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1、水力发电设备及运行国网技术学院 2009年9月29日 我国水能资源丰富，规划建设十二大水电基地我国水能资源丰富，规划建设十二大水电基地 水资源综合利用水资源综合利用（施嘉炀著）（施嘉炀著） 大中型水电站工程主要建设成就大中型水电站工程主要建设成就 我国小水电资源十分丰富，分布面广我国小水电资源十分丰富，分布面广 我国发展小水电的方针是要使小水电成为我国发展小水电的方针是要使小水电成为“ “自建、自管自建、自管 、自用、自用” ”的农村电力能源的农村电力能源 我国小水电规划、设计、施工、管理技术队伍强大，我国小水电规划、设计、施工、管理技术队伍强大， 制造的小水电设备竞争力强制造的小水电设备竞争
2、力强 小水电建设加速了农村电气化的进程小水电建设加速了农村电气化的进程 一、水资源综合利用及水力发电基本原理一、水资源综合利用及水力发电基本原理 水资源的综合利用水资源的综合利用 防洪、发电、航运、灌溉、城镇供水、养殖、渔业防洪、发电、航运、灌溉、城镇供水、养殖、渔业 水力发电的基本原理水力发电的基本原理 水流一般途径：水库及进水口、引水建筑物、水轮水流一般途径：水库及进水口、引水建筑物、水轮 机、尾水泄水道机、尾水泄水道 能量转换过程：天然水能、可用水能、旋转机械能能量转换过程：天然水能、可用水能、旋转机械能 、电能、电能 水电站包括水力系统和机电系统水电站包括水力系统和机电系统二、水力资源
3、的开发方式二、水力资源的开发方式 与水电站基本类型与水电站基本类型 坝式开发方式与坝式水电站坝式开发方式与坝式水电站 河床式水电站：葛洲坝、富春江电站等河床式水电站：葛洲坝、富春江电站等 坝后式水电站：三峡、丹江口、新安江电站等坝后式水电站：三峡、丹江口、新安江电站等 引水式开发与引水式水电站引水式开发与引水式水电站 无压引水式电站无压引水式电站 有压引水式电站有压引水式电站 混合式开发与混合式水电站混合式开发与混合式水电站 几点说明几点说明 无调节水电站与有调节水电站无调节水电站与有调节水电站 径流式水电站与蓄水式水电站径流式水电站与蓄水式水电站 梯级开发与梯级水电站梯级开发与梯级水电站 跨
4、流域引水电站跨流域引水电站 抽水蓄能电站抽水蓄能电站 潮汐电站潮汐电站 三、水电站工作参数三、水电站工作参数 水头水头 静水头（毛水头）静水头（毛水头） 净水头（工作水头）净水头（工作水头） 流量流量 出力出力 理论出力理论出力 实际出力实际出力 效率效率到2002年底全国水电总装机容量达到8350万kW（技 术可开发总水能资源3.78亿kW） 截止到截止到20022002年底，我国已建和在建的大中型水电站年底，我国已建和在建的大中型水电站 工程有工程有220220多座，其中装机多座，其中装机100100万万kWkW以上的以上的2525座；座；5050 万万kWkW以上的以上的4040座，坝高
5、在座，坝高在100m100m以上的大坝以上的大坝5555座，建座，建 成总长度超过成总长度超过500km500km的水工隧洞，装机的水工隧洞，装机1010万万kWkW以上的以上的 地下厂房水电站地下厂房水电站2525座。座。 在建与准备开工建设的水电工程包括：龙滩、小湾在建与准备开工建设的水电工程包括：龙滩、小湾 、公伯峡、泰安、桐柏、溪洛渡、向家坝、瀑布沟、公伯峡、泰安、桐柏、溪洛渡、向家坝、瀑布沟 、糯扎渡、锦屏一级、虎跳峡、白鹤滩、锦屏二级、糯扎渡、锦屏一级、虎跳峡、白鹤滩、锦屏二级 、仙游等。、仙游等。 到到20002000年底全国已建成小水电站年底全国已建成小水电站4 4万多座，万多
6、座， 装机容量达到装机容量达到24852485万万kWkW，年发电量，年发电量800800亿亿 kW.hkW.h（技术可开发总小水电水能资源（技术可开发总小水电水能资源87008700 万万kWkW，分布在全国，分布在全国16001600多个山区县）多个山区县） 19841984年建设了一百个农村电气化县；年建设了一百个农村电气化县；19911991 年又建设了二百个农村电气化县；年又建设了二百个农村电气化县；“ “十五十五” ” 期间再建设三百个农村电气化县。期间再建设三百个农村电气化县。 小水电主要建设省份包括：浙江、福建、小水电主要建设省份包括：浙江、福建、 云南、贵州、四川、广东等。云
7、南、贵州、四川、广东等。 世界防洪效益最为显著的水利工程。世界防洪效益最为显著的水利工程。总库容总库容393393亿立方米亿立方米， 防洪库容防洪库容221.5221.5亿立方米亿立方米。 世界最大的水电站。世界最大的水电站。总装机总装机18201820万千瓦万千瓦，年发电量，年发电量846.8846.8亿亿 千瓦时千瓦时。 世界建筑规模最大的水利工程。世界建筑规模最大的水利工程。大坝坝轴线全长大坝坝轴线全长2309.472309.47米米 ，泄流坝段长，泄流坝段长483483米，水电站机组米，水电站机组7070万千瓦（万千瓦（2626台），双线台），双线 5 5级船闸、升船机。级船闸、升船机
8、。 世界工程量最大的水利工程。世界工程量最大的水利工程。主体建筑土石方挖填量约主体建筑土石方挖填量约 1.341.34亿立方米，砼浇筑量亿立方米，砼浇筑量27942794万立方米。万立方米。 世界施工难度最大的水利工程。世界施工难度最大的水利工程。20002000年砼浇筑量为年砼浇筑量为548.17548.17 万立方米，月浇筑量最高达万立方米，月浇筑量最高达5555万立方米。万立方米。 施工期流量最大的水利工程。施工期流量最大的水利工程。三峡工程截流流量三峡工程截流流量90109010立方立方 米米/ /秒，施工导流最大洪峰流量秒，施工导流最大洪峰流量7.97.9万立方米万立方米/ /秒。秒
9、。 世界泄洪能力最大的泄洪闸。世界泄洪能力最大的泄洪闸。最大泄洪能力最大泄洪能力10.2510.25万立方米万立方米 / /秒。秒。 世界规模最大、难度最高的升船机。世界规模最大、难度最高的升船机。 世界水库移民最多、工作量最为艰巨的移民建设工程。世界水库移民最多、工作量最为艰巨的移民建设工程。三三 峡工程水库动态移民最终可达峡工程水库动态移民最终可达113113万万。 水轮机的基本类型、组成和安装高程水轮机的基本类型、组成和安装高程 水轮机的工作原理、特性及选择水轮机的工作原理、特性及选择 水轮机的调速设备水轮机的调速设备水轮机的基本类型、组成和安装高程一、 水轮机的基本类型与型号 基本类型
10、：反击式和冲击式反击式水轮机 混流式水轮机：幅向流入、轴向流出 轴流式水轮机：轴向流入、轴向流出定桨转桨 斜流式水轮机：斜向流入、斜向流出贯流式水轮机全贯流式半贯流式（灯泡式、轴伸式、竖井式）冲击式水轮机 水斗式水轮机 斜击式水轮机 双击式水轮机 水轮机型号反击式水轮机型式 + 转轮型号（比转数） +主轴布置型式 + 水轮机室特征 + 转轮标称直径（cm）冲击式同轴安装的转轮数 + 水轮机型号 + 转轮型号（比转数）+ 主轴布置型 式 + 转轮标称直径（cm）+ 每个转 轮上喷嘴数 + 设计射流直径（cm）F二、水轮机的主要组成部分及其作用 反击式水轮机o混流式水轮机引水机构：水轮机室和座环导
11、水机构：导叶及传动机构组成转轮：上冠、下环及叶片组成泄水机构：尾水管o轴流式水轮机定桨式转轮转桨式转轮：转角与导叶开度协联动作水 电 站 HYDROPOWER ENGINEERING斜流式水轮机灯泡式贯流式水轮机 冲击式水轮机水斗式水轮机 转轮 喷管 折流板（折向器） 机壳斜击式水轮机双击式水轮机 水电站枢纽组成水电站枢纽组成 挡水建筑物挡水建筑物 泄水建筑物泄水建筑物 水电站进水建筑物水电站进水建筑物 水电站输水建筑物水电站输水建筑物 水电站平水建筑物水电站平水建筑物 水电站厂区建筑物水电站厂区建筑物 其它建筑物（木道、船道、冰道等）其它建筑物（木道、船道、冰道等） 水电站枢纽工程实例水电站
12、枢纽工程实例 葛洲坝水电站葛洲坝水电站 陈村水电站陈村水电站 盐锅峡水电站盐锅峡水电站 隔河岩水电站隔河岩水电站水电站引水建筑物水电站引水建筑物水电站引水建筑物 一、概述一、概述 无压引水建筑物与有压引水建筑物无压引水建筑物与有压引水建筑物 无压引水式水电站：无坝或低坝引水的无压开敞式进水口无压引水式水电站：无坝或低坝引水的无压开敞式进水口 引水道（盘山明渠或无压隧洞）引水道（盘山明渠或无压隧洞）压力前池压力前池压压 力管道力管道电站厂房电站厂房尾水渠尾水渠 有压引水式水电站：水库、拦河坝有压引水式水电站：水库、拦河坝深式进水口深式进水口 有压引水道（有压隧洞）有压引水道（有压隧洞）调压室调压
13、室压力管道压力管道 厂房厂房尾水渠。尾水渠。 坝后式水电站：深式进水口坝后式水电站：深式进水口有压隧洞或有压管道有压隧洞或有压管道 厂房厂房尾水渠尾水渠 二、水电站进水口二、水电站进水口进水口的功用和要求进水口的功用和要求 进水口位于输水系统首部，其功用为：按负荷要求引进发进水口位于输水系统首部，其功用为：按负荷要求引进发 电用水。电用水。 要求：要求：（1 1）足够的进水能力；（）足够的进水能力；（2 2）水头损失小；（）水头损失小；（3 3）水）水 质符合要求（冰、沙、污物）；（质符合要求（冰、沙、污物）；（4 4）可控制流量（设置闸）可控制流量（设置闸 门）；（门）；（5 5）满足水工建
14、筑物的一般要求（强度、刚度、稳）满足水工建筑物的一般要求（强度、刚度、稳 定性、结构简单、施工方便、造型美观、造价低廉、便于定性、结构简单、施工方便、造型美观、造价低廉、便于 运行维护和检修）。运行维护和检修）。进水口的类型进水口的类型 开敞式（无压）进水口（一般用于无压引水式电站）开敞式（无压）进水口（一般用于无压引水式电站） 深式（有压）进水口（有压引水式与坝后式电站）深式（有压）进水口（有压引水式与坝后式电站） 开敞式（无压）进水口开敞式（无压）进水口 无坝与低坝进水口无坝与低坝进水口 无坝进水口：只能引取河道中部分流量，水能资源不能无坝进水口：只能引取河道中部分流量，水能资源不能 充分
15、利用，水电站中很少采用。充分利用，水电站中很少采用。 低坝进水口低坝进水口 因水库较小，防沙、防污及防冰问题突出，要特别注意以因水库较小，防沙、防污及防冰问题突出，要特别注意以 下几点：下几点： 枢纽布置：合理安排拦河闸、坝的位置，尽量维持河流枢纽布置：合理安排拦河闸、坝的位置，尽量维持河流 原有形态及泥沙运动规律。原有形态及泥沙运动规律。 进水口位置：应布置在河流弯曲段的凹岸，避免漂浮物进水口位置：应布置在河流弯曲段的凹岸，避免漂浮物 、防止泥沙淤积、便于引进清水。、防止泥沙淤积、便于引进清水。拦污设施：设拦污栅或浮 排拦截漂浮物。拦沙、沉沙、冲沙设施： 应防止粒径大于0.25mm的 有害泥沙进入引水道。设 拦沙坎、拦截推移质泥沙 ，并通过冲沙底孔或廊道 排至下游；设沉沙池，沉 积悬移质泥沙中的有害泥 沙，利用冲沙廊道或排沙 机械清除。
