水力发电原理及水电站设备简介VIP专享

1 / 45 水力发电原理及水电站概况 本课程主要内容为介绍水力发电的基本原理，以及概述性地介绍水电站各组成系统的设备的类型、作用。主要是让读者从总体上了解水电站是如何实现水能转化为电能？实现这个过程需要哪些设备的支撑？这些设备的具体分工是如何的？由于本课程为总体性概述，因此对于具体设备的工作原理和内部结构则不作具体性的阐述，若读者对这些问题感兴趣，可以参考其他水力专业性书籍。 一. 水力发电基本原理及水电站在电力系统中的工作方式 1. 水力发电基本原理 水力发电过程其实就是一个能量转换的过程。通过在天然的河流上，修建水工建筑物，集中水头，然后通过引水道将高位的水引导到低位置的水轮机，使水能转变为旋转机械能，带动与水轮机同轴的发电机发电，从而实现从水能到电能的转换。发电机发出的电再通过输电线路送往用户，形成整个水力发电到用电的过程。 如图1-1 所示，高处水库中的水体具有较大的势能，当水体经由压力管道流进 安 装 在水电站厂 房内的水轮机而排 至 水电站的下 游 时 ，水流带动水轮机的转轮旋转，使得 水动能转变为旋转的机械能，水轮机带动同轴的发电机转子 切 割 磁 力线，在发电机的定 子 绕 组上产 生 感应 电动势，当定 子 绕 组与外 电路接 通时 ，发电机就向 外 供电了。如此，水轮机的选 择 机械能就通过发电机转变为电能。 2 / 45 2. 水电站的出力和发电量的计算 水电站在某时刻输出的功率，称为水电站在该时刻的出力。水电站的理论出力公式如下： )(81.9kWQHgQHtgVHPgggt 上式中的Q 为水轮机的引用流量，Hg 为水电站上、下游的高程差，称为水电站的毛水头。 水电站的实际出力公式如下： )(81.9)(81.9kWKQHQHhHQPg 上式中H称为水轮机的工作水头，△h 为水头损失；η为水轮发电机组的总效率；K=水电站的出力系数，对于大中型水电站，K 值可取为8.0～8.5，对于小型水电站，K 值一般取为6.5～8.0。 3. 水电站的运行特点 目前，在我国的电力系统中，主要是火电厂与水电站以及少数的核电厂、风力发电厂、地热能发电厂联合工作。为了使得各类电厂合理分担电力系统的负荷，各种类型的电厂在电力系统中承担着不尽相同的作用。以下图 2-1 为电力系统日负荷曲线图： 一般来说，由于火电和核电机组在机组性能上的特点，它们一般在电力系统中主要承担基荷和腰荷的负荷，而结合水电机组的特点以及不同的季节，...