水電廠生產(chǎn)過程及基本設(shè)備簡介課件

水電廠生產(chǎn)流程

及基本設(shè)備簡介

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引入水電廠像其他工廠一樣，要完成生產(chǎn)，需要原料，加工設(shè)備，并通過對加工設(shè)備的操作控制，使之加工出所需要的產(chǎn)品。對水電廠而言，其原料是水能，基本加工設(shè)備是水能發(fā)電機組，輸出產(chǎn)品是電能，下面就讓我們一起來了解一下水電廠是如何實現(xiàn)由水變電這一生產(chǎn)工程的。天然水流－筑壩（隧洞、明渠引水）－水輪機－發(fā)電機－升壓站－電網(wǎng)－降壓站－用戶電力工業(yè)生產(chǎn)的特點l）電力生產(chǎn)的同時性發(fā)電、輸電、供電是同時完成的,電能不能大量儲存,必須用多少,發(fā)多少。2）電力生產(chǎn)的整體性發(fā)電廠、變壓器、高壓輸電線路、配電線路和用電設(shè)備在電網(wǎng)中形成一個不可分割的整體,缺少任一環(huán)節(jié),電力生產(chǎn)都不可能完成,相反,任何設(shè)備脫離電網(wǎng)都將失去意義。3）電力生產(chǎn)的快速性電能輸送過程迅速,其傳輸速度與光速相同,達到每秒30萬公里,即使相距幾萬公里,發(fā)、供、用都是在一瞬間實現(xiàn)。

4）電力生產(chǎn)的連續(xù)性電能的質(zhì)量需要實時、連續(xù)的監(jiān)視與調(diào)整。

5）電力生產(chǎn)的實時性電網(wǎng)事故發(fā)展迅速,涉及面大,需要實時安全監(jiān)視。6）電力生產(chǎn)的隨機性：由于負荷變化、異常情況及事故發(fā)生的隨機性，電能質(zhì)量的變化是隨機的，因此，在電力生產(chǎn)過程中，需要實時調(diào)度，并需要實時安全監(jiān)控系統(tǒng)隨時跟蹤隨機事件，以保證電能質(zhì)量及電網(wǎng)安全運行。N

生產(chǎn)原料——水能

水能的基本要素是流量、水頭。當水流具有一定的流量、水頭以后，我們說水流具有了一定的能量。但是水流的水頭沿天然河流沿程分布時，我們無法使用，需要將水頭集中以后才利于我們使用。按集中水頭的方法，可以將水電廠分為三種類型：1、壩式水電廠（簡圖）就是攔河筑壩集中水頭。又可以分為河床式和壩后式。優(yōu)點：有調(diào)節(jié)能力和可以綜合利用。缺點：水淹面積大；泥沙淤積。2、引水式水電廠（簡圖）缺點：無調(diào)節(jié)能力，屬徑流式；破壞生態(tài)。3、混合式將上兩種形式相結(jié)合。(我廠三站引水系統(tǒng)概況)流道中水流的控制依賴閘門，根據(jù)閘門的工作方式，可以將其分為以下四種：1、

工作閘門可以用于調(diào)節(jié)流量，可以動水操作。2、

事故閘門防止事故擴大，動水關(guān)閉，靜水平壓開啟。3、

檢修閘門以上兩種閘門檢修時的安全措施。4、

施工導(dǎo)流閘門施工時用連續(xù)水流在突然通（斷）時產(chǎn)生水擊（慣性使然，像緊急剎車）水流漂浮物用攔污柵攔截，柵差大則引用流量不足，壓差大，故需加以限制事例：耿站的水工樞紐。N

水能轉(zhuǎn)化為機械能

水能的三種表現(xiàn)形式：位能、動能、壓能

將水能轉(zhuǎn)化為機械能的設(shè)備叫水輪機（水力原動機），根據(jù)水流對水輪的水力作用方式可以將水輪機分為：沖擊式水輪機（利用水流的動能來做功）；噴嘴、切擊。反擊式水輪機（利用水流的壓能和部分動能來做功）。葉片正反面的壓力差。軸流（2－90）、混流（15－700）、斜流（可逆式電廠）。3、

水輪機型號的含義（反擊式）轉(zhuǎn)輪形式、型號－大軸、蝸殼形式－標稱直徑N反擊式水輪機的過流部件組成及其作用？水輪機模型

水能轉(zhuǎn)化為機械能

進入水輪機的水能的控制水能N=9.81QHη根據(jù)能量守恒，要調(diào)節(jié)機組的負荷，必須調(diào)整進入水輪機的水能。水頭調(diào)節(jié)范圍小，一般通過調(diào)節(jié)進水量來調(diào)節(jié)水能通過改變搭接在水輪機水輪機周圍的導(dǎo)葉的開度這一途徑來調(diào)節(jié)進水量或切斷水流導(dǎo)葉的操作力來自液壓接力器液壓接力器的動作由調(diào)速器來控制所以流量的調(diào)節(jié)過程為：調(diào)節(jié)命令――調(diào)速器（自身可以產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號以保證F一定）――液壓接力器――導(dǎo)葉傳動機構(gòu)――導(dǎo)葉開度改別――進水量改別（這是水電廠生產(chǎn)非常重要的一個調(diào)節(jié)過程）

當上述過程發(fā)生故障時，由安裝在水輪機進水端的主閥來切斷水流，主閥只有全開、全關(guān)兩種工作狀態(tài)，不能用于流量調(diào)節(jié)。主閥作用：岔管引水一機檢修其他機可以運行；縮短開機時間；作為水機的保護裝置；減少漏水。主閥形式：蝶閥；球閥；快速閘門，桶閥。N

水能轉(zhuǎn)化為機械能1、

水輪機運行中的主要問題氣蝕連續(xù)水流滿足能量守恒，動能增加則壓能減少，達空化壓力（0.24M20℃）產(chǎn)生氣泡，其潰滅產(chǎn)生高頻沖擊，金屬疲勞剝落。磨損泥沙特性大小、形狀、硬度；水流特性流速、流向；受磨物特性硬度、光潔度；運行方式氣蝕、沖角。效率容積水力機械振動形成水力振動的幾個原因：水力不對稱、卡門渦列、尾水渦帶從運行上解決以上問題的措施：補氣、避開振動區(qū)、停機關(guān)閉主閥。N種類、危害、頑固、防治水力不對稱的原因由此帶來引起的事故

機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芩黩?qū)動水輪機轉(zhuǎn)動，水輪機帶動同軸發(fā)電機轉(zhuǎn)動，由發(fā)電機將水輪機傳來的旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)化為電能1、發(fā)電機工作的基本原理――電磁感應(yīng)原理導(dǎo)線切割磁力線將感生電勢，閉合導(dǎo)線將感生電流。電樞繞組龐大，故工程上采用磁力線移動去切割固定不動的電樞繞組（簡圖）；磁力線由電磁鐵產(chǎn)生，為了得到電磁鐵，必先得到直流電源2、怎樣得到直流電源直流發(fā)電機；交流電通過變壓、整流獲得3、發(fā)電機的電壓調(diào)整過程由電磁感應(yīng)定律E=L*dΦ/dt可知改別等式右側(cè)任意一個參數(shù)，都可以改變感應(yīng)電勢E，但L不可改別；同步電機磁力線的切割速度不可改別，所以一般通過改別磁通強度（磁力線密度）來調(diào)電壓。要改別磁通強度必先改別電磁鐵的電流強度，進一步需要改別直流發(fā)電機的轉(zhuǎn)子回路電阻或整流可控硅的導(dǎo)通角。即：電壓調(diào)整命令――勵磁調(diào)節(jié)器－可控硅導(dǎo)通角－轉(zhuǎn)子電壓－轉(zhuǎn)子電流－磁通－感應(yīng)電勢改變N發(fā)電機結(jié)構(gòu)模型

機械能轉(zhuǎn)化為電能

水輪發(fā)電機組將機械能轉(zhuǎn)化為電能的物理過程當定子繞組流過三相交流電以后產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁極，該磁極的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速（發(fā)電機的頻率及磁極對P數(shù)確定后，同步轉(zhuǎn)速即已確定N=60f/p），這個磁極與轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生相互作用力，二者之間的角度決定了力的大?。òl(fā)出有功負荷的大?。┖托再|(zhì)（發(fā)電機或電動機）N

機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

水輪發(fā)電機的分類同步－異步立軸－橫軸懸式－傘式發(fā)電機的損耗和散熱銅損、鐵損、機械損耗、附加損耗，風冷、氫冷、水冷。

必需的輔助設(shè)備－油系統(tǒng)

1、潤滑油系統(tǒng)及其作用立軸式機組轉(zhuǎn)動部件的支撐需要推力軸承（還有軸向水推力）；為了限制大軸的徑向擺度，需要導(dǎo)軸承（機組結(jié)構(gòu)簡圖）。軸承與大軸的摩擦干摩擦與油膜摩擦；油膜建立的條件（楔形、相對運動、油的粘度）－－潤滑、散熱壓力油及其作用導(dǎo)葉，主閥的操作能源一般用高壓油，故電廠還設(shè)有壓油裝置。壓力的產(chǎn)生－油泵；壓力的存儲－高壓油罐；充氣的作用（油氣比＝1/2）－－液壓操作絕緣油及其作用斷路器、變壓器的滅弧、散熱、絕緣N潤滑脂：潤滑、散熱、節(jié)能、防護

必需的輔助設(shè)備－水系統(tǒng)

1、

技術(shù)供水系統(tǒng)及其作用冷卻、潤滑、液壓操作。軸承在運行中的發(fā)熱將使油劣化變質(zhì)故需要冷卻；發(fā)電機、變壓器在運行中有鐵損、銅損，溫度過高會使電機絕緣老化或失去作用，故需要冷卻；空壓機散熱等。普通這些熱量由冷卻水帶走，所以要有水系統(tǒng)。它需要滿足水溫、水質(zhì)、水壓、水量的要求。技術(shù)供水的作用還有潤滑（橡膠軸承）、液壓操作（水界牌的球閥）電廠的水源（上游、下游、支流）；供水方式（自流、水泵、混合）3供水系統(tǒng)包括消防水供水（主變、發(fā)電機、油室消防）、生活供水；3.排水系統(tǒng)包括滲漏排水檢修排水，兩者的任務(wù)。N

必需的輔助設(shè)備－氣系統(tǒng)低壓氣系統(tǒng)停機制動（電氣制動）用壓縮空氣；調(diào)相壓水、圍帶密封、防凍吹冰、清潔吹掃、操作滅弧、風動工具。壓縮空氣的產(chǎn)生－空氣壓縮機；空氣的凈化－油水分離器；空氣的存儲－儲氣罐（減小壓力波動，析出水分。要求：壓力適合、氣量足夠、清潔干燥過長時間停機后的頂轉(zhuǎn)子高壓氣系統(tǒng)補氣、降壓使用N

油水氣管路的著色紅－壓力油管、加油管；黃－排油管；橙－消防水管；藍－進水管；綠－排水管；黑－排污管；白－壓縮空氣管。N

高壓斷路器一個完整的電路由以下4部分組成：電源－導(dǎo)線－電鍵（開關(guān)）－負載，高壓電路也是如此，電源－發(fā)電機；導(dǎo)線－母線、架空線路、電纜；負載－系統(tǒng)用戶，下面主要介紹（斷路器）開關(guān)。N

高壓斷路器開斷路器的作用控制制作用保護護作用、電路通斷時產(chǎn)生電弧，高電壓大電流回路的通斷電弧尤為強烈電弧的產(chǎn)生：第一階段強電發(fā)射、熱電子發(fā)射；第二階段碰撞游離；第三階段熱游離電弧的危害：電路不能可靠斷開；引起短路事故；引起過電壓；危及人生安全設(shè)備故高電壓、打電流回路的通斷設(shè)備必須有可靠的滅弧能力，斷路器就有這種能力。3、按滅弧介質(zhì)斷路器可以分為油斷路器；真空斷路器；SF6斷路器；空氣開關(guān)4、斷路器的操作能源電磁操作機構(gòu)、彈簧操作機構(gòu)、液壓操作機構(gòu)、壓縮空氣操作機構(gòu)5、嚴禁在只經(jīng)斷路器斷開的設(shè)備上工作，如有工作須經(jīng)停電、驗電、裝設(shè)接電線、懸掛標示牌，辦理工作票才能進行。N隔離開關(guān)1、隔離開關(guān)在電路中的作用形成明顯的斷開點；倒換運行方式。2、隔離開關(guān)的操作注意事項等電位操作；無電流操作。N

變壓器1、為了遠距離、低損耗送電，需要高壓送電2、變壓器的發(fā)熱（鐵損、銅損）和冷卻（油浸自冷、油浸風冷、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻）3、變壓器的停送電操作冷卻器－保護－隔離開關(guān)（中性點刀閘）－高壓側(cè)斷路器－低壓側(cè)斷路器（負荷

），停電相反。N變壓器的結(jié)構(gòu)模型

互感器1、什么是一次設(shè)備：發(fā)、變、輸、配的直接設(shè)備，承受高電壓，通過大電流二次設(shè)備：對一次設(shè)備測量（計量）、保護、操作、控制、監(jiān)視（信號）的設(shè)備2、將高電壓、大電流變?yōu)榈碗妷海?00V）、小電流（5A）便于測量、監(jiān)視（二次設(shè)備可以通用）、保證人生設(shè)備安全，又較為經(jīng)濟。3、LH禁止開路、YH禁止短路的原則。N

繼電保護及電氣自動裝置1、電氣設(shè)備的故障和事故及其對系統(tǒng)的影響。2、繼電保護的任務(wù)，原理、發(fā)展3、繼電保護的基本原來和要求（選擇、速動、靈敏、可靠）4、常規(guī)電氣自動裝置BZT、重合閘、同期裝置、故障錄波、安控裝置簡介N一次設(shè)備不許無保護運行

廠用電和直流系統(tǒng)1、廠用電的重要性及其負荷分類。2、直流系統(tǒng)的地位3、直流系統(tǒng)接地對安全的影響和處理N一點接地可以運行嗎？正極接地的危害負極接地的危害

監(jiān)控系統(tǒng)和通風系統(tǒng)1、監(jiān)控系統(tǒng)－我們的神經(jīng)系統(tǒng)和運動系統(tǒng)。2、通風系統(tǒng)－對改善值班環(huán)境、設(shè)備運行環(huán)境的作用；在火災(zāi)處理、焊接工作時影響。N

復(fù)習思考題1、水電站集中水頭的方式有幾種？2、描述水電廠各管路的顏色所對應(yīng)的管路用途。3、從原理上來看，可以把繼電保護裝置分為哪幾部分？N交流完畢謝謝！

結(jié)構(gòu)模型由固定的定子和可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)模型

結(jié)構(gòu)模型定子：鐵心的內(nèi)圓均勻分布著定子槽，槽內(nèi)嵌放著按一定規(guī)律排列的三相對稱交流繞組。這種同步電機的定子又稱為電樞。轉(zhuǎn)子：鐵心上裝有制成一定形狀的成對磁極，磁極上繞有勵磁繞組，通以直流電流時，將會在電機的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵磁磁場(也稱主磁場、轉(zhuǎn)子磁場)。

工作原理:

主磁場的建立載流導(dǎo)體切割運動交變電勢的產(chǎn)生

這是一個演示交流發(fā)電機工作原理的模擬裝置，用手或其它方式勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)輪，帶動線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)，就會產(chǎn)生感應(yīng)電流法拉第電磁感應(yīng)定律為人們把其它形式能量轉(zhuǎn)換成電能提供了一條途徑。返回水輪機模型返回水能－機械能變壓器運行-基本知識油浸式電力變壓器返回變壓器內(nèi)容總結(jié)水電廠生產(chǎn)流程

及基本設(shè)備簡介。電能的質(zhì)量需要實時、連續(xù)的監(jiān)視與調(diào)整。電網(wǎng)事故發(fā)展迅速,涉及面大,需要實時安全監(jiān)視。當水流具有一定的流量、水頭以后，我們說水流具有了一定的能量。2、引水式水電廠（簡圖）缺點：無調(diào)節(jié)能力，屬徑流式。水頭調(diào)節(jié)范圍小，一般通過調(diào)節(jié)進水量來調(diào)節(jié)水能。