水电站及水电机组的控制

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1、水电站及水电机组的控制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）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原子能电厂压缩空气的蓄能电厂非常规能源电厂（如：太阳能、潮汐能、风能、地热能等）2水力发电厂2.1水电站的组成水库大坝厂房输水管道系统尾水系统开关站输电线路2.2  水电站的分类(1)   根据工作水头分类：高水头（水头：≥250m）中水头（水头：50m〜250m）低水头（水

2、头：≤50m）(2)   还可以分为：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）抽水蓄能电站潮汐电站2.3水轮机的分类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：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恒压水轮机高水头，水头变幅300m~

3、1800m三大基本组成部件：喷嘴、转轮、机壳斜击式水轮机混流式水轮机蜗壳轴流式水轮机转轮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。推力导轴承的安装位置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

4、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。卧式混流式水轮机三峡电厂发电机转子起吊2.4水电站的电气设备2.4.1水轮发电机（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）冷却和润滑轴承的正常冷却，由加压循环水来完成

5、；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。（3）设计参数同步转速：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发电机功率：P=Г3UIcosΦ2.4.2变压器一般机组的发

6、电电压为6KV~20KV，但在远距离传输中，为尽量减少线路损耗，传输电压可达到500KV以上。所以需用变压器将发电机的输出电压升高到输送电压，水电站的主变压器一般多为升压变。变压器的冷却系统通过油泵或风扇来降低变压器油的温度，有时在油箱内设水管，冷却水循环散热。2.4.3开关设备（1）断路器断路器的工作特性：断开时必须采用绝缘油或SF6气体或真空来熄灭断路器触点产生的电弧。断路器根据灭弧介质分类：多油断路器、少油断路器、空气灭弧断路器多油断路器——灭弧油、绝缘油油量很多少油断路器——陶瓷断流器，减少了绝缘油空气灭弧断路器——采用高压气体，吹掉电离介质隔离开关的工作特性：在

7、断路器断开回路之后系统处于无电流状态才可进行操作。隔离开关不存在切断或接通电源的能力。（2）隔离开关（3）隔离开关与断路器之间操作闭锁关系分操作：先分断路器，再分隔离开关合操作：先合隔离开关，再合断路器（4）母线连接发电机和变压器的回路2.4.4变电站变电站的设备组成：输入线输出线母线变压器高低压开关设备和避雷器继电器、测量仪表、电流电压互感器、熔断器、接地系统载波通讯2.4.5辅助设备辅助设备组成：油压装置励磁系统空压机技术供水排水泵上游闸门蝶阀润滑油泵变频器卷扬机轴承油冷却器厂用变、主变冷却器2.5低水头电站灯泡式布置全贯