。油斷路器有少油和多油兩種。小型水電站一般采用油斷路器、真空斷路器和SF6斷路器。（2）高壓隔離開關(guān)隔離開關(guān)又名閘刀，是高壓開關(guān)的一種。它沒有專門的滅弧裝置，不能切斷負荷電流和短路電流。隔離開關(guān)的用途：隔離電源：用隔離開關(guān)將需要檢修的電氣設備與帶電設備可靠地隔離，使它們之間有一個明顯可見的斷開點，以保證檢修人員的。倒閘操動：例如，將設備或線路從一組母線切換到另一組母線。接通和斷開小電流電路：例如可以用隔離開關(guān)進行下列操作：接通和斷開電壓互感器和避雷器回路；接通

36、和斷開電壓為10KV、距離在5KM以內(nèi)的空載輸電線路；接通和斷開電壓為35KV、容量為1000KVA及以下和電壓為110KV、容量為3150KVA及以下的空載變壓器回路等。用戶外三聯(lián)隔離開關(guān)接通和斷開10KV及以下、電流在15A以下的負荷。3、互感器電力系統(tǒng)為了傳輸電能，往往采用交流高電壓、大電流回路把電能送到用戶，無法用儀表進行直接測量?；ジ衅鞯淖饔?，就是將交流高電壓、大電流按比例降到可以用儀表直接測量的數(shù)值，使測量儀表和繼電器標準化和小型化并可采用小截面的控制電纜或?qū)Ь€進行連接，使屏內(nèi)布線簡單，安裝方便；使測量儀表、繼電器等二次設備與高電壓隔離，以保證人身和設備的安全，當電路上發(fā)生短路時，保護測測量儀表的電流繞組，使它不受大電流的損壞，同時為繼電保護和自動裝置提供電源?；ジ衅鞣譃殡娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅?。水電站計量初步水電站計量一般在電力變壓器的高壓側(cè)進行,發(fā)電量等于各臺機組發(fā)電量之和減去主變損耗，即發(fā)電量=各臺機組發(fā)電量之和-電力變壓器損耗；售電量=發(fā)電量-力率調(diào)整電量而一段時間（一般以自然月為單位，目前根據(jù)南方電網(wǎng)規(guī)定以自然