水电站及水电机组的控制.

低水头
（水头：≤50m）
1.3.2根据水工建筑：
河谷蓄能坝式水电站 （需建筑大坝） 径流式水电站 （各季水流变化很小、低坝、库容小） 引水式水电站 （河床坡度陡峭、落差大、低坝） 抽水蓄能电站 （合适的天然水库、近负荷中心）
1.3.3
水轮机的分类
水轮发电机组整体效果图
将水能转变为旋转机械能的水力原动机叫做 水轮机 水轮机分成两种主要类型：
(1) 分类 发电机保护、变压器保护、发变组保护、 母线保护、线路保护、厂用电保护、电抗器保 护等 (2) 作用 迅速切除故障点，保证无故障设备的稳定 运行。 电力系统对保护设备的要求：快速性、选 择性、灵敏性、可靠性。
2.3.2调速系统
(1) 组成部分 电控制柜 机控制柜 油压装置 (2) 作用 并网前：通过控制接力器行程来控制导叶 （浆叶）开度从而控制机组过水流量来改变机 组出力，控制机组的转速（频率）跟踪网频或 标准50HZ 并网后：改变导叶开度在保证频率的基础上 来控制有功功率
2.3.3保护设备
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卧式混流式水轮机
三峡电厂发电机转子起吊
2、水电站介绍
水工建筑物 （大坝、引水隧道、调压井、压力钢管、尾水渠） 主机 （水轮机、发电机） 主要辅助设备 （励磁、调速器、保护、监控、辅机等） 送变电设备 （母线、断路器、隔离刀闸、变压器、GIS等）
2.1水工建筑物
2.1.1大坝
水电站设备及控制
主要内容
发电站分类及及简介
水电站设备介绍
监控系统与各设备关联
水电站机组控制
其他水电站介绍
1.发电厂的分类
1.1 按电厂在电网中承担的任务分类：
基荷电厂 （年工作时间：5000小时以上） 腰荷电厂 （年工作时间： 2000 ~5000小时） 峰荷电厂 （年工作时间：2000小时以下）
（3）设计参数
额定频率 额定电压 额定功率因数（功角） 额定电流 短路电抗 绝缘等级 出线方式 铜损、铁损
2.3辅助设备
2.3.1励磁系统
(1) 组成部分 励磁变（电源点） 功率柜（调节器） 灭磁柜（灭磁开关、灭磁电阻）
(2) 作用 通过可控硅控制励磁电流大小来控制无功功 率（电压） 通过逆变灭磁或直接跳灭磁开关来切断励磁 电流
恒压水轮机 高水头，水头变幅300m~1800m 三大基本组成部件：喷嘴、转轮、机壳
反击式水轮机 分为混流式、轴流式、轴流转浆式、斜流式 水轮机
斜击式水轮机
混流式 水轮机蜗壳
轴流式 水轮机转轮
混流式 水轮机转轮
混流式水轮机
在混流式水轮机中，水流径向进入 导水机构，轴向流出转轮。 使用最广泛，适用的水头范围宽， 单机容量大，多为立式布置。 基本组成部件：蜗壳、座环、导叶、 转轮、尾水管。
（2）设计参数
额定转速： N=（频率*120）/ 磁极数 飞逸转速： 飞逸转速是指水力机组突然甩负荷而调速 机构失效时所达到的转速，飞逸转速的数值为 水斗式水轮机——1.85N 混流式水轮机——1.65N~1.8N 轴流转桨式水轮机——1.9N~2.2N 水轮机效率 工作水头 吸出高程、拐点 水工计算，主机厂家提供。

2个推力轴承，一般一个安装在发电机轴顶部，另 一个在水轮机轴顶部 推力轴承是机组转子、大轴、转轮在运行状态下 的垂直受力部件，在检修时一般用风闸将转子顶住。
（3）冷却和润滑
轴承的正常冷却，由加压循环水来完成； 轴承的润滑有两种方法：一种为转速在额定转 速的10%之内时，高压油顶起转子0.05~0.07mm， 形成油膜；另一种为启动之前，用制动闸将转 子顶起6mm约3min，形成油膜。 发电机的冷却——消除定子、转子内铜损、铁 损的所产生的热量，一般采用密封循环的空气 冷却系统或水冷却系统来完成。


冲击式水轮机
反击式水轮机

冲击式水轮机 利用水流的动能做功的水轮机为冲击 式水轮机。以水斗式水轮机为代表，主 要应用在高水头小容量电站。 反击式水轮机 利用水流的势能与动能做功的水轮机 为反击式水轮机。分为混流式、轴流式、 轴流转浆式、斜流式水轮机，按其结构 还可分为定桨式和转桨式

水斗式水轮机

1.2 按电厂的能量来源和工作方式分类：


以煤为燃料的火力发电厂
燃气发电厂


燃油发电厂
水力发电厂


抽水蓄能电厂
空气压缩蓄能电厂 其他能源电厂（原子能、太阳能、风 能、地热、潮汐等）
1.3 水力发电厂分类
1.3.1根据工作水头分类：
高水头 中水头 （水头：≥250m） （水头：50m〜250m）
土石坝，又可分为土坝和堆石坝 混凝土重力坝或砌石重力坝 混凝土拱坝 混凝土支墩坝 溢流坝
2.1.2

引水隧道
有压隧道（圆形） 无压隧道（马蹄型）
2.1.3 2.1.4
调压井（调压池） 压力钢管
引水隧道较长，机组快速停机产生严重 的水锤效应，通过调压井释放压力 水轮机主阀门前至调压井或隧洞或水库 的金属管道
轴流式水轮机
轴流式水轮机 —水流为轴向流动的反击式型水轮机。 在轴流式水轮机中，水流径向进入导叶，轴向 进入和流出转轮。应用于低水头电站。
斜流式水轮机
斜流式水轮机 —流道与轴线斜交，转轮叶片能够转动的水 轮机。造价高，结构复杂，应用较少。

贯流式水轮机
贯流式水轮机 —贯流式水轮机中，水流沿轴向流进 导叶和转轮。 贯流式水轮机有多种结构，使用最 多的是灯泡式水轮机 ，特别适用于水头 为3～20米的低水头电站 。
2.2.2
发电机wk.baidu.com
（ 1） 组成 水轮发电机为三相交流同步发电机，包括以下 部件： 定子——安装枢绕组 转子——安装磁极，直流电流励磁 轴承——推力轴承、导轴承。
(2) 立式混流式水轮机推力导轴承的安装位置： 1个推力轴承，一般安装在发电机转子下部，有时 在水轮机蜗壳以上或转子上部
2.1.4
尾水系统
椎管、肘管、扩散段
2.2 水电站的主机 2.2.1 水轮机
（ 1） 组成 水轮机包括以下部件： 转轮（转轮叶片） 窝壳（导水机构） 座环（导叶的固定装置） 导叶（活动导叶、固定导叶，控制流量设备） 顶盖（水轮机室基础密封） 轴承（水导、下导、上导、推力，支撑设备） 密封（工作密封、检修密封） 其他（底环、控制环、接力器等）