变送器和电能质量分析仪在水电行业的应用

德国GMC变送器、电能质量分析仪在水电行业应用介绍

德国GMC水电行业应用介绍：

n水力发电原理和水电站类型

n我国水电站分布

n水电系统介绍

-系统组成和主要部件介绍

n我们在水电站中的应用和推荐产品

水力发电原理和水电站类型

水力发电原理

水力发电(英文：Hydropower)是运用水的势能转换成电能的发电方式，其原理是利用水位的落差(势能)在重力作用下流动(动能)，例如从河流或水库等高位水源引水流至较低位处，水流推动水轮机使之旋转，带动发电机发电。

按照装机容量可划分为五等：

大(1)型水电站(总装机容量≥1.2 GW)

大(2)型水电站(1.2 GW>总装机容量≥0.3 GW)

中型水电站(0.3 GW>总装机容量≥0.05 GW)

小(1)型水电站(0.05 GW>总装机容量≥0.01 GW)

小(2)型水电站(总装机容量<0.01 GW)

按照利用水源的性质，可分为三类：

常规水电站：利用天然河流，湖泊等水源发电

抽水蓄能电站：利用电网中负荷低谷时多余的电力，将低处下水库的水抽到高处上水库存蓄，待电网负荷高峰 时放水发电，尾水至下水库，从而满足电网调峰等电力负荷的需要

潮汐电站：利用海潮涨落所形成的潮汐能发电

常规水电站

典型电站：长江三峡集团金沙江白鹤滩水电站-单机容量世界第一

抽水蓄能电站

典型电站：国网浙江天荒坪抽水蓄能电站

潮汐电站

潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。

典型电站：浙江江厦潮汐电站

我国水电站分布

我国的水能资源蕴藏量和开发量均居世界第一位，水能资源蕴藏量为676GW，理论发电量5,920TWh。

由于气候和地形地势等因素的影响，我国的水力资源在不同地区和不同流域的分布很不均匀，其特点是西部水力资源比较丰富，而东部则较稀缺贫乏。水电站数量大约47,000座，总装机容量352.26GW.

分布在长江流域，西南片区，珠江流域

如长江，金沙江，雅砻江，大渡河，澜沧江，乌江，清江，南盘江，黔江等

分布在黄河流域

如拉西瓦，玛尔挡，李家峡，小浪底，龙羊峡，刘家峡，乌金峡，三门峡等水电站

主要抽水蓄能电站

如白莲河蓄能电站，广州抽水蓄能电站，河北丰宁抽水蓄能电站，蒲石河抽水蓄能电站，仙居抽水蓄能电站，浙江安吉天荒坪抽水蓄能电站，河南宝泉抽水蓄能电站，福建仙游抽水蓄能电站，响水涧抽水蓄能电站，新疆阜康抽水蓄能电站等

水电系统介绍

系统组成和介绍-常规水电站

•大坝

•进水口

•水渠

•水力机械系统

•发电机组

•变电设备

•配电设备

•输电设备

•控制及辅助设备

•出水口

系统组成和介绍-常规水电站

大坝

作用是拦截水流，抬高水位，形成水库，造成上下游水位差，使电站具备水力发电的基本条件

水闸

作用是调节流量和控制洪水。

水力机械系统组成

水轮机

作用是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械。

活动导叶

控制水流量，达到调节转速和出力的目的。轴，传递机械能。

导轴承

承受径向水推力和控制摆度。尾水管，回收能量并导出水流。

系统组成和介绍-常规水电站

发电机组

发电机 (CAMILLE BAUER变送器SINEAX系列)

定子，产生感应电势。转子，产生旋转磁场。(电测仪器仪表TM产品)

推力轴承

作用是承受轴向水推力及机组转动部件自重。

冷却器

作用是轴承冷却器用于冷却轴承

制动器

作用是停机时制动发电机，防止长时间低速旋转损坏推力轴承。

变电设备

变压器

作用是升高或是降低交流电压。

配电设备

断路器

作用是关合，承载，开断运行回路正常电流，过载电流。

隔离开关

作用是合闸时承载正常回路电流，过载电流，分闸时符合绝缘距离和有明显断开标志。

电压互感器PT

把高电压降为标准电压，供保护，计量，仪表等装置使用。一般标准电压为100v。

电流互感器CT

把大电流降为标准电流，供保护，计量，仪表等装置使用。一般标准电流为5A或1A。

避雷器

作用是限制过电压以保护电气设备

母线

作用是汇集，分配和传送电能

导线，作用是传送电能

输电设备

作用是传送电能。铁塔，固定导线和避雷线。避雷线，保护架空输电线路。

控制设备

励磁系统

作用是为发电机转子提供直流电建立磁场，控制发电机机端电压或调整机组无功功率。

调速系统

作用是控制机组转速或调整机组有功功率。

继电保护

作用是监视电力系统的正常运行，当被保护的元件发生故障时，自动迅速地，有选择地发出跳闸命令，将故障设备从系统中切除，保证正常设备继续运行，最大限度地保证向用户安全，连续供电。

同期装置

作用是不同电源间的同期并网。

自动装置

作用是完成一定功能的自动装置。

计算机监控系统

通过对电站各种设备信息进行采集，处理，实现自动监视，控制，调节，保护等功能，保证设备安全稳定运行。

直流系统

为开关设备的操作，二次设备提供可靠能源。直流系统组成：蓄电池，充电装置，配电装置。

励磁控制系统是由同步发电机及其励磁系统共同组成的反馈控制系统。一般由两部分构成，第一部分是励磁功率单元，它向同步发电机的励磁绕组提供直流励磁电流，以建立直流磁场;第二部分是励磁控制单元，这一部分包括励磁调节器，强行励磁，强行减磁和灭磁等，它根据发电机的运行状态，自动调节功率单元输出的励磁电流，以满足发电机运行的需要。

调速系统控制原动机(水轮机)及发电机的转速(频率)和有功功率。

调速系统和励磁系统是发电机组的主要控制系统。

系统组成和介绍-抽水蓄能水电站

•上游蓄水池 upper reservoir

•阀室 valve chamber

•缓冲槽 surge tank

•控制阀门

•抽水机/水轮机

•电机/发电机

•下游蓄水池 lower reservoir

•电力消耗抽水模式(电机工作)

•电力传输水轮机模式

•变压器

•电力和控制室

系统组成和介绍-抽水蓄能水电站

抽水蓄能电站与常规水电站有许多相同之处，也有许多不同之处。抽水蓄能电站有上水库，上水库水可流向下方的水轮发电机，推动水轮发电机发电，这是相同之处;抽水蓄能电站还有下水库，推动水轮发电机发电后的水没有流走，而是储存在下水库，抽水蓄能电站可以把下水库的水泵到上水库，这是最大的不同，也就是说，抽水蓄能电站的水流是双向运行的。

抽水蓄能电站使用的水轮机是双向可逆的，既可以作为水轮机使用也可作为水泵使用;抽水蓄能电站的电机也是双向运转的，既可以作为发电机又可以作为电动机使用。上水库的水流向下水库时推动水泵水轮机旋转，带动电动发电机向电网输电;使用电网的电驱动电动发电机旋转，带动水泵水轮机把下水库的水泵到上水库。

抽水蓄能电站具有调峰填谷的效益，承担备用电源的作用，与其他发电形式配合运行。

我们在水电站中的应用和推荐产品

工业产品在水电站中的应用

p水位监测

p水轮机导向叶片角度监测

p发电机的控制系统包含励磁系统和调速系统

p计算机监控系统交采表

涉及产品类型

多功能可编程电量变送器：

多功能可编程电量变送器SINEAX DM5系列，SINEAX CAM, SINEAX DME4系列

多功能可编程电量变送器DM5F

多功能电量显示表：

SINEAX AM系列

过程控制：

SINEAX V600系列

角位变送器：

KINAX WT 系列

在线电能质量监测：

在线电能质量分析仪LINAX PQ系列

在线电能质量分析仪LINAX PQ系列

审核编辑：汤梓红