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1、电力组成及水资源的开发利用水电厂形式水电厂的生产流程 一、乌江渡发电厂概况 1一号厂概况 乌江渡发电厂是我国在卡斯特岩容地区兴建的第一座高坝水电站，大坝为拱型重力坝 结构，坝高 165m，坝长：395m ，最大坝底宽度：119.5m，泻洪设施：6 个溢洪表孔、左 右岸 2个泄洪洞。水库库容 21.4亿 m3, 调节库容 13.5亿 m3，水库属不完全年调节水库； 正常高水位 760.00m ，#1机取水口高程 683m，#2、#3 机取水口高程 700m；死水位 720.00m，厂房为坝后河床式封闭厂房。电站于 1970年 5月 7日正式兴建，1979年 12月 首台机组投产发电，1982年
2、11月工程完建。工程装机 3210 MW，设计多年平均发电量 33.4亿 kWh。2003年至 2005年，利用枯期将原有三台 210MW 机组分别增容改造为 250WM。 2.二号厂概况 随着国家“西部大开发，西电东送”政策的实施，2000年，乌江渡发电厂实施了扩建 工程，扩建工程于 2000年 11月 8日正式开工建设，发电厂房布置在原大坝左岸山体内， 地下式厂房。2003年 8月首台机组投产发电，同年实现两台机组顺利投产发电，装机容量 2250MW 机组。设计年发电量 6.4 亿 kWh。 至此乌江渡发电厂总装机容量达 1250WM（5250MW） ，成为贵州电网首个百万级水电厂， 设计
3、多年平均发电量 40.56亿 kWh。 3.主系统与电网连接方式 乌江渡发电厂主系统为“两厂两网”接线方式，一号厂 110kV 六回出线； 220kV 有 三回出线，江盘 201线路、江阳、回 205、206线路通过开阳变或江盘线通过盘脚变、 息烽变并入贵州主网。二号厂有 220kV 三回出线，江南、回线路通过南白变、鸭 溪变并入贵州主网。 二、电力系统的构成及其功能 电力系统由发电机、变压器、输电线路和用电设备构成的电能的生产输送、分配和消耗的 一整体。 1、电力系统的构成 通常将发电厂、变电站（所） 、电力线路及用户连接起来构成的整体，称为电力系统，如下 图。 电力线路，是电能输送的通道和
4、载体。一般按其功能将电力线路划分为输电线路和配电线路。 输电通常指的是将发电厂或发电基地（包括若干电厂）发出的电能输送到消费电能 的地区，又称负荷中心，或者将一个电网的电能输送到另一个电网，实现电网互联， 构成互联电网。 配电通常是指从降压变电站（所）将电能分配给各个用户。 输电线路通常指35kV及以上电压等级的电力线路，而35kV以下电压等级的电力线路 常称为配电线路，前者构成输电网络，后者构成配电网络。 2、输电网络的功能 输电网络的功能是输送电能。 “输电”的具体体现，是在特定地区范围内的将发电、输配电和用电设备等电力设备 互相联结构成一个完整的系统，适当的“系统互联”有如下好处： 更经
5、济合理地开发一次能源，优化电能资源配置，实现水、火电资源的优势互补 利用负荷的不同时性，可提高发电机组的利用率，减少总的装机容量 检修和紧急事故备用互助支援、减少备用发电容量 提高电网运行的可靠性和供电质量 3、输电通路 输电的通路由电力线路、变配电设备构成。 输电线路从结构可分为架空线路和电缆线路两类。 构成架空输配电线路的主要部件有:导线、避雷线（简称避雷线） 、金具、绝缘子、 杆塔、拉线和基础、接地装置等。 4、电网电能质量标准 随着国民经济和科学技术的蓬勃发展，冶金、化学等现代化大工业和电气化铁路的发 展，电网负荷加大，电力系统中的非线性负荷(硅整流设备、电解设备、电力机车)及冲击 性
6、、波动性负荷(电弧炉、轧钢机、电力机车运行)使得电网发生波形畸变(谐波)、电压波动、 闪变、三相不平衡，非对称性(负序)和负荷波动性日趋严重。电能质量的下降严重地影响 了供用电设备的安全、经济运行，降低了人民的生活质量。所以在世界各国都十分重视电 能质量的管理。 量电能质量的主要指标是电网频率和电压质量。频率质量指标为频率允许偏差；电压 质量指标包括允许电压偏差、允许波形畸变率(谐波)、三相电压允许不平衡度以及允许电 压波动和闪变。国家技术监督局已公布了上述电能质量的五个国家标准。 电网频率 我国电力系统的标称频率为 50Hz ，GBT15945-1995电能质量一电力系统频 率允许偏差中规定
7、：电力系统正常频率偏差允许值为0.2Hz，当系统容量较小时，偏差 值可放宽到0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。在全国供用电规则中规定“ 供电局供电频率的允许偏差：电网容量在 300万千瓦及以上者为0.2HZ；电网容量在 300 万千瓦以下者，为0.5HZ。实际运行中，从全国各大电力系统运行看都保持在不大于 0.1HZ 范围内。 三、水利枢纽及水工建筑物.水利枢纽及其组成在开发利用水资源时，要使它同时能为国民经济有关部部门服务，就必须采取工程措施， 修建不同类型的水工建筑物，这些水工建筑物有机地布置在一起，控制水流，协调工作， 称为水工建筑物枢纽。专为发电或主要为发电而建造的水工建筑
8、物枢纽，称为水利枢 纽，或称水电厂水利枢纽。为满足综合利用效益而建造的枢纽，常难以区分主要的和 次要的用水部门，则统称为水利枢纽。由于各水电厂的总体布局及其水工建筑物的组成、类型、规模、构造和建筑材料等都和水电厂的任务及当地的水文、地质、地形等条件有关，因而各水电厂的水工建 筑物是不尽相同的，但一般说来，水电厂水利枢纽由以下几种建筑物组成：(1)挡水建筑物坝；(2)泄水建筑物溢洪道、泄水孔；(3)闸门；(4)用水建筑物水电站进水引水建筑物和厂房。此外，还可能有某些专门的为水利部门服务的建筑物，如通航建筑物、筏运建筑物、 过鱼建筑物和排沙建筑物等。 .水电厂的水工建筑物 1挡水建筑物坝拦截河川水
9、流的挡水建筑物是水利枢纽中的主要水工建筑物之一。最常见的挡水 建筑物是坝，又称拦河坝。坝的作用是拦截水流、抬高水位、形成水库，造成上下游 之间的水位差，使其具备水力发电的基本条件。在有调节库容的坝式水电站上，坝同 时 实现集中河段落差和调节河中流量的双重作用，不仅为发电部门服务，同时也为防汛、 灌溉、航运、给水等部门服务。坝的式样很多，可根据不同的角度划分其基本类型。(1)按筑坝的材料分类，有土坝、堆石坝、混凝土坝和钢筋混凝土坝等。(2)按坝的受力情况和结构特点分类，有重力坝、拱坝和支墩坝三种类型。 (3)按坝过水方式，可分为非溢流和溢流两种类型。2泄水建筑物泄水建筑物的主要作用是宣泄洪水，故
10、又称泄洪建筑物。它可防止洪水漫顶，确 保大坝安全，是水利枢纽中不可少的主要建筑物。有的泄水建筑物还可以用来放空水 库或施工导流等。泄水建筑物按泄流方式可分为溢洪道和深式泄水道两类。(1)溢洪道：又称为开敞式泄水建筑物，按其位置不同可分为河岸和河床溢洪道。(2)深式泄水孔：位于深水底层处，有坝身泄水孑L、泄水涵管和泄水隧洞三类。 泄水孔上都装设有高压闸门。3闸门闸门的作用是调节流量和控制洪水。闸门可根据它所在位置的不同而分为低水头 闸门和高水头闸门，即表面闸门和深水闸门。发电用的进水口闸门和底孑L闸门属于 高水头闸门；溢洪道上的闸门属于低水头闸门。从其结构来划分，最常见的是平板闸 门 和弧形闸门
11、。(1)平板闸门：类似一块挡水板，可在闸墩或边域的门槽内沿垂直方向移动，闸门 两端装有滚轮，沿着设在门槽中的钢轨滚动，以减小摩擦力，来减小闸门的启闭力。 为阻止漏水，闸门边缘设有止水设施。平板闸门一般设油压启闭机来进行操作。(2)弧形闸门：本身由许多桁架梁柱和弧形面板焊接而成，通过两端支腿围绕着安 设在闸墩上的固定轴形铰链旋转进行启闭。弧形闸门一般设置卷扬机来操作。此外， 也有设置螺杆式和齿轮式启闭机来操作闸门的。闸门按其作用可分为以下几类：(1)工作闸门：也称主闸门或控制闸门，是水工建筑物正常运行时使用的闸门。一 般情况下，有时关闭闸门控制水位，有时开启闸门泻放水流，有时则部分开启以调节 流
12、量。由于工作闸门担负经常性的工作，而且需要在动水条件下运行(水轮机工作闸门 一般是在静水下工作，只有在发生事故时才动水落门)，所以对它的要求是结构牢固、挡水严密、启闭灵活、运行可靠。比较重要的工作闸门一般需要设置检修闸门，有的 还设置事故闸门。(2)检修闸门：又称预备闸门或修理闸门，是专供工作闸门或水工建筑物某一部位、 某一设备需要检修时挡水使用。检修闸门通常于检修前在静水的情况下放下，在检修 的时候，阻挡水流，而在检修完毕后，再在静水的条件下开启。所以，检修闸门必须 设置在工作闸门或保护设备的前面。(3)事故闸门：是在水工建筑物的工作闸门或其他设备发生事故时使用的闸门。事 故闸门要求其在需要
13、时可动水关闭，有时则是动水快速关闭，切断水流，以防事故扩 大。在事故处理后，充水平压开启。 （乌江渡发电厂水轮机工作闸门兼作事故闸门）(4)尾水闸门：通常在水电厂的尾水出口。当机组需要检修或正常维修时，先关闭 机组进水闸门，排掉引水管道及压力水管中的水，再放下尾水闸门，然后将尾水管内 的水抽干，进行检修。尾水闸门一般也是静水启闭。同时，它需要设置借助闸门自 身的压紧装置，以便静水放下后自动压紧，抽干机坑内的水。4用水建筑物水电厂进水引水建筑物和厂房 用水建筑物主要包括水电厂 进水和引水建筑物以及厂房。(1)进水和引水建筑物：它包括进水口和引水道，其作用是自水库或河流引取厂房 机组所需的流量。进
14、水口按电厂布置方式可分为有压进水口和无压进水口。引水道可分为渠道、隧 洞(无压和有压)、压力水管、渡槽和倒虹吸等。此外，一些引水式水电站在引水建筑物上还设有压力前池、调压室和调压阀等。(2)水电厂厂房：是用来装设动力设备的。装设水轮发电机组及其辅助设备的厂房 称主厂房。装设配电设备及其他运行管理设施的厂房称副厂房。设置升压变电所及高 压开关等的场所称变电所或开关站。 四.水力发电的基本原理 天然河流中蕴藏着水能，它在水流流动过程中以克服摩擦阻力、冲刷河床、挟带 泥沙等形式分散地被消耗掉，水力发电就是利用这白白消耗掉的水能来生产电能。 在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通过一定的流量将水能
15、输送到水轮 机，使水能转化为机械能，带动发电机发电，由线路输送到用户，这种利用水能资源 发电的方式称之为水力发电。 高处水库中的水体具有较大的位能，当水体由压力管道流进安装在厂房内的水轮 机而排至水电站下游时水流带动水轮机旋转，使水能转变为旋转的机械能，水轮机旋 转带动发电机转子旋转切割磁力线，在发电机的定子绕组上产生感应电动势，当和外 部电路接通时，发电机就才向外供电了，这样水轮机的旋转机械能就通过发电机转变 为电能，这就是水力发电的原理。、水能资源的开发方式及水电厂类型根据上述的水力发电原理可见：要利用一个河段的水能，首先必须把分散的落差 集中起来，形成可被利用的水头。其次，由于河中天然流
16、量变化甚大，需要采取人工 措施如修建水库等，用以调节流量。所以，开发利用水能的方式表现为集中落差和利 用流量的方式，但集中落差是首要的。由于被开发河段的水文、地形、地质等条件的 不同，集中落差主要有以下几种基本形式。1抬水式开发在河流狭窄处，拦河筑坝，抬高上游水位，形成河段的集中落差，这种开发方式 称为抬水式或坝式开发。按坝与电厂厂房的布置不同可分为以下两种形式：(1)河床式水电厂 河床式水电厂的厂房与坝一起建筑在河床中，成为坝体的一部分，因而厂房本身 应能承受上游水压力，起挡水作用，厂房结构设计与坝体相同。这种水电厂适用于水 头较低而所挡水建筑物很长的情况下，通常是在平原河段上。我国的葛洲坝、富春江、 大化、西津等水电厂都是河床式的，下图所示。(2)坝后式水电厂坝后式水电厂的厂房建筑在坝后，厂房不挡水，因而也称坝下式水电厂。其特点是 水头较高，厂房本身不承受上游水压。如我国的丹江、新安江、陆水等都是坝后式水 电厂如下图所示。抬水式开发的特点是
