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水电站发电原理简介

  水力发电基本生产过程

  水力发电是利用江河水流在高处处低处之间存在的位能进行发电。它的基本过程是:从河流较高处或水库内引水,利用水的压力或流速冲动水轮机旋转,将水能转变为机械能,通过水轮机的水流到河流的较低处或水库下游;水轮机再带动发电机旋转,将机械能转变成电能,然后经升压变压器的送电线,将电能送到负荷中心,降压后供给工农业和居民用电需要。


  水电站的分类
  水电站分为以下几种类型:
  1、坝库式水电站;
  2、引水式水电站;
  3、水库引水式水电站;
  4、径流式水电站;
  5、抽水蓄能电站;
  6、潮汐电站;


  1、坝库式水电站(或称堤坝式、蓄水式)
  原理:在河道中拦河筑坝建水库,有两个作用:
  1)拥高水位,集中落差;
  2)形成水库,调节径流,使其适应用电要求,并取得防洪、灌溉、航运、给水、渔业、游览等综合利益。
  发电厂房一般设在坝体的下游,有的设在坝内。
  简图如下一页图示:


坝库式水电站原理简图

 

  2、引水式水电站

  这种水电站建在河流比降较陡的河段或大河湾处,在河段上游筑坝引水,用引水渠道、隧洞、压力水管等将水引到河段下游,用集中落差发电。这种水电站大都为高水头水电站。

  简图如下页图示:


引水式水电站原理简图

 

  3、水库引水式水电站(或称混合式)

  由拦河坝和引水道共同集中落差,并由水库调节径流。原理简图如下:

 

 

  4、径流式水电站

  在河道中拦河筑低坝或闸,建低水头电站,无调节库容,靠天然径流发电,或仅有少量调节库容,进行日或周调节。有的发电厂房也用来挡水,作为拦河坝的一部分。有的为了减少坝的高度的水库淹没损失,结合渠道引水以集中落差。

  原理简图如下:


径流式水电站原理简图

 

  抽水蓄能电站

  抽水蓄能电站设有上下两座水库,用压力隧道夺力水管相连。利用电力系统中深夜低谷负荷时和节假日的多余电能,从下库抽水蓄存上库,待高峰负荷时从上库放水至下库进行发电,起到调峰的作用。


  不利用天然流量发电的,是纯抽水蓄能电站。


  上水库位于河流上,也可利用天然流量发电,即常规水电站结合抽水蓄能的,称为混合式抽水蓄能电站。


  6、潮汐电站

  利用海洋的潮汐落差发电。在海湾口门处筑坝建水库,将海湾与外海隔开,涨潮时内高外低,都可利用发电。


  介绍几种水电站重要设备
   水工建筑物
   水轮机发电机组


  水工建筑物
   挡水建筑物

  用以拦截水流,拥高水位,形成水库。如拦河坝、水闸等
   泄洪建筑物
  用以排泄大洪水,以保河坝安全。如溢流坝、河岸溢洪道、泄洪孔泄洪隧洞以及消能设施
   发电用专门建筑物
  如进水口、引水建筑物、发电厂房、尾水渠、开关站等
   其它专门建筑物
  如用天灌溉的进水闸、输水孔,用于航道的船闸等


  挡水建筑物----拦河坝
  拦河坝:用来挡水的挡水建筑物。
  按筑坝材料分为---土坝、堆石坝、浆砌石坝、混凝土坝、混合材料坝。其中浆砌石坝、混凝土坝
  按结构特点又可分:为重力坝、拱坝、支墩坝、土石坝。


  泄洪建筑物
  泄洪建筑物要通过水库需要泄放的最大洪水,以保大坝安全,它有以下几种形式:
  1、溢流坝:结合坝体建筑的一种表面泄洪建筑物。通常在坝顶附近设置溢流口用控制闸门。
  2、河岸溢洪道:布置在坝外河岸的一种泄洪建筑物。
  3、坝身泄洪孔:坝身泄洪孔设在重力坝、拱坝和支墩坝的水面以下较深处。有的深孔作为排沙和放空水库用。
  4、其它泄洪建筑物:泄洪管道、泄洪隧洞、泄洪闸门等。
  5 消能设施:在泄洪建筑物出口设置消除泄放水注巨大能量的设施,如:护坦、消力池、消力墩、跳流鼻坎等。


  发电厂专门建筑物
  进水口:引水发电的进水口要设闸控制,闸前设拦污栅挡住杂物。坝库式水电站的进水口设在死水位以下的泥沙淤积面上。引水式水电站的进水口要设沉沙池。
  引水建筑物:当发电厂房紧靠在坝体下游时,进水口可接上压力水管直接引至厂房。当发电厂房远离进水口时,要经过渠道、无压洞、压力洞或管道引水,并设调节器压塔(室)或前池进行调压,再经压力引水管引至厂房。
  发电厂房:用于安装发电设备的建筑物。
  尾水渠:使水轮机做功后的排水流水通畅,排回原河道内。
  开关站:水轮发电机发出的低奢电流,经变压器升压后通过开关设备由高压送电线送出。


  水轮机发电机组
  水轮机发电机组由水轮机和水轮发电机构成
  水轮机:水轮机是一种将水能转换为机械能的机器。
  水轮发电机:将水轮机的机械能转化为电能的机器。与汽轮发电机相比,有转速较低、磁极数较多、结构尺寸和重量较大、一般采用竖轴等特点。


水轮机结构剖面图

 

水电厂厂房图


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