水电站的布置形式

水电站工程中的前池结构及布置设计研究水电站是一种将水能转换为电能的重要能源利用设施，其主要包括前池、水轮机、变压器、发电机等设备。

其中，前池是水电站工程中的关键部分之一，决定着水电站发电效率和运行稳定性。

本文将就水电站工程中的前池结构及布置设计进行探讨与研究。

一、前池的概述前池是水电站入口结构之一，它是水流攻击水轮机的装置。

前池的主要作用是减少进口水流的动能，使其转换成升力、压力和旋转动能。

同时，前池还可以起到调节水量的作用，保持水轮机在一定的工况范围内运行，从而提高发电效率和保障水电站的安全可靠性。

二、前池结构设计前池的结构设计与安放位置是水电站工程中十分重要的一步。

前池的结构设计需要根据地形、水流特点、入口尺寸和水流流速等因素来考虑。

以下是前池结构的常见设计形式：1、圆形前池圆形前池是较为常见的一种前池结构设计，优点在于施工简单、流量分布较为均匀，且在水流量变化较大时易进行调节。

但是，圆形前池也存在一些弊端，例如在水流速度较高时，圆形前池难以降低水流动能，并且在清理和维护时较为困难。

2、喉插式前池喉插式前池是一种进水管管喉插入前池中，并与前池壁呈45度角连接的设计。

这种前池结构主要适用于大水流量、低水流速和较小的入口面积条件下。

喉插式前池具有结构简单、流量调节能力较强、维护清洗方便等优点。

但是，喉插式前池也存在一些问题，例如水流存在冲击现象，进口不易控制。

3、U型前池U型前池结构是将进口管道上下两端与前池端面呈45度角相连接，呈U型设计的一种前池形式。

这种前池结构主要适用于中小流量情况下。

它的优点在于流线布局较为顺畅、结构紧凑、维护方便等。

但是，U型前池也存在流量调节不精、冲击现象较明显等缺点。

三、前池布置设计前池的布置设计需要考虑水能利用率、水体稳定性、水流速度、水轮机机型等多方面因素。

以下是前池布置设计的常规方式：1、水平布置水平布置是将进水道和前池水平安装在水平面平台上，水流方向为水平方向。

主厂房的布置一、发电机层设备布置发电机层为安放水轮发电机组及辅助设备和仪表表盘的场地，也是运行人员巡回检查机组、监视仪表的场所。

主要设备有:1．机旁盘（自动、保护、量测、动力盘).与调速器布置在同一侧,靠近厂房的上游或下游墙。

2．调速柜。

应与下层的接力器相协调，尽可能靠近机组，并在吊车的工作范围之内。

3．励磁盘。

控制励磁机运行,常布置在发电机近旁。

4．蝶阀孔。

如果在水轮机前装设蝴蝶阀，则其检修需要在发电机层的安装间内进行，在发电机层与其相应的部位预留吊孔,以方便检修和安装。

5．楼梯。

一般两台机组设置一个楼梯.由发电机层到水轮机层至少设两个楼梯，分设在主厂房的两端,便于运行人员到水轮机层巡视和操作、及时处理事故。

楼梯不应破坏发电机层楼板的梁格系统。

6．吊物孔.在吊车起吊范围内应设供安装检修的吊物孔,以勾通上下层之间的运输，一般布置在既不影响交通、又不影响设备布置的地方，其大小与吊运设备的大小相适应，平时用铁盖板盖住。

发电机层平面设备布置应考虑在吊车主、副钩的工作范围内，以便楼面所有设备都能由厂内吊车起吊。

二、水轮机层设备布置水轮机层是指发电机层以下，蜗壳大块混凝土以上的这部分空间。

在水轮机层一般布置：1．调速器的接力器。

位于调速器柜的下方，与水轮机顶盖连在一起，并布置在蜗壳最小断面处，因为该处的混凝土厚度最大。

2．电气设备的布置。

发电机引出线和中性点侧都装有电流互感器，一般安装在风罩外壁或机座外壁上。

小型水电站一般不设专门的出线层，引出母线敷设在水轮机层上方，而各种电缆架设在其下方.水轮机层比较潮湿，对电缆不利。

对发电机引出母线要加装保护网.3．油、气、水管道.一般沿墙敷设或布置在沟内。

管道的布置应与使用和供应地点相协调，同时避免与其他设备相互干扰，且与电缆分别布置在上下游侧，防止油气水渗漏对电缆造成影响。

4．水轮机层上、下游侧应设必要的过道。

主要过道宽度不宜小于1.2m~1。

6m。

水轮机机座壁上要设进人孔，进人孔宽度一般为1。

1F418000水闸、泵站与水电站（平均2.0分）1F418010水闸的分类及组成【考点】水闸的分类及组成一、常用水闸的分类水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物，多建于河道、渠系及水库、湖泊岸边。

(1)节制闸；(2)进水闸；(3)分洪闸：常建于河道的一侧，用来将超过下游河道安全泄量的洪水泄人分洪区（蓄洪区或滞洪区）或分洪道。

分洪闸是双向过水的，洪水过后再从此处将蓄水排人河道。

(4)排水闸：常建于江河沿岸，用来排除内河或低洼地区对农作物有害的渍水。

排水闸也是双向过水的。

(5)挡潮闸；(6)冲沙闸（排沙闸）；(7)排冰闸、排污闸等。

图1F418011－1水闸类型及位置示意图2.按闸室结构形式可分为开敞式、胸墙式及涵洞式等。

图1F418011－2 闸室结构形式（a）开敞式；（b）胸墙式；（c）涵洞式3.按过闸流量大小可分为大、中和小型三种形式。

过闸流量在1000m3/s以上的为大型水闸；l00～l000m3/s的为中型水闸；小于100m3/s的为小型水闸。

（2010\13年考点）二、水闸的组成水闸主要包括上游连接段、闸室和下游连接段三部分。

图1F418011－3水闸的组成部分1－上游防冲槽；2－上游护底；3－铺盖；4－底板；5－护坦（消力池）；6－海漫；7－下游防冲槽；8－闸墩；9－闸门；10－胸墙；11－交通桥；12－工作桥；13－启闭机；14－上游护坡；15－上游翼墙；l6－边墩；17－下游翼墙；18－下游护坡闸室是水闸的主体部分，其作用是：控制水位和流量，兼有防渗防冲作用。

闸室段结构包括：闸门、闸墩、边墩（岸墙）、底板、胸墙、工作桥、交通桥、启闭机等。

【考点】水闸主体结构的施工方法土方及基础施工（1）建筑物的基坑土方开挖应本着先降水，后开挖的施工原则，并结合基坑的中部开挖明沟加以明排。

（6）基坑土方开挖完成或基础处理完成，应及时组织基础隐蔽工程验收，及时浇筑垫层混凝土对基础进行封闭。

（7）基坑降水时：流砂、管涌处应采取反滤导渗措施。

水电站的布置形式及组成建筑物水电站是利用流水能量转化为电能的设施，主要由水库、引水渠、发电厂和输电线路组成。

根据不同的水电站类型和特点，布置形式和组成建筑物也会有所区别。

下面将针对传统水电站和抽水蓄能电站进行详细介绍。

传统水电站的布置形式及组成建筑物：1.水库：水库是水电站的核心设施，主要用于储存水源，并且有利于调节供水、防洪和发电。

水库通常由大坝筑成，形状可以是弧形、重力式或拱坝式。

水库一般由库岸、溢洪道、排水口等构成。

2.引水渠：引水渠用于将水库中的水引入发电厂。

根据地形条件，引水渠可分为明渠和暗渠两种形式。

明渠是露天渠道，而暗渠则是埋设在地下的管道。

引水渠的主要组成部分有渠道、进水口、闸门和闸室。

3.发电厂：发电厂是水电站发电的主要场所。

根据水轮机的类型和水电站的规模，发电厂通常分为地下厂房和地上厂房两种类型。

地下厂房通常建在大坝下方的地下洞穴中，而地上厂房则建在地面上。

发电厂的主要组成部分有发电机组、水轮机、发电机组控制设备和变压器等。

4.输电线路：输电线路是将发电厂产生的电能传输到用户的重要环节。

输电线路通常是高压线路，包括由铁塔或电缆支撑的导线。

输电线路由输电塔、导线、绝缘子、变压器和变流器等组成。

抽水蓄能电站的布置形式及组成建筑物：抽水蓄能电站是一种通过向上泵水将低谷电能转化为高峰电能的设施。

1.水库：抽水蓄能电站同样需要一个水库，用于储存上升时产生的水。

水库的建设和传统水电站相似，主要用于储水并提供发电所需的水源。

2.泵站：泵站是抽水蓄能电站的关键设施，用于将水从下池抽到上池。

泵站由泵房和泵室组成，泵房用于放置水泵和相应的控制设备，泵室则是容纳泵装置的大型水池。

3.上池和下池：上池和下池是抽水蓄能电站的核心部分，用于储存上升和下降过程中的水。

上池通常比下池高，以便利用水头产生电能。

上池和下池之间通过水轮机连接，水能从上池流向下池产生电能。

4.发电厂：发电厂同样是抽水蓄能电站的重要组成部分，用于通过水轮机转化水能为电能。

水电站的基本开发方式及其布置形式标签：水电站的基本开发方式及其布置形式要发电必须有流量和水头，关键是形成水头。

要充分利用河流的水能资源，首先要使水电站的上、下游形成一定的落差，构成发电水头。

因此就开发河流水能的水电站而言，按其集中水头的方式不同分为坝式、引水式和混合式三种基本方式。

另外，抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。

一、坝式水电站(一) 坝式水电站特点(1) 坝式水电站的水头取决于坝高。

目前坝式水电站的最大水头不超过300m。

(2) 坝式水电站的引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分。

(由于筑坝，上游形成的水库，可以用来调节流量）目前世界上装机容量超过2 000MW的巨型水电站大都是坝式水电站。

此外坝式水电站水库的综合利用效益高，可同时满足防洪、发电、供水等兴利要求。

(3) 坝式水电站的投资大，工期长。

原因：工程规模大，水库造成的淹没范围大，迁移人口多。

适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。

(二) 坝式水电站的形式1．河床式电站(power station in river channel)①一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。

②适用水头：大中型：25米以下，小型：8~10米以下。

适用于较低水头的水电站。

③厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，使之成为挡水建筑物的一部分，故厂房也有抗滑稳定问题；注：厂房本身起挡水作用是河床式水电站的主要特征④厂房高度取决于水头的高低。

⑤引用流量大、水头低。

主要包括：挡水坝、泄水坝、厂房、船闸、鱼道等。

▲葛洲坝水电站2．坝后式水电站(power staion at dam toe)▲坝后式水电站①当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水。

厂坝之间设置沉陷缝，是两者之间互不传力，厂房不承受水头。

——坝后式水电站一般修建在河流的中上游。

——库容较大，调节性能好。

②如为土坝，可修建河岸式电站。

第一章水轮机分类：1.反击式水轮机：混流式、轴流式、斜流式、贯流式；2.冲击式水轮机：水斗式、斜击式、双击式。

混流式水轮机：水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。

轴流式水轮机：水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动。

斜流式水轮机：水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。

贯流式水轮机：贯流式水轮机是一种流道近似为直筒状的卧轴式水轮机。

水轮机的水头，也称作工作水头、净水头，是指单位重量水体通过水轮机时的能量减小值。

设计水头Hr：是水轮机发出额定出力时所需要的最小净水头。

设计流量是水轮机发出额定出力时所需要的最大流量。

水轮机的输出功率为水轮机主轴传递给发电机的功率，常称为水轮机出力，用N表示。

各种形式水轮机的转轮标称直径规定如下：1、对混流式水轮机是指其转轮叶片进水边的最大直径。

2、对轴流式、斜流式和贯流式水轮机是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室内径。

3、对冲击式水轮机是指转轮与射流中心线相切处的节圆直径。

水轮机型号：（1）ZZ560-LH-800，表示转轮型号为560的轴流转浆式水轮机，立轴，混凝土蜗壳，转轮直径为800cm。

（2）GD600-WP-300，表示转轮型号为600的贯流定浆式水轮机，卧轴，灯泡式引水，转轮直径为300cm。

（3）2CJ20-W-120/2X120，表示转轮型号为20的水斗式水轮机，一根轴上装有2个转轮，卧轴，转轮直径为120cm，每个转轮具有2个喷嘴，设计射流直径为10cm。

水轮机的最优工况即效率η最高的工况。

最优工况的两个基本条件：无撞击进口和法向出口。

第二章蜗壳根据材料可分为金属蜗壳和混凝土蜗壳。

当水头小于40m时多采用混凝土蜗壳；当水头大于40m时，常采用金属蜗壳。

混凝土蜗壳一般用于大、中型低水头水电站。

从蜗壳鼻端至蜗壳进口断面之间的夹角称为蜗壳的包角。

蜗壳的包角φ0：金属蜗壳，φ0=345°；混凝土蜗壳，φ0=180°—270°尾水管的作用：1、汇集并引导转轮出口水流排往下游；2、当H 2>0时，利用这一高度水流所具有的位能；3、回收转轮出口水流的部分动能。

第二篇水电站建筑物水电站是利用水能资源发电的场所，是水、机、电的综合体。

其中为了实现水力发电，用来控制水流的建筑物称为水电站建筑物。

本篇主要讨论水电站引水系统的布置、结构设计和水力计算；水电站厂区枢纽的布置设计和结构特点。

第六章水电站的布置形式及组成建筑物重点：坝式、引水式、混合式开发的水电站的布置特点及组成建筑物。

第一节水电站的基本开发方式及其布置形式由N = ηQH可知，要发电必须有流量和水头，关键是形成水头。

要充分利用河流的水能资源，首先要使水电站的上、下游形成一定的落差，构成发电水头。

因此就开发河流水能的水电站而言，按其集中水头的方式不同分为坝式、引水式和混合式三种基本方式。

抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。

形成水头方式——水电站的开发方式。

一、坝式水电站在河流峡谷处拦河筑坝，坝前雍水，在坝址处形成集中落差，这种开发方式为坝式开发。

在坝址处引取上游水库中水流，通过设在水电站厂房内的水轮机，发电后将尾水引至下游原河道，上下游的水位差即是水电站所获取的水头。

用坝集中水头的水电站称为坝式水电站。

(一) 坝式水电站特点(1) 坝式水电站的水头取决于坝高。

目前坝式水电站的最大水头不超过300m。

(2) 坝式水电站的引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分。

(由于筑坝，上游形成的水库，可以用来调节流量）目前世界上装机容量超过2 000MW的巨型水电站大都是坝式水电站。

此外坝式水电站水库的综合利用效益高，可同时满足防洪、发电、供水等兴利要求。

(3) 坝式水电站的投资大，工期长。

原因：工程规模大，水库造成的淹没范围大，迁移人口多。

适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。

(二) 坝式水电站的形式1．河床式电站(power station in river channel)——一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。

——适用水头：大中型：25米以下，小型：8~10米以下。

第一章概述第一节、水电厂基础知识一、水电站分类水电站可分为：1.坝后式：电站主厂房紧靠坝体，与坝体为一体。

如三峡电站。

2.引水式：电站主厂房在水库下游一定距离，发电用水由引水隧洞或渠道引入厂房，这种形式最为常见。

3.混合式：就是将以上两种形式融为一体。

在我们国家不常见。

4.抽水蓄能式：在系统电力过剩时将做过功的水抽入水库在系统电力紧张时再次用于发电。

5.潮汐式：利用海水涨、退潮时的落差发电。

二、水电站主要工作方式：水电站主要工作方式及电能的产生过程：水库引水隧洞（或明渠）调压井（或前池）压力钢管主阀水轮机导流部件水轮机转轮（转动：这是水电站对水能的利用过程）主轴发电机转子发电机定子出口断路器主变压器（升压变压器）开关站（电站生产过程完结）电力系统注解：水库集存水能能量，水能从取水口进入引水隧洞（或明渠），再由引水隧洞（或明渠）引入调压井（或前池），经过调压闸（只有调压井有，前池没有该设备）进入压力钢管，再经过主阀（有蝴蝶阀和球阀之分）进入水轮机的导水机构，冲动水轮机转轮，使其转动。

水轮机转轮带动主轴（主轴是连接发电机转子的）旋转，使发电机转子与其做同步旋转，由发电机定子绕着切割转子磁极的磁力线产生交流电能（电能产生），发电机生产的电能经过出口断路器进入主变压器（升压变压器）升压后经开关站分配给系统，再由变电站降压后分配给用户线路，最后经线路变压器（我们在路边可以看到的变压器）分配给用户。

三、水电站设备分类水电站设备分为：水文、水工、水动、电气一次、电气二次和计算机监控（现代设备）设备。

1.水文设备：提供水能资源的实时和预报数据，用于水库的实时调度（发电用水和防洪泄水依据）。

2.水工设备：保证水电站建筑的安全的设备（如：泄洪闸门、取水口闸门、栏污栓等）。

3.水动设备：把水能转换为旋转机械能的设备及其控制他的机械设备（如水轮机、调速器等）。

4.电气一次设备：是生产、传输电能的设备及其测量、使用电能的机械设备（如断路器、变压器、互感器、电动机等）。

河床式水电站和坝后式水电站2019-01-02 08:55在河道上拦河筑坝抬高上游水位，形成较大的上下游水位差，构成水电站水头，这种水能开发方式称为坝式开发。

采用坝式开发的水电站称为坝式水电站。

坝式开发可用形成的蓄水库调节流量，使得水能利用程度较充分。

蓄水库可同时解决防洪、供水等部门的水利问题。

坝式水电站一般建设在非溢流坝段，常见的是河床式水电站与坝后式水电站。

1河床式水电站河床式水电站大多建造在河流中下游河道底坡平缓的河段上。

水电站厂房与坝排成一体，共同阻挡河水，这种坝一般不高，中小水电站水头为10 m左右，主要靠流量大出力，属低水头大流量型水电站。

河床式水电站水头低，不会形成大面积水库，通常建在河流的中下游。

河床式水电站枢纽最常见的布置方式是泄水闸（或溢流坝）在河床中部，厂房建在一边或两边。

湖北葛洲坝水利枢纽是大型河床式水电站，大坝为混凝土重力坝，全长2595 米，最大坝高53.8 米，大坝布置从右岸起：大江冲沙闸、一号船闸、大江电站厂房、二江泄水闸、二江电站厂房、二号船闸、三江冲沙闸、三号船闸，葛洲坝水库总库容15.8 亿立方米。

2坝后式水电站当开发河段允许筑较高的坝蓄水来获得较大的水头时，由于上游水压力较大，水电站厂房本身的结构和重量已不足以维持稳定，无法挡水，必须筑建专门的大坝挡水，将厂房布置在坝的下游侧，这种布置称为坝后式水电站。

典型的坝后式水电站是三峡水电站。

三峡大坝全长2309.47 米，中部泄流坝长483 米，最大坝高181 米,水头约110米。

泄洪坝段的上部有坝顶溢流表孔22个，在坝体下方有深孔泄洪通道23个，表孔溢流通道与深孔泄洪通道间隔分布。

泄洪主要通过深孔泄洪，可有效带走上游淤积泥沙，在大洪水时进行溢流泄洪。

泄洪坝段的两侧是发电厂房坝段，发电厂房在大坝后方，水轮机引水管道从坝体穿过向下引入发电厂房。

在厂房坝段的下方还设有若干个冲沙孔。

左侧厂房安装14台70万千瓦水电机组，采用混流式水轮机，右侧厂房安装12台70万千瓦水电机组；在右岸大坝“白石尖”山体内的地下厂房有6台70万千瓦水电机组，这样共有70万千瓦水电机组32台，加上两台5万千瓦电源机组，三峡电站总装机容量达到2250万千瓦。

水电站的布置形式及组成建筑物一、填空题1．水电站的基本布置形式有_坝式水电站、引水式水电站、混合式水电站三种，其中坝式水电站分河床式、坝后式、坝内式、溢流式等形式。

2．有压引水式水电站由_________________、_________________、______________、______________、______________等组成；而无压引水式水电站由_____________、_____________、______________、______________、______________等组成。

3．抽水蓄能电站的作用是___________________________________，包括_________________和_________________两个过程。

4．按其调节性能水电站可分为____________和______________两类。

二、思考题1．按照集中落差的方式不同，水电站的开发分为几种基本方式？各种水电站有何特点及适用条件？2．水电站有哪些组成建筑物？其主要作用是什么？3．抽水蓄能电站的作用和基本工作原理是什么？潮汐电站基本工作原理是什么4．何为水电站的梯级开发？水电站进水口及引水建筑物一、判断题1．无压引水进水口，一般应选在河流弯曲段的凸岸。

( )2．有压进水口的底坎高程应高于死水位。

( )3．通气孔一般应设在事故闸门的上游侧。

( )4．进水口的检修闸门是用来检修引水道或水轮机组的。

( )5．渠道的经济断面是指工程投资最小的断面。

( )6．明渠中也会有水击现象产生。

( )二、填空题1．水电站的有压进水口类型有______________、______________、____________、____________等几种。

2．水电站有压进水口主要设备有______________、______________、______________和______________。

水工建筑物—水电站水工建筑物—水电站一、水电站的布置形式水电站的典型布置形式主要有坝式水电站、河床式水电站及引水式水电站三种。

坝式水电站：利用拦河坝使河道水位壅高，以集中水头。

常建于河流中、上游的高山峡谷中，一般为中、高水头水电站。

最常见的布置方式是发电厂房位于挡水坝下游靠近坝趾处的水电站，即坝后式水电站。

河床式水电站：发电厂房与挡水闸、坝呈一列式布置在河床上共同起挡水作用的水电站。

常建于河流中、下游，一般为低水头、大流量的水电站。

引水式水电站：利用引水道来集中河段落差形成发电水头的水电站。

常建于流量小、河道纵坡降大的河流中、上游。

二、水电站枢纽建筑物的组成水电站枢纽工程主要建筑物包括：挡水建筑物，泄水建筑物，水电站进水建筑物，水电站引水及尾水建筑物，水电站平水建筑物，发电、变电和配电建筑物等。

1、挡水建筑物：挡水建筑物用来拦截河流，集中落差，形成水库，如坝、闸等。

2、泄水建筑物：泄水建筑物用来宣泄洪水，或放水供下游使用，或放水以降低水库水位，如溢洪道、泄洪隧洞、放水底孔等。

3、水电站进水建筑物：水电站进水建筑物用来将水引入引水道，如有压的深孔和浅孔式进水口或无压的开敞式进水口。

4、水电站引水及尾水建筑物：水电站引水建筑物用来将发电用水自水库输送给水轮机发电机组;尾水建筑物用来把发电用过的水排入下游河道。

常见的建筑物为渠道、隧洞、压力管道等，也包括渡槽、涵洞、倒虹吸等交叉建筑物。

5、水电站平水建筑物：水电站平水建筑物用来平稳由于水电站负荷变化在引水或尾水建筑物中造成的流量及压力(水深)变化，如有压引水道中的调压室、无压引水道末端的压力前池等。

6、发电、变电和配电建筑物：包括安装水轮机发电机组的主厂房(包括安装场)及其控制、辅助设备的副厂房、安装变压器的变压器场及安装高压配电装置的高压开关站。

7、其他建筑物：如过船、过木、过鱼、拦沙、冲沙等建筑物。