水电站考试复习题.doc

第一部分一、 水力发电的几个要素1) N 水电站装机容量或水轮机的功率2) Q 通过水轮机的流量3) H 水轮机的水头 4) 水轮机的效率二、 水力发电特点优点：1) 不耗燃料，成本低廉2) 水火互济，调峰灵活3) 综合利用，多方得益4) 取之不尽，用之不竭5) 环境优美，能源洁净三、 水力发电特点缺点：1) 受自然条件限制；2) 一次性投资大，移民多，工期长；3) 事故后果严重；4) 大型工程对环境、生态影响较大。四、 我国水电开发有三大特点： 成绩很大。突出表现在以下三方面：1) 水电装机容量跃居世界第一。2) 水电建设技术已具世界水平。3) 初步建立了适应市场经济的、有中国特色的水电开发和建设机制。 五、 我国水电开发的困难制约水电发展的五个问题 生态环境问题 上网电价 法律法规还不健全 移民问题 地震问题六、 水电站的基本类型1) 按调节能力分成： 无调节水电站、有调节水电站2) 按水电站的组成建筑物及特征分为：坝式、河床式、引水式电站七、 坝式水电站其特点：1) 水头取决于坝高。2) 引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分，综合利用效益高。3) 投资大，工期长。4) 适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。 八、 坝后式水电站特点1) 当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水。2) 坝后式水电站一般修建在河流的中上游。3) 库容较大，调节性能好。如为土坝，可修建河岸式电站。九、 (二)、河床式电站特点1) 一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。2) 适用水头：大中型：25米以下，小型：810米以下。3) 厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也有抗滑稳定问题；4) 厂房高度取决于水头的高低。5) 引用流量大、水头低。注：厂房本身起挡水作用是河床式电站的主要特征。十、 引水式水电站特点用引水道集中水头的电站称为引水式水电站. 水头相对较高，目前最大水头已达2000米以上。. 引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较低，综合利用价值较差。. 电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小，单位造价较低。. 适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。a) 无压引水电站引水建筑物是无压的: 渠道或无压隧洞主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠(洞)，日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾水渠。b) 有压引水式电站引水建筑物是有压的：主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。十一、 抽水蓄能电站1) 抽水蓄能：系统负荷低时，利用系统多余的电能带动泵站机组将下库的水抽到上库(电动机+水泵)， 以水的势能形式贮存起来；2) 放水发电：系统负荷高时，将上库的水放下来推动水轮发电机组(水轮机+发电机)发电，以补充系统中电能的不足。 十二、 潮汐电站 1) 潮汐：潮汐现象是海水因受日月引力而产生的周期性升降运动，即海水的潮涨潮落。 2) 潮汐发电原理：利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能（发电）的过程。第二部分一、 水轮机主要类型1) 反击式水轮机 (reaction water turbine) . 定义：利用水流的势能和动能做功的水轮机. 特征：转轮的叶片为空间扭曲面，流过转轮的水流是连续的，而且在同一时间内，所有转轮叶片之间的流道都有水流通过，水流充满转轮室。. 反击式水轮机原理水流通过转轮叶片时，水流流速的大小、方向均发生变化，因此动量也发生了改变，水流产生反作用力，作用与每个转轮叶片，使转轮产生旋转力矩，从而做功。 一) 混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。. 适用范围：H=30-450 m , 最高水头已接近700米，单机容量：几万kW-几十万kW. 特点：适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用高水头小流量电站。. 三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量70万kW。是世界上单机容量最大的机组。二) 轴流式：. 特点：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。. 适用于大流量、低水头。一般水头在50m以下。 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。高效率区较小，适用于水头变化不大的小型电站。 轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节（导叶开度、叶片角度)。适用于大型水电站。 三) 斜流式：水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随工况变化而转动，高效率区广。 四) 贯流式：水轮机的主轴装置成水平或倾斜。不设蜗壳，水流直贯转轮。水流由管道进口到尾水管出口都是轴向的。H20m，小型河床电站。 贯流式机组分类. 全贯流式：发电机转子安装在水轮机转轮外缘，其密封困难，现在较少使用。. 半贯流式：. 灯泡贯流式：发电机组安装在密闭的灯泡体内，使用较广泛，机组结构紧凑，流道形状平直，水力效率高。. 轴伸式贯流机组：发电机安装在外面，水轮机轴伸出到尾水管外面。. 竖井式贯流机组：发电机安装在竖井内。 2) 冲击式水轮机. 定义：利用水流的动能来做功的水轮机. 特征：由喷管和转轮组成。. 原理：水流以自由水流的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流动能(V方向、大小改变)产生旋转力矩使转轮转动。在同一时刻内，水流只冲击着转轮的一部分，而不是全部。不适宜调峰运行。. 适用：水头高，流量小，多用于400m以上，最高接近2000m。水斗: 特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功。a) 斜击式：由喷嘴出来的射流沿圆周斜向冲击转轮上的水斗。b) 双击式：水流两次冲击转轮。c) 斜击、双击水轮机构造简单，效率低，用于小型电站。 二、 水轮机的基本构造. 反击式水轮机的主要组成部件：a) 进水(引水)部件蜗壳：使水流均匀、旋转，以最小水头损失送入转轮室。b) 导水机构（导叶及控制设备)：控制工况。c) 转轮（工作核心)：能量转换，决定水轮机的尺寸、性能、结构。d) 泄水部件(尾水管)：回收能量、排水至下游。. 冲击式水轮机的主要组成部件：喷管，转轮，折流器，机壳，射流制动器等组成。 . 尾水管 作用：引导水流进入下游河道，并回收部分动能和势能。 三、 水轮机的型号及标称直径反击式水轮机的型号 （由三部分组成）. HL240 LJ 410混流式水轮机，型号240（比转速)，立轴，金属蜗壳，转轮直径为410cm. ZZ440 LH 430轴流转浆式水轮机，型号440，立轴，混凝土蜗壳，转轮直径430cm 冲击式水轮机的型号. 2CJ30W 120/210 转轮型号为20，水斗式水轮机，卧轴，一根轴上装设两个转轮，转轮直径为120cm, 每个转轮两个喷嘴，设计射流直径为10cm。 . GZ440WP750：表示贯流转浆式水轮机，转轮型号440，卧轴，灯泡式机组，转轮标称直径750cm。. SJ40W50/40：表示双击式水轮机，转轮型号40，卧轴布置，转轮标称直径50cm，转轮轴向长度40cm。. XLNLJ300：表示斜流可逆式水泵水轮机，转轮型号200，立轴布置，金属蜗壳，转轮标称直径300cm。第三部分一、 水轮机的效率 水轮机的能量损失导致N Ns ，效率2L/c，则开度变化结束之前水库反射波已经回到阀门处，阀门处的水锤压力由向上游传播的F波和向下游传播的f波相叠加而成称为间接水锤。六、 减小水锤压强的措施. 缩短压力管道的长度. 减小压力管道中的流速. 延长机组的有效关闭时间. 选择合理的调节规律v 中低水头电站：最大水锤压强常出现在调节过程终了，水轮机导叶可采取先快后慢的关闭规律，以提高开始阶段的水锤压强，降低终了阶段的水锤值；七、 调压室的功用. 反射水锤波。基本上避免了(或减小)压力管道传来的水锤波进入压力引水道。. 减小了水锤压力(压力管道及厂房过水部分)。缩短了压力管道的长度. 改善机组在负荷变化时的运行条件。 八、 调压室的基本要求. 尽量靠近厂房，以缩短压力管道的长度。. 应有自由水表面和足够的底面积，以保证水锤波的充分反射；. 调压室的工作必须是稳定的。负荷变化时，引水道及调压室水体的波动应该迅速衰减；. 正常运行时，水流经过调压室底部造成的水头损失要小。. 结构安全可靠，施工简单方便，经济合理。九、 研究调压室水位波动的目的：. 确定调压室中可能出现的最高和最低涌波水位及其变化过程，以确定调压室的高度、布置高程和引水 道的设计内水压力。. 根据水位波动稳定的要求，确定调压室所需的最小断面面积。十、 调压室的布置方式和类型1. 调压室的布置方式. 上游调压室( 引水调压室). 下游调压室(尾水调压室). 上下游双调压室系统. 上游双调压室系统2. 调压室的基本类型 . 简单式调压室. 阻抗式调压室. 双室式调压室. 溢流式调压室. 差动式调压室. 气垫式或半气垫式调压室第五部分一、 水电站厂房的任务1. 将水电站的主要机电设备集中布置在一起，使其具有良好的运行、管理、安装、检修等条件。2. 布置各种辅助设备，保证机组安全经济运行，保证发电质量。3. 布置必要的值班场所，为运行人员提供良好的工作环境。二、 水电站厂房的组成及划分1. 从设备布置和运行要求的空间划分. 主厂房。安装水轮发电机组和各种辅助设备，是水电站厂房的主要组成部分。. 副厂房。安置各种运行控制和检修管理设备的房间及运行管理人员工作和生活用房。. 主变压器场。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。 . 开关站。一般布置在户外，装设高压开关、高压母线和保护设施，高压输电线由此将电能输送给电力用户。主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，一般称为厂区枢纽。2从设备组成的系统划分 . 水流系统。. 电流系统。. 电气控制设备系统。. 机械控制设备系统。. 辅助设备系统。 3、 从水电站厂房的结构组成划分 三、 水轮发电机. 悬挂式发电机 推力轴承位于转子上方，支承在上机架上。. 伞式发电机 推力轴承位于转子下方，设在下机架上四、 发电机的励磁系统作用：向发电机转子供给形成磁场的直流电源。有直流电机励磁和可控硅整流励磁两种。五、 发电机的支承结构(机座或机墩). 机座作用：将发电机支承在预定位置上，并为机组的运行、维护、安装和检修创造条件。. 要求：具有足够的强度和刚度，具有良好的抗振性能。1. 常见的机座形式. 圆筒式机座：. 框架式机座：. 块体机座：. 钢机座：. 平行墙式：六、 发电机的布置型式. 定子外露式：. 上机架埋入式. 定子埋入式七、 主厂房的布置原则. 尽量靠近厂房，以缩短昂贵的发电机电压母线长度，减小电能损失和故障机会，并满足防火、防爆、防雷、防水雾和通风冷却的要求，安全可靠；. 尽量与安装间在同一高程上，便于主变压器的运输、安装和利用轨道推进厂房的安装间进行检修；. 变压器的运输和高压侧出线要方便，且变压器之间要留必要空间。. 高程应高于下游最高洪水位，且四周设置排水沟。