水电站及水电机组的控制.pptx
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1、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第1页/共80页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)第2页/共80页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 输电线路第3页/共80页 2.22.2 水电站的分类 (1)(1)根据工作水头分类:高水头 (水头:250m)中水头 (水头:50m250m)低水头 (水头:50m)第4页/共80页(2)(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)第5页/共80页引水式水电站
2、 (河床坡度陡峭、落差大、低坝)抽水蓄能电站潮汐电站第6页/共80页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第7页/共80页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第8页/共80页水斗式水轮机恒压水轮机高水头,水头变幅300m1800m三大基本组成部件:喷嘴、转轮、机壳第9页/共80页斜击式水轮机混流式水轮机蜗壳轴流式水轮机转轮
3、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第10页/共80页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。第11页/共80页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第12页/共80页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
4、站。第13页/共80页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。第14页/共80页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320米的低水头电站。第15页/共80页卧式混流式水轮机三峡电厂发电机转子起吊第16页/共80页2.4水电站的电气设备水轮发电机(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。第17页/共80页(2 2)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
5、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0.050.07mm,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。第18页/共80页(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1.65N1.8N轴流转桨式水轮机1.9N2.2N发电机功率:P=3UIcos第19页/共80页变压器一般机组的发电电压为6KV20KV,但在远距离传输
6、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。第20页/共80页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。第21页/共80页开关设备(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、空气灭弧断路器第22页/共80页多油断路器灭弧油、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,吹掉电离介质第23页/共80页隔离开关的工作特性:在断路器断开回
7、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)隔离开关第24页/共80页(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,再合断路器第25页/共80页(4 4)母线 连接发电机和变压器的回路第26页/共80页第27页/共80页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、接地系统载波通讯第28页/共80页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、主变冷却器第29页/共80页2.5 2.5
8、低水头电站灯泡式布置全贯流式布置(直流式)半贯流式布置(轴伸式)第30页/共80页2.6潮汐发电单向运行(落潮时发电)双向运行(涨落潮均发电)抽水蓄能(发电+抽水)第31页/共80页2.7抽水蓄能电站抽水蓄能电站的分类按调节周期分类:日调节;月调节;年调节按入流情况分类:纯抽水蓄能型;混合型第32页/共80页抽水蓄能电站的典型布置第33页/共80页抽水蓄能电站的运行(1)抽水蓄能电站的运行在用电低谷时段,机组作为水泵运行而把水抽到上游水库,把能量储存起来;在峰荷时段内,再把上述储存的水用来发电。(2)抽水蓄能电站在电网中的作用一方面,低谷负荷时段改善了热电站的负荷率,有利于电网;另一方面,降低
9、热电站发峰荷出力的要求,设计容量可以降低。第34页/共80页抽水蓄能电站的发展(1)早期:设置4种设备,即水轮机、发电机、水泵和电动机(2)后来:发电机和电动机能结合成为电动发电机,形成串列机组安装在公共轴上:电机水轮机水泵(3)现在:水泵和水轮机结合成可递式水泵水轮机,从而形成二元机组:电动发电机和水泵水轮机第35页/共80页机组的布置串列机组的布置:卧式水轮机电机水泵立式电机水轮水泵二元机组:几乎全是立式第36页/共80页二元机组抽水运行的启动小型电机启动法只有一对磁极,同步转速比主电动发电机大,容量相当于主电动发电机的5%10%。降低电压启动法(异步)电压降低50%65%,启动功率降至8
10、0%左右,一般采用主回路串联电抗器或主变抽头来降压降低周波启动法(同步)采用静态双向离子变频器(SFC)第37页/共80页背靠背启动法一台机组做发电运行,输出电流供给另一台机组。然后两台机组同时加速到同步转速,并使第二台机组并网作电动机运行。第38页/共80页与背靠背同步启动相似,只是开始时两者均不投励磁,抽水机组以感应电动机方式启动,先使发电机启动并升速到50%80%ne,使发电机与抽水机组连接起来,然后投发电机励磁,此时发电机减速,电动机升速达到平衡时,电动机投励磁,两机同步升速,其后过程同背靠背启动。半同步启动第39页/共80页全压异步启动以全电压方式将机组启动,机组以感应电动机方式升速
11、到额定转速附近,然后加励磁,机组被接入同步。第40页/共80页2.8坝、闸门和阀门坝的类型土石坝,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第41页/共80页闸门的用途和类型闸门的用途:调节具有自由水面的水流闸门的类型进水口闸门:矩形闸门,圆筒形闸门尾水闸门:矩形闸门,叠梁闸门溢洪闸门:平板闸门(滚轮式闸门),弧形闸门(扇形闸门)检修闸门:矩形闸门,叠梁闸门第42页/共80页阀门的用途和类型阀门的用途调节压力钢管和管道中的承压水流阀门的类型关闭阀:球阀;蝴蝶阀;筒阀调节阀:针阀;管阀;空注阀消散阀:锥形消散阀;降能消散阀第43页/共80页3水电机组的控制3.1机组
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