水力发电原理及水电站概况VIP专享VIP免费

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.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：Pt=ρgVH gt=ρgQH g=9.81QH g( kW )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：P=9.81Q( Hg−Δh)η=9.81QH η=KQH (kW )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，水电机组在承担电力负荷上选择性更为灵活。下面我们先了解一下水电站的运行特点：（1） 水电站的工...