水力發(fā)電原理與設(shè)備ppt課件

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,,Part 1,Part 2,Part 3,INDEX,Part 4,,水力發(fā)電,水力發(fā)電廠,水輪機(jī),Part 5,水輪發(fā)電機(jī),電氣運(yùn)行知識(shí),電氣科,水工建筑物,水力發(fā)電,水力發(fā)電簡(jiǎn)述 水力發(fā)電的特點(diǎn) 水力發(fā)電的分類 水力發(fā)電的歷史,水力發(fā)電簡(jiǎn)述 前言 我國(guó)水力資源豐富，居世界第一，最新查明理論蘊(yùn)藏量6.94億千瓦、技術(shù)可開發(fā)量5.42億千瓦、經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量4.02億千瓦，按技術(shù)可開發(fā)量至今僅開發(fā)利用20%。截止2005年底，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)達(dá)到50841億千瓦。其中，水電11652萬(wàn)千瓦，占22.9%。以技術(shù)可開發(fā)量5.42億千瓦為基數(shù)，中國(guó)目前水電資源開發(fā)程度不足25%。與世界水電開發(fā)先進(jìn)水平相比，存在著巨大的差距。加快水電資源開發(fā)，是提高中國(guó)水能資源利用效率的迫切需要，水電開發(fā)的前景是極其廣闊的。,Part 1 水力發(fā)電,系統(tǒng)圖,水力發(fā)電是利用河流、湖泊等位于高處具有位能的水流至低處，將其中所含之位能轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)之動(dòng)能，再以水輪機(jī)為原動(dòng)力，推動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。利用水力(具有水頭)推動(dòng)水力機(jī)械(水輪機(jī))轉(zhuǎn)動(dòng)，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，如果在水輪機(jī)上接上另一種機(jī)械(發(fā)電機(jī))隨著水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)便可發(fā)出電來(lái)，這時(shí)機(jī)械能又轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。水力發(fā)電在某種意義上講是水的位能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再轉(zhuǎn)變成電能的過(guò)程。因水力發(fā)電廠所發(fā)出的電力電壓較低，要輸送給距離較遠(yuǎn)的用戶，就必須將電壓經(jīng)過(guò)變壓器增高，再由空架輸電線路輸送到用戶集中區(qū)的變電所，最后降低為適合家庭用戶、工廠用電設(shè)備的電壓，并由配電線輸送到各個(gè)工廠及家庭。,Part 1 水力發(fā)電,水電常識(shí) 把天然水流蘊(yùn)藏的力學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電方式。是水能利用的主要形式。天然水流所蘊(yùn)藏的力學(xué)能稱為水力資源，是人類可以利用的重要能源之一。在自然狀態(tài)下，河川水流的這種潛在能量以克服摩擦、沖刷河床、挾帶泥沙等形式消耗掉。興建水電站可利用這部分能量。 水電廠建設(shè)及發(fā)電過(guò)程 水電站是將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施 。一般包括由擋水、泄水建筑物形成的水庫(kù)和水電站引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、機(jī)電設(shè)備等。水庫(kù)的高水位水經(jīng)引水系統(tǒng)流入廠房推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出電能，再經(jīng)升壓變壓器、開關(guān)站和輸電線路輸入電網(wǎng)。 水力發(fā)電設(shè)備 水力發(fā)電主要是通過(guò)水頭的沖力來(lái)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，再將機(jī)械能變?yōu)殡娔埽虼怂啓C(jī)是水力發(fā)電最重要的設(shè)備，在水工設(shè)計(jì)中占據(jù)很高的地位。 水電安全 由于水力發(fā)電廠大多建設(shè)中主要的河流上，水電站的安全直接關(guān)系到電站下游人民的生命安全，不容忽視。水力發(fā)電廠安全性評(píng)價(jià)內(nèi)容包括生產(chǎn)設(shè)備、勞動(dòng)安全和作業(yè)環(huán)境、安全管理三大方面。,Part 1 水力發(fā)電,水力發(fā)電的特點(diǎn) 水能是一種取之不盡、用之不竭、可再生的清潔能源。但為了有效利用天然水能，需要人工修筑能集中水流落差和調(diào)節(jié)流量的水工建筑物，如大壩、引水管涵等。因此工程投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)。但水力發(fā)電效率高，發(fā)電成本低，機(jī)組啟動(dòng)快，調(diào)節(jié)容易。由于利用自然水流，受自然條件的影響較大。水力發(fā)電往往是綜合利用水資源的一個(gè)重要組成部分，與航運(yùn)、養(yǎng)殖、灌溉、防洪和旅游組成水資源綜合利用體系。 水力發(fā)電是再生能源，對(duì)環(huán)境沖擊較小。除可提供廉價(jià)電力外，還有下列之優(yōu)點(diǎn):控制洪水泛濫、提供灌溉用水、改善河流航運(yùn)，有關(guān)工程同時(shí)改善該地區(qū)的交通、電力供供應(yīng)和經(jīng)濟(jì)，特別可以發(fā)展旅游業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖。美國(guó)田納西河的綜合發(fā)展計(jì)劃，是首個(gè)大型的水利工程，帶動(dòng)整體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。,Part 1 水力發(fā)電,水力發(fā)電的分類 按照水源的性質(zhì)，可分為：常規(guī)水電站，即利用天然河流、湖泊等水源發(fā)電。 抽水蓄能電站，利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)多余的電力，將低處下水庫(kù)的水抽到高處上存蓄，待電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)放水發(fā)電，尾水收集于下水庫(kù) 按水電站的開發(fā)水頭手段，可分為：壩式水電站、引水式水電站和混合式水電站三種基本類型。? 按水電站利用水頭的大小，可分為： 高水頭（70米以上）﹑中水頭（ 15-70米）和低水頭（低于15米）水電站。 按水電站裝機(jī)容量的大小，可分為： 大型﹑中型和小型水電站。一般裝機(jī)容量5 000kW以下的為小水電站，5 000至10萬(wàn)kW為中型水電站，10萬(wàn)kW或以上為大型水電站,或巨型水電站。,Part 1 水力發(fā)電,水力發(fā)電的歷史 1878年法國(guó)建成世界第一座水電站。 美洲第一座水電站建于美國(guó)威斯康星州阿普爾頓的?？怂购由希梢慌_(tái)水車帶動(dòng)兩臺(tái)直流發(fā)電機(jī)組成,裝機(jī)容量25kW,于1882年 9月30日發(fā)電。 歐洲第一座商業(yè)性水電站是意大利的特沃利水電站，于1885年建成.裝機(jī)65W. 世界上已建最大水電站為在巴西和巴拉圭兩國(guó)界河巴拉那河上的伊泰普水電站，裝機(jī)容量1260萬(wàn)kW. 中國(guó)大陸第一座水電站為建于云南省螳螂川上的石龍壩水電站始建于1910年7月，1912年發(fā)電，當(dāng)時(shí)裝機(jī)480kW，以后又分期改建、擴(kuò)建，最終達(dá)6000kW。,Part 1 水力發(fā)電,水工建筑物,水工建筑物的作用 水工建筑物的分類 水工建筑物的構(gòu)成 水工建筑物的特點(diǎn),水工建筑物的作用 控制和調(diào)節(jié)水流，防治水害. 開發(fā)利用水資源的建筑物。實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)水利工程目標(biāo)的重要組成部分。 水工建筑物涉及許多學(xué)科領(lǐng)域，除基礎(chǔ)學(xué)科外，還與水力學(xué)、水文學(xué)、工程力學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、建筑材料 以及水利勘測(cè)、水利規(guī)劃、水利工程施工、水利管理等密切相關(guān)。它的設(shè)計(jì)和研究方法，主要有理論分析、試驗(yàn)研究、原型觀測(cè)和工程類比等。,Part 2 水工建筑物,水工建筑物的分類 水工建筑物可按使用期限和功能進(jìn)行分類。 按使用期限可分為永久性水工建筑物和臨時(shí)性水工建筑物，后者是指在施工期短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用的建筑物，如圍堰、導(dǎo)流隧洞、導(dǎo)流明渠等。按功能可分為通用性水工建筑物和專門性水工建筑物兩大類。,Part 2 水工建筑物,,水工建筑物按其功能可分為： ①通用性水工建筑物。主要有擋水建筑物，如各種壩、堤和海塘；泄水建筑物，如各種溢流壩、溢洪道、泄水隧洞、分洪閘；進(jìn)水建筑物，也稱取水建筑物，如進(jìn)水閘、深式進(jìn)水口、水泵站；輸水建筑物，如引（供）水隧洞、渠道及輸水管道；河道整治建筑物，如丁壩、順壩、護(hù)岸、導(dǎo)流堤。 ②專門性水工建筑物。主要有水力發(fā)電專用建筑物，如前池、調(diào)壓室、壓力水管、水電站廠房；灌溉和供水專用建筑物，如節(jié)制閘、沉沙池、沖沙閘；港口專用建筑物，如防波堤、碼頭、船塢、船臺(tái)；過(guò)壩專用建筑物及設(shè)施，如船閘、升船機(jī)、筏道及魚道 等。,水工建筑物的構(gòu)成及特點(diǎn),水工建筑物的主要特點(diǎn)是： ①受自然條件制約多，地形、地質(zhì)、水文、氣象等對(duì)工程選址、建筑物選型、施工、樞紐布置和工程投資影響很大。 ②工作條件復(fù)雜，如擋水建筑物要承受相當(dāng)大的水壓力，由滲流產(chǎn)生的滲透壓力對(duì)建筑物的強(qiáng)度和穩(wěn)定不利；泄水建筑物泄水時(shí)，對(duì)河床和岸坡具有強(qiáng)烈的沖刷作用等 。 ③ 施工難度大 ，在江河中興建水利工程，需要妥善解決施工導(dǎo)流、截流和施工期度汛，此外，復(fù)雜地基的處理以及地下工程 、 水下工程等的 施工技術(shù)都較復(fù)雜。,④大型水利工程的擋水建筑物失事，將會(huì)給下游帶來(lái)巨大損失和災(zāi)難。,Part 2 水工建筑物,水工建筑物的構(gòu)成 通用性水工建筑物 ①擋水建筑物，如各種壩、水閘、堤和海塘； ②泄水建筑物，如各種溢流壩、岸邊溢洪道、泄水隧洞、分洪閘； ③進(jìn)水建筑物，也稱取水建筑物，如進(jìn)水閘、深式進(jìn)水口、泵站； ④輸水建筑物，如引（供）水隧洞、渡槽、輸水管道、渠道； ⑤河道整治建筑物，如丁壩、順壩、潛壩、護(hù)岸、導(dǎo)流堤。,Part 2 水工建筑物,專門性水工建筑物 主要有：①水電站建筑物，如前池、調(diào)壓室、壓力水管、水電站廠房； ②渠系建筑物，如節(jié)制閘、分水閘、渡槽、沉沙池、沖沙閘； ③港口水工建筑物，如防波堤、碼頭、船塢、船臺(tái)和滑道； ④過(guò)壩設(shè)施，如船閘、升船機(jī)、放木道、筏道及魚道等。,水工建筑物的構(gòu)成,有些水工建筑物的功能并非單一，難以嚴(yán)格區(qū)分其類型，如各種溢流壩，既是擋水建筑物，又是泄水建筑物；閘門既能擋水和泄水，又是水力發(fā)電、灌溉、供水和航運(yùn)等工程的重要組成部分。有時(shí)施工導(dǎo)流隧洞可以與泄水或引水隧洞等結(jié)合。,Part 2 水工建筑物,水工建筑物的歷史 水工建筑物歷史悠久。早在公元前2900年，埃及就在尼羅河上建造了一座高 15m、長(zhǎng)240m的擋水壩。 在中國(guó)，從春秋時(shí)期開始，就在黃河下游沿岸修建堤防，經(jīng)歷代整修加固，形成長(zhǎng)約1500km的黃河大堤。公元前256～前251年興建并延用至今的都江堰工程，利用魚嘴分水，飛沙堰泄洪、排沙，寶瓶口引水，是引水灌溉工程的典范。從春秋時(shí)期開始興建至公元1293年全線通航的京杭運(yùn)河是世界上最長(zhǎng)的運(yùn)河. 世界最高的拱壩是蘇聯(lián)的英古里壩,高度已達(dá)272m。最大壩高272m，水庫(kù)總庫(kù)容11億m3，下游設(shè)有引水式電站，裝機(jī)130萬(wàn)kW 蘇聯(lián)的羅貢壩，高達(dá)335m，是20世紀(jì)80年代世界上最高的土石壩。 中國(guó)在巖溶地區(qū)成功地建成了高165m的烏江渡拱形重力壩，灌漿帷幕深達(dá)260m。,Part 2 水工建筑物,水輪機(jī),水輪機(jī)的作用 水輪機(jī)的分類 水輪機(jī)的構(gòu)成及特點(diǎn) 水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng) 油、水、氣等輔助系統(tǒng),水輪機(jī)的作用 水輪機(jī)是把水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械，它屬于流體機(jī)械中的透平機(jī)械。,Part 3 水輪機(jī),早在公元前100年前后，中國(guó)就出現(xiàn)了水輪機(jī)的雛形——水輪，用于提灌和驅(qū)動(dòng)糧食加工器械。 現(xiàn)代水輪機(jī)則大多數(shù)安裝在水電站內(nèi)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在水電站中，上游水庫(kù)中的水經(jīng)引水管引向水輪機(jī)，推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。作完功的水則通過(guò)尾水管道排向下游。水頭越高、流量越大，水輪機(jī)的輸出功率也就越大。,作用示意圖：,三峽水電站水輪機(jī)部件,水輪機(jī)的分類,水輪機(jī)按工作原理可分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)兩大類。 沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過(guò)程中水流的壓力不變，主要是動(dòng)能的轉(zhuǎn)換； 反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過(guò)程中水流的壓力能和動(dòng)能均有改變，但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。,,沖擊式示意圖,反擊式示意圖,Part 3 水輪機(jī),沖擊式水輪機(jī)按水流的流向可分為切擊式(又稱水斗式)和斜擊式兩類。斜擊式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)與水斗式水輪機(jī)基本相同，只是射流方向有一個(gè)傾角，只用于小型機(jī)組。理論分析證明，當(dāng)水斗節(jié)圓處的圓周速度約為射流速度的一半時(shí)，效率最高。這種水輪機(jī)在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)輪的進(jìn)水速度方向不變，加之這類水輪機(jī)都用于高水頭電站，水頭變化相對(duì)較小，速度變化不大，因而效率受負(fù)荷變化的影響較小，效率曲線比較平緩，最高效率超過(guò)91％。,沖擊式水輪機(jī)外形,水輪機(jī)內(nèi)部構(gòu)造,Part 3 水輪機(jī),反擊式水輪機(jī)可分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式。 在混流式水輪機(jī)中，水流徑向進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，軸向流出轉(zhuǎn)輪； 在軸流式水輪機(jī)中，水流徑向進(jìn)入導(dǎo)葉，軸向進(jìn)入和流出轉(zhuǎn)輪； 在斜流式水輪機(jī)中，水流徑向進(jìn)入導(dǎo)葉而以傾斜于主軸某一角度的方向流進(jìn)轉(zhuǎn)輪，或以傾斜于主軸的方向流進(jìn)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪； 在貫流式水輪機(jī)中，水流沿軸向流進(jìn)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪。 軸流式、貫流式和斜流式水輪機(jī)按其結(jié)構(gòu)還可分為定槳式和轉(zhuǎn)槳式。定槳式的轉(zhuǎn)輪葉片是固定的；轉(zhuǎn)槳式的轉(zhuǎn)輪葉片可以在運(yùn)行中繞葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)水頭和負(fù)荷的變化。,典型混流式機(jī)組,幾種轉(zhuǎn)輪形式,Part 3 水輪機(jī),各種類型的反擊式水輪機(jī)都設(shè)有進(jìn)水裝置，大、中型立軸反擊式水輪機(jī)的進(jìn)水裝置一般由蝸殼、固定導(dǎo)葉和活動(dòng)導(dǎo)葉組成。蝸殼的作用是把水流均勻分布到轉(zhuǎn)輪周圍。當(dāng)水頭在40米以下時(shí)，水輪機(jī)的蝸殼常用鋼筋混凝土在現(xiàn)場(chǎng)澆注而成；水頭高于40米時(shí)，則常采用拼焊或整鑄的金屬蝸殼,蝸殼外形,內(nèi)部形狀,安裝現(xiàn)場(chǎng),Part 3 水輪機(jī),反擊式水輪機(jī)工作過(guò)程 在反擊式水輪機(jī)中，水流充滿整個(gè)轉(zhuǎn)輪流道，全部葉片同時(shí)受到水流的作用，所以在同樣的水頭下，轉(zhuǎn)輪直徑小于沖擊式水輪機(jī)。它們的最高效率也高于沖擊式水輪機(jī)，但當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，水輪機(jī)的效率受到不同程度的影響。 反擊式水輪機(jī)都設(shè)有尾水管，其作用是：回收轉(zhuǎn)輪出口處水流的動(dòng)能；把水流排向下游；當(dāng)轉(zhuǎn)輪的安裝位置高于下游水位時(shí)，將此位能轉(zhuǎn)化為壓力能予以回收。對(duì)于低水頭大流量的水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪的出口動(dòng)能相對(duì)較大，尾水管的回收性能對(duì)水輪機(jī)的效率有顯著影響,導(dǎo)水機(jī)構(gòu),過(guò)程示意圖,Part 3 水輪機(jī),引水機(jī)構(gòu) 水輪機(jī)蝸殼,整機(jī)示意圖,導(dǎo)水機(jī)構(gòu) 水導(dǎo)葉,工作機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)輪,泄水機(jī)構(gòu) 尾水管,調(diào)速器,飛輪,發(fā)電機(jī),Part 3 水輪機(jī),發(fā)電示意圖,Part 3 水輪機(jī),水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng),調(diào)速器 國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門對(duì)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(biāo)頻率和電壓）。 調(diào)速器的主要作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)頻率和有功負(fù)荷。 具體說(shuō)，水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，就是根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的變化，不斷地相應(yīng)調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組有功功率的輸出，以維持機(jī)組轉(zhuǎn)速或頻率在規(guī)定范圍內(nèi)。,外形圖1,外形圖2,Part 3 水輪機(jī),水輪機(jī)調(diào)速器的類型： 根據(jù)水輪機(jī)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(dǎo)水機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)進(jìn)入水輪機(jī)的流量，為單調(diào)。 （2）轉(zhuǎn)漿式、斜流式機(jī)組，除有除有調(diào)節(jié)流量的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)外，還有按導(dǎo)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(jī)構(gòu)，可使水輪按最優(yōu)效率運(yùn)行。有兩套調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，為雙調(diào)。,調(diào)節(jié)對(duì)象為水導(dǎo)葉,,調(diào)節(jié)對(duì)象 沖擊式機(jī)組的調(diào)節(jié)對(duì)象為 噴針開度,,,Part 3 水輪機(jī),沖擊式的流量調(diào)節(jié)不是采用導(dǎo)葉式，而是利用噴嘴和噴針相對(duì)位置的改變，以調(diào)節(jié)沖向水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪射流的大小。 為了防止高水頭、長(zhǎng)管道在調(diào)節(jié)時(shí)引起的管道水錘，噴針的關(guān)閉速度不能太快，為此在噴嘴出口處裝有可改變射流方向的折向器。 當(dāng)線路或設(shè)備發(fā)生故障，發(fā)電機(jī)需甩掉部分和全部負(fù)荷而要快速調(diào)節(jié)流量時(shí)，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(yīng)的位置.,工作示意圖,執(zhí)行機(jī)構(gòu),Part 3 水輪機(jī),油、水、氣系統(tǒng) 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、冷卻、潤(rùn)滑，調(diào)速系統(tǒng)液壓操作及立式機(jī)組的電站中還有開機(jī)前頂轉(zhuǎn)子之用。 水系統(tǒng) 水系統(tǒng)主要作為水冷式發(fā)電機(jī)的冷卻循環(huán)用水，用冷水來(lái)帶走發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的熱量，防止過(guò)熱和降低損耗。另外還包括消防用水和部分生活用水，一般在尾水取得。 氣系統(tǒng) A 用于開機(jī)之前頂起轉(zhuǎn)子. B 用于機(jī)組檢修和清掃工作 . C 在調(diào)速器系統(tǒng)中創(chuàng)造適合的油氣比例，用于操作和自動(dòng)控制.,Part 3 水輪機(jī),發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)的工作原理（作用） 發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)（構(gòu)成） 發(fā)電機(jī)的基本參數(shù) 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)——轉(zhuǎn)子中由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的按正弦分布的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子三相對(duì)稱繞組——定子三相繞組中產(chǎn)生三相正弦交變電動(dòng)勢(shì)——定子三相繞組與負(fù)載連通后，電路在電動(dòng)勢(shì)的作用下有電流通過(guò)——向負(fù)載輸出電能。,Part 4 發(fā)電機(jī),水輪發(fā)電機(jī)時(shí)指以水輪機(jī)為原動(dòng)機(jī)將水能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)。水流經(jīng)過(guò)水輪機(jī)時(shí)，將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸又帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而輸出。是水電站生產(chǎn)電能的主要?jiǎng)恿υO(shè)備。,水輪發(fā)電機(jī)由水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。它的轉(zhuǎn)子短粗，機(jī)組的起動(dòng)、并網(wǎng)所需時(shí)間較短，運(yùn)行調(diào)度靈活,發(fā)電機(jī),,發(fā)電機(jī)工作原理,交流電的產(chǎn)生,交流電源,頻率的測(cè)量,水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將決定發(fā)出的交流電的頻率，為保證這個(gè)頻率的穩(wěn)定，就必須穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。為了穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，可采用閉環(huán)控制的方式對(duì)原動(dòng)機(jī)（水輪機(jī)）轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，即將發(fā)出的交流電的頻率信號(hào)采樣，并將其反饋到控制水輪機(jī)導(dǎo)葉開合角度的控制系統(tǒng)中，去控制水輪機(jī)的輸出功率，通過(guò)反饋控制原理，就可以讓發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定了。,Part 4 發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)（構(gòu)成）,Part 4 發(fā)電機(jī),機(jī)組的布置形式 水輪發(fā)電機(jī)按軸線位置可分為立式與臥式兩類。 大中型機(jī)組一般采用立式布置，臥式布置通常用于小型發(fā)電機(jī)組和貫流式機(jī)組。 立式水輪發(fā)電機(jī)按導(dǎo)軸承支持方式又分為懸式和傘式兩種。 傘式水輪發(fā)電機(jī)按導(dǎo)軸承位于上下機(jī)架的不同位置又分為普通傘式、半傘式和全傘式。懸式水輪發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性比傘式好，推力軸承小，損耗小，安裝維護(hù)方便，但鋼材耗量多。傘式機(jī)組總高度低，可降低水電站廠房高度。臥式水輪發(fā)電機(jī)一般用于轉(zhuǎn)速大于375r/min的情況，以及一些小容量電站。,立式機(jī)組,臥式機(jī)組,Part 4 發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu),水輪發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子、定子、機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、冷卻器、制動(dòng)器等主要部件組成。定子主要由機(jī)座、鐵芯和繞組等部件組成。定子鐵芯用冷軋硅鋼片疊成，按制造和運(yùn)輸條件可做成整體和分瓣結(jié)構(gòu)。,水輪發(fā)電機(jī)冷卻方式一般采用密閉循環(huán)空氣冷卻。特大容量機(jī)組傾向于以水作為冷卻介質(zhì)，直接冷卻定子。如同時(shí)冷卻定子和轉(zhuǎn)子則為雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)組。,定子部分,轉(zhuǎn)子部分,Part 4 發(fā)電機(jī),水輪發(fā)電機(jī)銘牌上標(biāo)示的主要參數(shù)有型號(hào)、容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速各溫升。標(biāo)示的型號(hào)以定子鐵芯外徑、磁極個(gè)數(shù)及額定容量等用一定的格式排列表示的；而標(biāo)示的容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速和溫升等都是該臺(tái)發(fā)電機(jī)的額定值。即能保證發(fā)電機(jī)正常連續(xù)運(yùn)行的最大限值。 型號(hào)：國(guó)產(chǎn)發(fā)電機(jī)型號(hào)的含義是□□□□-□/□ 其中：第1、2、3個(gè)框?yàn)樾褪剑⊿F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(jī)，SFD為水輪機(jī)-電動(dòng)機(jī)）；第4個(gè)框?yàn)轭~定容量（MW）；第5個(gè)框?yàn)榇艠O個(gè)數(shù)；第6個(gè)框?yàn)槎ㄗ予F芯外徑（cm）。,,水力發(fā)電機(jī)基本參數(shù),Part 4 發(fā)電機(jī),額定電壓：常用符號(hào)Ue表示，系指發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)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(hào)Ie表示，系指發(fā)電機(jī)正常工作連續(xù)運(yùn)行的最大工作電流，即指額定情況下發(fā)電機(jī)以此電流運(yùn)行其溫升不會(huì)超過(guò)允許范圍，其單位是A或KA。 額定功率：常用符號(hào)Pe表示，指發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行情況下輸出的有功功率，單位是KW。 額定轉(zhuǎn)速：常用符號(hào)Ne表示，轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 額定溫升：常用符號(hào)T表示，指發(fā)電機(jī)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(jī)絕緣的等級(jí)以及測(cè)量溫度的方法有關(guān)，我國(guó)規(guī)定的額定冷卻介質(zhì)溫度為40℃。 額定頻率：我國(guó)規(guī)定的額定頻率為50Hz。,Part 4 發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng),勵(lì)磁系統(tǒng)供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的直流電源及其附屬部件，統(tǒng)稱為水輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)是水輪發(fā)電機(jī)的重要組成部分，它的特性好壞直接影響到同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。其主要作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓和無(wú)功功率。具體說(shuō)，在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的主要作用有以下幾種：※保持電壓恒定；※實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行機(jī)組間無(wú)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(shí)限繼電保護(hù)裝置的靈敏性和可靠性；※限制水輪發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)電壓上升；※根據(jù)電力系統(tǒng)需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)同步發(fā)電機(jī)不同的勵(lì)磁控制方式。,由勵(lì)磁系統(tǒng)供給,發(fā)電機(jī),Part 4 發(fā)電機(jī),勵(lì)磁系統(tǒng)外形圖,勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜,勵(lì)磁功率柜,Part 4 發(fā)電機(jī),電氣運(yùn)行知識(shí),電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求 電氣運(yùn)行組織 電氣運(yùn)行技術(shù) 電力調(diào)度 附：典型技術(shù)性問(wèn)答,Part 5 電氣運(yùn)行知識(shí),電力系統(tǒng)的運(yùn)行必須滿足下列基本要求： 保證完成國(guó)家的生產(chǎn)計(jì)劃（發(fā)電量和熱能供應(yīng)），滿足規(guī)定的最大負(fù)荷。 保證供電的可靠性。 保證電能質(zhì)量。電壓和頻率應(yīng)在允許的范圍內(nèi)變化。 保證運(yùn)行的最大經(jīng)濟(jì)性。 保證運(yùn)行人員和設(shè)備的安全。,電力系統(tǒng)運(yùn)行基本要求,什么叫電氣運(yùn)行 系統(tǒng)的運(yùn)行指組成系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)都處于執(zhí)行其功能的狀態(tài)。系統(tǒng)運(yùn)行中，由于電力負(fù)荷的隨機(jī)變化以及外界的各種干擾（如雷擊等）會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓與頻率的波動(dòng)，從而影響系統(tǒng)電能的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電壓崩潰或頻率崩潰。 電氣運(yùn)行的組織 電力系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)的整體，系統(tǒng)中任一個(gè)重要設(shè)備運(yùn)行情況的改變，均將影響整個(gè)電力系統(tǒng)。因此設(shè)置調(diào)度機(jī)構(gòu)和調(diào)度員來(lái)統(tǒng)一指揮電力系統(tǒng)的運(yùn)行；值班調(diào)度員是系統(tǒng)運(yùn)行中技術(shù)上的領(lǐng)導(dǎo)人。他直接對(duì)管轄系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電廠、變電所的運(yùn)行領(lǐng)導(dǎo)人發(fā)布指令。 發(fā)電廠中，燃料、鍋爐、汽機(jī)、化學(xué)和電氣都有值班人員，各班設(shè)有班長(zhǎng)，同一個(gè)值內(nèi)負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)各運(yùn)行班的是值長(zhǎng)（值班工程師）。 電氣運(yùn)行的值班人員有班長(zhǎng)、副班長(zhǎng)、值班電工、廠用值班電工值班員以及副值班員。 電氣運(yùn)行的主要任務(wù) 保證電力生產(chǎn)的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。,電氣運(yùn)行組織,Part 5 電氣運(yùn)行知識(shí),電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài) 系統(tǒng)運(yùn)行分為正常運(yùn)行狀態(tài)與異常運(yùn)行狀態(tài)。其中，正常狀態(tài)又分為安全狀態(tài)和警戒狀態(tài)；異常狀態(tài)又分為緊急狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)。電力系統(tǒng)運(yùn)行包括了所有這些狀態(tài)及其相互間的轉(zhuǎn)移。各種運(yùn)行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移需通過(guò)不同控制手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。 電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線 按種類分為有功和無(wú)功負(fù)荷曲線，按時(shí)間長(zhǎng)短分為日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線，按描述負(fù)荷范圍分為用戶的、地區(qū)的和電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線 電力系統(tǒng)的負(fù)荷 電力系統(tǒng)負(fù)荷是指電力系統(tǒng)所有用電設(shè)備消耗功率的綜合用電負(fù)荷；綜合用電負(fù)荷是指工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、市政生活等各方面消耗的功率之和；供電負(fù)荷是指電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷加上網(wǎng)損，即發(fā)電廠供出的負(fù)荷；發(fā)電負(fù)荷是指供電負(fù)荷再加上發(fā)電廠廠用電就是發(fā)電機(jī)應(yīng)發(fā)出的功率。,電氣運(yùn)行技術(shù),Part 5 電氣運(yùn)行知識(shí),系統(tǒng)調(diào)度 電能生產(chǎn)、供應(yīng)、使用是在瞬間完成的，并需保持平衡。因此，它需要有一個(gè)統(tǒng)一的調(diào)度指揮系統(tǒng)。這一系統(tǒng)實(shí)行分級(jí)調(diào)度、分層控制。其主要工作有： ①預(yù)測(cè)用電負(fù)荷； ②分派發(fā)電任務(wù)，確定運(yùn)行方式，安排運(yùn)行計(jì)劃； ③對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)和安全分析； ④指揮操作，處理事故。完成上述工作的主要工具是電子計(jì)算機(jī)。,電力調(diào)度,Part 5 電氣運(yùn)行知識(shí),一 調(diào)度管理 ⒈調(diào)度管理：調(diào)度業(yè)務(wù)和專業(yè)管理。 ⒉調(diào)度管轄：電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行和操作指揮權(quán)限，簡(jiǎn)稱調(diào)管。 ⒊調(diào)度指令:調(diào)度機(jī)構(gòu)值班調(diào)度員對(duì)其下級(jí)值班調(diào)度員或調(diào)管廠站運(yùn)行值班人員發(fā)布的有關(guān)運(yùn)行和操作的指令。調(diào)度指令包括單項(xiàng)令、綜合令和逐項(xiàng)令。 ⑴單項(xiàng)令：是指值班調(diào)度員下達(dá)的單一項(xiàng)目操作的調(diào)度指令。 ⑵綜合令：是指值班調(diào)度員按照操作目的和要求，用標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)說(shuō)明操作對(duì)象的起始和終結(jié)狀態(tài)以及注意事項(xiàng)的調(diào)度指令。受令人按照綜合令確定的操作規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程，自行擬定具體操作步驟和操作順序，一次性完成所有操作后向發(fā)令人匯報(bào)。 ⑶逐項(xiàng)令：是指值班調(diào)度員根據(jù)一定的邏輯關(guān)系，按照順序下達(dá)的調(diào)度指令。逐項(xiàng)令由一系列單項(xiàng)令組成。 ⒋調(diào)度許可：值班調(diào)度員對(duì)下級(jí)值班調(diào)度員或廠站運(yùn)行值班人員提出的操作申請(qǐng)予以許可（同意）。,Part 5 電氣運(yùn)行知識(shí),二、設(shè)備狀態(tài) ⒈一次設(shè)備狀態(tài) ⑴運(yùn)行：是指設(shè)備或電氣系統(tǒng)帶有電壓，其功能有效。母線、線路、開關(guān)、變壓器、電抗器、電容器及電壓互感器等一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，是指從該設(shè)備電源至受電端的電路接通并有相應(yīng)電壓（無(wú)論是否帶有負(fù)荷），且控制電源、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置按運(yùn)行狀態(tài)投入。開關(guān)的運(yùn)行是指開關(guān)及其兩側(cè)刀閘在合閘位置，開關(guān)與電源相連通。 ⑵備用：是指該設(shè)備已具備運(yùn)行條件，其繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置滿足運(yùn)行要求，開關(guān)的控制、合閘及信號(hào)電源投入，經(jīng)一次合閘操作即可轉(zhuǎn)為運(yùn)行狀態(tài)的狀態(tài)。開關(guān)的熱備用是指開關(guān)本身在分閘位置，兩側(cè)刀閘在合閘位置，二次設(shè)備按要求投入。線路、母線、變壓器、電抗器、電容器等電氣設(shè)備的熱備用是指連接該設(shè)備的各側(cè)均無(wú)安全措施，各側(cè)開關(guān)全部在分閘位置，且至少一個(gè)開關(guān)處于熱備用狀態(tài)，二次設(shè)備按要求投入，一經(jīng)合上該開關(guān)，設(shè)備就轉(zhuǎn)為運(yùn)行。 ⑶退出備用：是指連接該設(shè)備的各側(cè)均無(wú)安全措施，且連接該設(shè)備的各側(cè)均有明顯斷開點(diǎn)或可判斷的斷開點(diǎn)。 ⑷檢修：是指連接該設(shè)備的各側(cè)均有明顯斷開點(diǎn)或可判斷的斷開點(diǎn)，設(shè)備各側(cè)已接地的狀態(tài),Part 5 電氣運(yùn)行知識(shí),⒉二次設(shè)備狀態(tài) ⑴投入：是指其工作電源投入，出口連接片連接到指令回路的狀態(tài)。 ⑵退出（信號(hào)）：是指其工作電源投入，出口連接片斷開時(shí)的狀態(tài)。 ⑶停用：是指其工作電源退出，出口連接片斷開時(shí)的狀態(tài)。,Part 5 電氣運(yùn)行知識(shí),三、倒閘操作常用術(shù)語(yǔ) ⒈常用名詞解釋 ⑴開關(guān)：空氣、多油、少油、六氟化硫等各種類型斷路器的統(tǒng)稱。 ⑵刀閘：各種形式的隔離開關(guān)的統(tǒng)稱。 ⑶接地刀閘：特指與大地連接的隔離開關(guān)，簡(jiǎn)稱地刀。 ⑷合上：是指各種開關(guān)、刀閘、地刀通過(guò)人工操作使其由分閘位置轉(zhuǎn)為合閘位置的操作。 ⑸斷開：是指各種開關(guān)通過(guò)人工操作使其由合閘位置轉(zhuǎn)為分閘位置的操作。,⑹拉開：是指各種刀閘、地刀通過(guò)人工操作使其由合閘位置轉(zhuǎn)為分閘位置的操作。 ⑺跳閘：開關(guān)不經(jīng)操作，由合閘變?yōu)榉珠l，以及由此而導(dǎo)致的設(shè)備退出運(yùn)行狀態(tài)。 ⑻代路：用旁路開關(guān)代替其他開關(guān)運(yùn)行的操作。 ⑼起動(dòng)：繼電保護(hù)裝置或安全自動(dòng)裝置達(dá)到整定值而開始邏輯功能。 ⑽動(dòng)作：繼電保護(hù)裝置或安全自動(dòng)裝置發(fā)出使開關(guān)跳閘的信號(hào)。,Part 5 電氣運(yùn)行知識(shí),解釋物體帶電的現(xiàn)象? 電荷的基本特性? 什么叫交流電? 什么叫磁滯損耗、渦流損耗? 何謂發(fā)電機(jī)的同步？ 什么叫有功功率，什么叫無(wú)功功率？ 干式變壓器著火怎么辦？ 雷電產(chǎn)生幾種效應(yīng)？ 避雷針的保護(hù)范圍和有效高度？ 氧化鋅避雷器的優(yōu)點(diǎn)？ 接地的種類？ 電氣上的地是指什么？,典型技術(shù)性問(wèn)答一,Part 5 電氣運(yùn)行知識(shí),1.電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的定義是什么？ 2.對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求是什么？ 3.何為電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)？ 4.發(fā)電機(jī)的運(yùn)行受哪些條件的約束？發(fā)電機(jī)的運(yùn)行極限有哪些？ 5.架空線路主要有哪幾部份組成？各自的作用是什么？ 6.從變壓器的短路和空載試驗(yàn)中可確定的有哪些變壓器參數(shù)？ 7.什么叫電壓降落、電壓損耗、電壓偏移、電壓調(diào)整及輸電效率？ 8.分裂導(dǎo)線的作用是什么？ 9.環(huán)形網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)功率產(chǎn)生的原因？ 10.什么是備用容量？備用容量的存在形式有哪些？備用容量分為哪幾種？各自的用途是什么？ 11.電力系統(tǒng)中無(wú)功功率電源有哪些？,典型技術(shù)性問(wèn)答二,Thank you,