第一章概述
一、 水電站分類
水電站可分為：
1.壩後式：電站主廠房緊靠壩體，與壩體為一體。如三峽電站。
2.引水式：電站主廠房在水庫下游一定距離，發電用水由引水隧洞或渠道引入廠房，這種形式最為常見。
3.混合式：就是將以上兩種形式融為一體。在我們國家不常見。
4.抽水蓄能式：在系統電力過剩時將做過功的水抽入水庫在系統電力緊張時再次用於發電。
5.潮汐式：利用海水漲、退潮時的落差發電。
二、 水電站主要工作方式：
水電站主要工作方式及電能的產生過程：
水庫引水隧洞（或明渠） 調壓井（或前池） 壓力鋼管主閥水輪機導流部件水輪機轉輪**動：這是水電站對水能的利用過程） 主軸發電機轉子發電機定子出口斷路器主變壓器（公升壓變壓器） 開關站（電站生產過程完結） 電力系統
註解：水庫集存水能能量，水能從取水口進入引水隧洞（或明渠），再由引水隧洞（或明渠）引入調壓井（或前池），經過調壓閘（只有調壓井有，前池沒有該裝置）進入壓力鋼管，再經過主閥（有蝴蝶閥和球閥之分）進入水輪機的導水機構，衝動水輪機轉輪，使其轉動。水輪機轉輪帶動主軸（主軸是連線發電機轉子的）旋轉，使發電機轉子與其做同步旋轉，由發電機定子繞著切割轉子磁極的磁力線產生交流電能（電能產生），發電機生產的電能經過出口斷路器進入主變壓器（公升壓變壓器）公升壓後經開關站分配給系統，再由變電站降壓後分配給使用者線路，最後經線路變壓器（我們在路邊可以看到的變壓器）分配給使用者。
三、 水電站裝置分類
水電站裝置分為：水文、水工、水動、電氣一次、電氣二次和計算機監控（現代裝置）裝置。
1. 水文裝置：提供水能資源的實時和預報資料，用於水庫的實時排程（發電用水和防洪洩水依據）。
2. 水工裝置：保證水電站建築的安全的裝置（如：洩洪閘門、取水口閘門、欄汙栓等）。
3. 水動裝置：把水能轉換為旋轉機械能的裝置及其控制他的機械裝置（如水輪機、調速器等）。
4. 電氣一次裝置：是生產、傳輸電能的裝置及其測量、使用電能的機械裝置（如斷路器、變壓器、互感器、電動機等）。
5. 電氣二裝置：是控制電氣一次裝置的機械裝置和電氣迴路（如勵磁機、繼電器等），一般指模擬電路。
6. 計算機監控裝置：指監視、控制二次機械裝置的數字裝置（如工控機、plc等）。
第二節、水庫（大壩）
一、概念
1.死水位z死 ：允許水庫降落的最低水位。
死庫容v死：一次性蓄滿不具有興利作用。
2.防洪限制水位z限：在汛期來臨前不允許超過的水位。
共用庫容v共：正常蓄水位與防洪限制水位之差所對應的庫容。
3.正常蓄水位z正：水庫在正常運**況下，在共水期開始時，為保證需要應蓄到的水位。
興利庫容v興：正常蓄水位與死水位之間的庫容為興利庫容 。
正常蓄水位與死水位之間的深度稱消落深度。
4.防洪高水位z防：擔負著下游防洪任務的水庫，在遇到下游防護地區的設計洪水時，水庫按下游允許的安全洩量洩洪，此時水庫所達到的最高水位。
防洪庫容v防：防洪高水位與防洪限制水位之間的庫容差。
5.設計洪水位z設：當水庫遭遇設計標準的洪水時，正常洩洪設施的閘門全部開啟，水庫所達到的最高水位。
攔洪庫容v攔：設計洪水位與防洪限制水位之間的庫容。
6.校核洪水位z校：當水庫遭遇校核標準的洪水時，全部洩洪設施都投入運用，由於洩洪能力的限制，水庫水位將超過設計洪水位這時所達到的最高水位。
調洪庫容v調：校核洪水位與防洪限制水位之間的庫容。
校核洪水位z校以下的庫容為總庫容。
二、 水工建築物
1.擋水建築物：大壩，如：重力壩、水閘、拱壩等。
2.洩水建築物：溢流道、洩洪遂洞、洩水壩等。
3.輸水建築物： 引水遂洞、涵管、渠道、渡槽等。
4.取水建築物：進水口、抽水站等。
5.水電站建築物：水電站廠房、調壓井等。
6.永久建築物：使用年限達到5年以上。
三、 水工裝置
1. 取水裝置：進水口閘門及其起重機。有的電站取水口還設有放空閥。
2. 洩水裝置：洩洪閘門及其控制它的液壓機械裝置。有的小型閘門也採用電動或人工手動操作。
3. 水工檢修裝置：橋式起重機，檢修閘門，衝沙閘門等。
4. 水工監測裝置：自動監測大壩安全的裝置。
第三節、水電站水文
一、 水電站水文的意義
提供水能資源的實時和預報資料，用於水庫的實時排程。是水電站發電用水和防洪洩水的主要依據。
水電站是把水能轉換為電能的地方，水是水電站的動力源。因此水電站必須對水庫上游河流來水量要有預知能力，這直接關係到電站的發電排程。
二、 表述河流特徵的名詞
1．河流長度：自河源到河口的長度。
2．落差：河段兩端的河底高程差。
3．縱比降：單位河長的落差。
4．幹流：河長最長或水量最大的一支流。
5．流域：河流某斷面的集水區域。
6．分水線：流域的周界。
7．水系：流域各條水流路線構成的脈絡相通的系統。
三、表述水體特徵的名詞
1.流量q：單位時間內通過某一斷面的水量體積。流量隨時間變化，常見的表述單位有日均流量、月均流量、年均流量、多年平均流量等。
q=橫斷面積a×流速v
2.水位z：水面位置相對於海平面或某一指定平面位置的落差。
3. 徑流總量(w)：是指時段t內通過某一斷面的水流總量。常見單位m3、億m3、方、(m3/s)·月、(m3/s)·年、(m3/s)·日。
4. 徑流深y：是指將徑流總量平鋪在整個流域面積上的水層深度。單位：mm。
y=qt/1000f=w/1000f
其中:q—平均流量；t—時段；f—流域面積；w—徑流總量。
5.徑流係數a：指某一時段內的徑流深y與相應的降雨深x的比值，06.含沙量：單位體積渾水中所含的泥沙重量，單位是kg/m3。
7.輸沙率：單位時間內流過某一斷面泥沙重量，單位t/s。
四、表述降雨特徵的名詞
1.對流雨：主要指夏季的陣雨，它是由地表區域性受熱所致。
2.地形雨：它是由地形公升高所致。
3.鋒面雨：它一般處在冷暖氣團交替之間。
4.氣旋雨：它與四周氣壓不同所致。
5.降雨強度：單位時間內的降雨量，常見單位：mm/3h。
小雨0—10mm，中雨15—25mm，大雨30—45mm，暴雨≥50mm。
第二章水輪機
第一節、水輪機工作引數
水輪機的工作引數是表述水體通過水輪機時水體能量轉換為旋轉機械能過程中的一些特性資料。水輪機的基本工作引數主要有：水頭h、流量q、出力n、效率η、轉速n。
一、 水頭h
水輪機的水頭即工作水頭：是水輪機進、出口斷面間的水體能量差，單位是（公尺/水柱）。
計算公式：
e—單位重量水體的能量；z—相對某一基準的位置高度；p—相對壓力；v—斷面平均流速；α—斷面動能不均勻係數；γ—水的重度；g—重力加速度。
水輪機的工作水頭隨著電站上、下游水位（水庫水位和尾水水位）變化而變化。
1. 最大水頭：是允許水輪機工作的最大工作水頭，它對水輪機的強度和結構設計有決定性的影響。
2.最小水頭：保證水輪機安全、穩定執行的最小工作水頭。
3.額定水頭：水輪機額定出力時的最小工作水頭。
4.設計水頭：水輪機具有最高效率的工作水頭。
二、流量q
水輪機流量是單位時間內通過水輪機某一既定過流斷面的水流體積常用符號q表示，單位是m3/s。在額定水頭下，水輪機以額定轉速、額定出力執行時所對應的水流量稱為設計流量q，它是水輪機發出額定出力時所需的最大流量。
耗水率q：是指水輪機在某一時間段內每發一度電所需的水量。
計算公式：
a—出力係數；h—某一時間段內的平均工作水頭；3600j—焦耳。
三、轉速n
水輪機轉速是在單位時間內水輪機的旋轉次數。常用符號n表示。常用單位r/min。
四、出力n和效率η
水輪機出力是水輪機軸端輸出的功率，常用符號n表示，常用單位kw。
水輪機的輸入功率為單位時間內通過水輪機的水流的總能量，即水流的出力，常用符號nn表示。公式：
nn=gqh=9.81qh
g—重力加速度，一般為9.81.
因為水流通過水輪機時存在一定的能量損耗，所以水輪機的出力n總是小於水流的出力nn。水輪機的輸入和輸出功率之比稱為水輪機的效率，用符號η表示。
由於水輪機在工作過程中有一定的能量損耗，所以水輪機的效率η＜1.
因此，水輪機的出力n可以表示為：
n=gqhη=9.81qhη
g—重力加速度，一般為9.81.
第二節、水輪機的型別
水輪機是將水能轉換為旋轉機械能的一種原動機。根據水輪機利用水流能量方式的不同，可以分為：
在本章，不對水輪機結構做介紹，水輪機的詳細結構在「水輪機結構」一章中介紹。
一、反擊式
反擊式水輪機主要利用的是水流的壓能。在工作時，水流始終充滿整個轉輪流道。
1. 混流式水輪機
混流式水輪機如右圖所示。水流從四周徑向流入轉輪後軸向流出轉輪。混流式水輪機應用水頭20—700m，混流式水輪機結構簡單，執行穩定且效率高，是現代應用最為廣泛的一種水輪機混流式水輪機
2.軸流式水輪機
軸流式水輪機如右圖所示。水流在轉輪區內始終保持軸向流動。軸流式水輪機的常用水頭為3—50m，在中低水頭、大流量的小水電站中得到廣泛應用。
根據轉輪葉片在執行中能否轉動，又分為軸流轉槳式水輪機和軸流定轉槳式水輪機。
軸流式水輪機
3.斜流式水輪機
斜流式水輪機如右圖所示。水流在轉輪區內與主軸成某一角度的方向流動。斜流式水輪機轉輪葉片大多做成可轉動的形式，有較寬的高效率區。適用水頭在40—20公尺。
斜流式水輪機
4.貫流式水輪機
貫流式水輪機是一種流道近似於直筒狀的臥軸式水輪機。它沒有蝸殼，葉片可做成固定和轉動式兩種。根據其發電裝置形式的不同，分為全貫流式和半貫流式。
貫流式水輪機一般用於大流量、低水頭的水電站。一般水頭在1—25公尺。最大水頭可達30公尺。
二、衝擊式水輪機
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