1、第一章第一章 水力发电概述水力发电概述第一节第一节 水电站简介水电站简介主题：水力发电基本概况（一）主题：水力发电基本概况（一） 目的：目的：通过本次课建立水电站结构和组成的整体个观念，通过本次课建立水电站结构和组成的整体个观念，熟悉：熟悉：水力机械系统和电气系统的组成和主要功能。水力机械系统和电气系统的组成和主要功能。 重点：重点：水力机械系统和电气系统的组成和主要功能水力机械系统和电气系统的组成和主要功能 难点：难点：如何构建电站的整体如何构建电站的整体 教学内容：教材教学内容：教材1-11-1，1-21-2，1-3 1-3 第一次课第一次课一、水电站形式及厂房布置一、水电站形式及厂房布置
2、 水电站坝后式河床式引水式地下式溢流式坝内式厂房与大坝关系 水电站是一个把水力能源转换为电能的的发电工厂。水电站是一个把水力能源转换为电能的的发电工厂。滚水坝船闸变电站厂房170160160图图1-1-1某河床式水电站平面布置图某河床式水电站平面布置图图图1-1-3某引水式水电站平面布置图某引水式水电站平面布置图 大坝闸门电站堵 河堵 河长 江船 闸电站泄洪坝段电站升船机图图1-1-2某坝后式水电站平面布置图某坝后式水电站平面布置图 某某水水电电站站厂厂房房剖剖面面图图开 泵 水 位975.900停 泵 水 位974.110994.445993.345993.045Q =50/10LK=119
3、73.60975.325976.60979.00982.245977.225997.812983.000982.150981.270985.845979.22下级下级载波机室通风机室蓄电池室第二高压开关室主控制室厂用屏室侧所充电机室厂变高压气机室通信办公室小门厅酸室套间第一高压开关室厂变转子转轮定子顶盖上机架图图115某电站厂房发电机层平面布置图某电站厂房发电机层平面布置图 厂房主厂房副厂房发电机层水泵层尾水管层水轮机层蜗壳层调速器及油压装置 主阀管道继电保护室中央控制室高压配电室厂用配电室蓄电池室水泵室油泵室空压机室变压器升压场平面布置二、水力发电过程及水轮发电机组其辅助设备系统进水闸门引水
4、管涡壳导水叶转轮室尾水闸门尾水管水库阀门大坝下游河道某某电电站站立立式式水水轮轮发发电电机机组组水水力力机机械械系系统统图图 某某电电站站立立式式水水轮轮发发电电机机组组水水力力机机械械系系统统关关系系图图 第二节第二节 水力机械的几大系统水力机械的几大系统 水轮发电机组用油系统图水轮发电机组用油系统图 调速器压力油路示意图调速器压力油路示意图 蝴蝶阀油压系统蝴蝶阀油压系统压力油回油回油回 油接压缩空气水流方向旁通阀关关至大气接力器漏油SD6789101112131412345低压气系统图低压气系统图 316-1-2316刹车电磁阀#2低压气机#1低压气机2 3.0M 7Kg/cm32 3.0
5、M 7Kg/cm3326190325335334333332331330322324323321306361362363364313313312-2312-1311-2311-1310310247247高压油泵漏油回油45CF至蝴蝶伐84YLJ83YLJ82YLJ81YLJ248248 排污排水至尾水供水供水排污安装层发电机层水轮机层水泵层高压气系统图高压气系统图 供水系统图供水系统图注 伐 门 型 号PG10-200 200 201 202 205PG10-10 203Z45T-10Dg150 230PG10-150 243PF10-50 220 221 210 215 219 252 24
6、4 245PG10-100 260PG10-130 261 262PG10-25 204空 冷 器 进 231 232 235 237 239 241 出 323 234 236 238 240 242至透平油库至空压机蓄电池室通风机室发电机屋外至尾水管至绝缘油库尾水变 压 器至 深 井 泵244252252245248248247 257256 261262260200201203252252252252252242241245230221220270210211 212214 215 219243250251213204231100过 滤 器过滤器260#3机排水系统图排水系统图72.07
7、8.073.5477.080.5集水井ABC水泵型号A-6JD-56B-鲁4-15C-6BA-15D-8BA-25292292271291291291299297292293297243294270298298298298281280285299272排至尾水排至尾水排至尾水来自机压力侧管排至下游 来 自主供水管蝴蝶伐流2 来 自主供水管第三节第三节 电气部分八大系统电气部分八大系统 一、电气主接线系统一、电气主接线系统 包括一个水电站全部发电机、变压器、开关，电流互包括一个水电站全部发电机、变压器、开关，电流互感器，电压互感器及与电网相联的并网出线回路。这个系感器，电压互感器及与电网相联的并
8、网出线回路。这个系统是全电站（变电站）的运行生产主干系统总图，反映电统是全电站（变电站）的运行生产主干系统总图，反映电站的全貌。站的全貌。 二、厂用（站用）电系统二、厂用（站用）电系统 厂用电变压器一般接自电气主接线发电机母线上，包括厂用电变压器一般接自电气主接线发电机母线上，包括厂用变压器及全部厂用电的供电回路，厂用供电用户为：厂用变压器及全部厂用电的供电回路，厂用供电用户为：水泵、油泵，供直流电源设备等。水泵、油泵，供直流电源设备等。三、直流系统三、直流系统 由厂用电系统厂用母线的供电回路引出经整流成直流由厂用电系统厂用母线的供电回路引出经整流成直流送入直流母线和蓄电池，一般情况下由蓄电池
9、供直流负送入直流母线和蓄电池，一般情况下由蓄电池供直流负荷用电，直流供电回路包括合闸回路、控制保护用电回荷用电，直流供电回路包括合闸回路、控制保护用电回路等。路等。四、厂房照明系统四、厂房照明系统 它引自厂用电供电图回路，包括正常照明和事故照明它引自厂用电供电图回路，包括正常照明和事故照明 。五、防雷过电压保护系统五、防雷过电压保护系统 包括防直击雷和侵入波过电压防护系统，由避雷针包括防直击雷和侵入波过电压防护系统，由避雷针（线）和避雷器及独立接地体组成。（线）和避雷器及独立接地体组成。六、接地系统六、接地系统 在水电站及变电站里由专门的埋入地下的接地体和房在水电站及变电站里由专门的埋入地下的
10、接地体和房屋中钢筋相焊成一个接地网，所有电气设备外壳及变压器屋中钢筋相焊成一个接地网，所有电气设备外壳及变压器中性点接在这个接地网上中性点接在这个接地网上?七、继电保护和二次系统八、通讯系统 它包括电站的测量、控制、保护、信号及计算机监控系统，这个系统是保证电站安全自动连续运转生产最重要的部分，这个系统与电气一次系统有磁的联系 包括电站（变电站）内部各生产管理部门及岗位之间的电话通讯联系，及与电网调度部门的通讯电话联系部分。电站电气几大系统关系方框图电站电气几大系统关系方框图 第二次课主题：水力发电基本概况（二）目的：通过本次课掌握电气主接线运行方式和电气值班的日常工作，熟悉水电站监控系统重点
11、：电气主接线运行方式和电气指标的日常工作内容难点：电气主接线的运行方式教学内容：教材1-4，1-5，1-6 第四节第四节 电站电气主接线的运行方式电站电气主接线的运行方式 电气主接线运行方式是指在主接线图上的设备以不同运行电气主接线运行方式是指在主接线图上的设备以不同运行状态的组合。设备的运行状态有正常运行、热备用、冷备用、状态的组合。设备的运行状态有正常运行、热备用、冷备用、故障、检修等形式。故障、检修等形式。一、影响电气主接线运行方式的因素一、影响电气主接线运行方式的因素1、宏观因素、宏观因素1）要服从于大电网的宏观经济效益和大电网的技术安全可）要服从于大电网的宏观经济效益和大电网的技术安
12、全可靠性要求。靠性要求。2）要考虑上网火电和水电的合理配置，以保证技术上的合理）要考虑上网火电和水电的合理配置，以保证技术上的合理性，电网安全的可靠性。性，电网安全的可靠性。3）要考虑各水电站河流的水文特性、以及各电站所在河道洪）要考虑各水电站河流的水文特性、以及各电站所在河道洪水予报的时效性。水予报的时效性。4）要考虑每个电站在大电网中的地位和重要性。）要考虑每个电站在大电网中的地位和重要性。二、电气主接线运行方式分析实例二、电气主接线运行方式分析实例( (见下图）见下图） 1 1）全部机组及主变、线路都投入运行）全部机组及主变、线路都投入运行（丰水期、或电网负荷高峰时、或电网故障时丰水期、
13、或电网负荷高峰时、或电网故障时）2 2）2 2台机带台机带2 2台主变运行，台主变运行，1 1台机热备用台机热备用（丰水期负荷低谷时丰水期负荷低谷时）3 3）2 2台机带台机带1 1台主变压器运行，台主变压器运行，1 1台机和台机和1 1台主变处于热备用状态台主变处于热备用状态（腰荷及调峰腰荷及调峰）4 4）1 1台机带台机带1 1台主变运行台主变运行（枯水期枯水期）5 5）1 1台机带台机带1 1台主变运行，台主变运行，1 1台机热备用，台机热备用，1 1台机和台机和1 1台主变检修台主变检修（枯水期检修枯水期检修）第五节第五节 水电站监控系统概概述水电站监控系统概概述 随着现代计算机科学技
14、术的迅猛发展，计算机在电随着现代计算机科学技术的迅猛发展，计算机在电力系统中的应用已越来越广泛，国内大型水电站全部采力系统中的应用已越来越广泛，国内大型水电站全部采用了计算机监控系统，而计算机监控系统在国内中小型用了计算机监控系统，而计算机监控系统在国内中小型水电站中的应用，也是最近几年里才引起人们的注意。水电站中的应用，也是最近几年里才引起人们的注意。从一些国内外水电站使用计算机监控系统的情况来看，从一些国内外水电站使用计算机监控系统的情况来看，采用计算机监控方式不仅提高了水电站的自动化及监控采用计算机监控方式不仅提高了水电站的自动化及监控水平，也提高了水电站设备运行的可靠性，同时降低了水平
15、，也提高了水电站设备运行的可靠性，同时降低了劳动生产强度，明显地提高了水电站的经济效益。劳动生产强度，明显地提高了水电站的经济效益。小型水电站计算机监控系统举例小型水电站计算机监控系统举例 老石坎水电站计算机监控系统集水电站的监测、控制、老石坎水电站计算机监控系统集水电站的监测、控制、保护、电度量电费统计和管理于一体，采用分层分布式结保护、电度量电费统计和管理于一体，采用分层分布式结构，模块化设计，以工业级计算机构，模块化设计，以工业级计算机IPCIPC为上位机，以可编为上位机，以可编程序控制器程序控制器PLCPLC、微机保护装置、智能交流电参数采集装、微机保护装置、智能交流电参数采集装置等构
16、成现地控制单元（置等构成现地控制单元（LCULCU），再加上各种变送器如水），再加上各种变送器如水位变送器、压力变送器等，从而构成完整的水电站计算机位变送器、压力变送器等，从而构成完整的水电站计算机监控系统。监控系统。 该系统结构分三个层次：该系统结构分三个层次：电站主控层、现地控制单元电站主控层、现地控制单元层（层（LCULCU）和通信网络层。电站主控层由操作员工作站（）和通信网络层。电站主控层由操作员工作站（1 1个）、操作台以及其他办公设备组成，操作员工作站主要个）、操作台以及其他办公设备组成，操作员工作站主要设备是上位机，上位机采用工控机；现地控制单元层设备是上位机，上位机采用工控机；
17、现地控制单元层（LCULCU）由）由PLC(GE 90-30)PLC(GE 90-30)、智能仪表、微机同期装置等构、智能仪表、微机同期装置等构成。通信网络层由工业以太网、成。通信网络层由工业以太网、MOXAMOXA通信服务器、通信服务器、RS485RS485总线以及交换机等组成。总线以及交换机等组成。 上位机层功能上位机层功能（1 1）完成对水电站实时状态的采集与处理；）完成对水电站实时状态的采集与处理；（2 2）对实时运行参数的采集、处理及监控；）对实时运行参数的采集、处理及监控；（3 3）远方控制；）远方控制；（4 4）对被控对象运行参数进行调节，完成优化运行；）对被控对象运行参数进行调
18、节，完成优化运行；（5 5）报警及事故记录、顺序事件记录和控制记录；）报警及事故记录、顺序事件记录和控制记录； （6 6）电站历史数据和状态的查询；）电站历史数据和状态的查询；（7 7）报表处理与打印；）报表处理与打印；（8 8）事故追忆；）事故追忆；（9 9）计算统计；）计算统计；（1010）实时显示电站设备运行状态和参数等功能；）实时显示电站设备运行状态和参数等功能；（1111）接受现地控制单元传来的数据；）接受现地控制单元传来的数据；（1212）向现地控制单元发出控制调节指令。）向现地控制单元发出控制调节指令。 现地控制单元层功能现地控制单元层功能（1 1）完成对机组的自动开、停机操作；
19、）完成对机组的自动开、停机操作；（2 2）完成对机组的有功、无功调节；）完成对机组的有功、无功调节；（3 3）机组故障及事故报警；）机组故障及事故报警；（4 4）实时显示机组温度及运行参数；）实时显示机组温度及运行参数；（5 5）接收上位机的开、停机命令及有功、无功自动调节）接收上位机的开、停机命令及有功、无功自动调节控制命令；控制命令；（6 6）将采集的开关量和模拟量信息送至上位机等。）将采集的开关量和模拟量信息送至上位机等。通信网络层功能通信网络层功能上位机与南瑞的保护装置进行通信。上位机与南瑞的保护装置进行通信。上位机与上位机与PM140EPM140E电参数测量仪进行通信。电参数测量仪进
20、行通信。上位机与上位机与GEGE公司的公司的PLCPLC进行通信。上位机通过总线网络进行通信。上位机通过总线网络发送停机、空转、空载、发电等控制操作命令到发送停机、空转、空载、发电等控制操作命令到PLCPLC。上位机与福建三明的上位机与福建三明的TDS1600TDS1600温度巡检仪进行通信。温度巡检仪进行通信。上位机与湖南威胜的电度表进行通信。上位机与湖南威胜的电度表进行通信。上述通信都在上位机后台通信程序（上述通信都在上位机后台通信程序（DcommServ.exeDcommServ.exe）中解析并返回数据包。中解析并返回数据包。上位机的操作上位机的操作大型水电站计算机监控系统举例大型水电
21、站计算机监控系统举例第六节第六节 值班运行简述值班运行简述 值班运行的根本任务是根据电网调度命令或值班运行的根本任务是根据电网调度命令或用户要求维持一个水电站或一个变电站的全部机用户要求维持一个水电站或一个变电站的全部机电设备的投入切除和正常运转，保证安全发供电。电设备的投入切除和正常运转，保证安全发供电。从事值班运行，必须具备必要的专业知识和安全从事值班运行，必须具备必要的专业知识和安全知识，熟悉生产现场的设备。知识，熟悉生产现场的设备。 1 1）监盘：）监盘：专人专门注视控制盘上的仪表、信号、抄表、调专人专门注视控制盘上的仪表、信号、抄表、调整等。整等。 2 2）调整：）调整：及时将偏移的
22、参数，如：电压、电流、功率等调及时将偏移的参数，如：电压、电流、功率等调整到额定范围内。整到额定范围内。 3 3）抄表：）抄表：每小时按专用运行值班日志抄表一次，有计算每小时按专用运行值班日志抄表一次，有计算机监控系统的可以按要求适时打印，并检查有无异常。机监控系统的可以按要求适时打印，并检查有无异常。 4 4）记录：）记录：按时间顺序及时记录各种异常及缺陷情况及中心按时间顺序及时记录各种异常及缺陷情况及中心调度和上级生产主管的生产指令，并记录处理结果。调度和上级生产主管的生产指令，并记录处理结果。 5 5）巡视：）巡视：按机电各系统、按已编制的现场巡视线路图，由按机电各系统、按已编制的现场巡
23、视线路图，由二人对现场设备进二人对现场设备进 行巡视。耳朵听、眼睛看，鼻子闻。注意：行巡视。耳朵听、眼睛看，鼻子闻。注意：禁止手动现场设备。禁止手动现场设备。 6 6）检测：）检测：有计算机监控系统的应定时对全部运行设备或选有计算机监控系统的应定时对全部运行设备或选定的设备的采样参数进行检测，并监视运行参数情况，及时定的设备的采样参数进行检测，并监视运行参数情况，及时处理异常状况。处理异常状况。 7 7）故障处理：）故障处理：当出现故障讯号，光字牌亮，预告讯号电铃当出现故障讯号，光字牌亮，预告讯号电铃告警时或语音告警时及时记录报告并分析处理。告警时或语音告警时及时记录报告并分析处理。 8 8）
24、事故处理：）事故处理：当出现事故讯号喇叭告警时或语音告警时，当出现事故讯号喇叭告警时或语音告警时，及时记录并报告主管，由当值班长全权组织事故处理及时记录并报告主管，由当值班长全权组织事故处理 。 9 9）操作：）操作：根据电网根据电网 有关调度命令或上级主管指令，先写有关调度命令或上级主管指令，先写好操作票，由二人进行操作。在事故操作时，则可不用操作好操作票，由二人进行操作。在事故操作时，则可不用操作票。票。 1010）检修开工：）检修开工：某设备要检修时，根据有关生产主管签发某设备要检修时，根据有关生产主管签发的工作票内容，写好操作票，按规定进行操作和做好安全措的工作票内容，写好操作票，按规
25、定进行操作和做好安全措施，办理开工许可手续。施，办理开工许可手续。1111）竣工验收及试运：）竣工验收及试运：当某设备检修完毕，值班人员组织对当某设备检修完毕，值班人员组织对检修设备的验收工作，撤除安全措施，并查看检修后的试验检修设备的验收工作，撤除安全措施，并查看检修后的试验记录，并在值长主持下，组织试运。记录，并在值长主持下，组织试运。1212）设备及场地的清洁卫生工作。）设备及场地的清洁卫生工作。交接班时先清扫场地再交交接班时先清扫场地再交接班。接班。1313）更换一次和二次熔断器及照明灯泡。）更换一次和二次熔断器及照明灯泡。1414）管理值班运行的专用绝缘工器具及运行技术图纸规程等）管理值班运行的专用绝缘工器具及运行技术图纸规程等资料。资料。 习题：习题： 1、某水电有两台发电机和一台主变压器，采用单母线接线方式，试拟出可能的运行方式。 2、简述电气值班运行的基本任务。预习预习：操作票和工作票的填写方法。
