【正文】 往變壓器的輸電電流必然很大 ， 因此要求母線的斷面相應(yīng)增大 。 電氣一次系統(tǒng) 電氣一次系統(tǒng)是變壓器 、 斷路器 、 隔離開關(guān) 、 互感器 、 避雷器等設(shè)備通過(guò)母線 、 導(dǎo)線構(gòu)成的整體 。 （ 6） 水電站廠房?jī)?nèi)的起重機(jī) 是主要起重設(shè)備 ， 其起重量應(yīng)根據(jù)機(jī)組的最重安裝件 （ 通常為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 ）的重量進(jìn)行選定 。 在正常情況下維持發(fā)電機(jī)電壓水平 ， 合理分配發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率 。由于水輪發(fā)電機(jī)通常是與水輪機(jī)同軸剛性連接，故整個(gè)機(jī)組的轉(zhuǎn)速是一致的。 它的主體是水輪發(fā)電機(jī)組 ， 其余都是圍繞著主機(jī)正常運(yùn)行 、 檢修所需要的輔助設(shè)備 。 在復(fù)雜的自然條件下 ， 為了充分利用能量 ， 有時(shí)迫使采用更復(fù)雜的布置方式 。 壩上游 AB段的水頭可由筑在 B點(diǎn)的壩來(lái)集中 ， 壩下游的集中水頭可由引水渠道取得 。 圖 4 引水式布置示意圖 圖 5 引水式水電站樞紐布置 引水式水電站適宜于山區(qū)河流 ， 河道坡度較陡和流量較小的情況 。 如圖 4所示 ， 為了利用 B點(diǎn)以下的集中落差 ， 在 B點(diǎn)筑一座壩 ， 然后由壩的右岸用引水明渠 （ 或隧洞 ） 將水引至 C點(diǎn) ， 再由 C點(diǎn)經(jīng)壓力管道將水引入廠房?jī)?nèi) 。 堤壩式水電站樞紐布置見圖 3。 堤壩式水電站布置時(shí) ， 廠房可以位于壩軸線的一端 、 壩后或壩內(nèi) 。 水電站可以按不同的集中落差方式 ， 分成以下三種基本類型的布置方式 。 上述建筑物在不同的自然條件下可能采用不同型式 。 按布置一般分為戶內(nèi)式和戶外式 。 （ 4） 水電站廠房 水電站的廠房是使水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿闹鳈C(jī)設(shè)備和為此目的服務(wù)的附屬設(shè)備的工作場(chǎng)所 。 各種類型的溢洪道 、 泄水孔 、泄水隧洞等都屬于這類建筑物 。 水電站建筑樞紐建筑物組成 水電站建筑樞紐有下列建筑物組成： （ 1） 擋水建筑物 其典型代表是各種類型的壩 。 ★ 在梯級(jí)中能選出解決當(dāng)前任務(wù) ， 適宜于提前開發(fā)的第一期工程 。為此，需要做大量勘測(cè)、調(diào)研、論證和可行性研究工作。在研究河流的梯級(jí)開發(fā)時(shí)，還必須考慮到河流流量需要調(diào)節(jié)的程度，并選定幾個(gè)關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)水庫(kù)。 為什么要研究河流的梯級(jí)開發(fā)呢 ？我們?cè)诤恿魃辖ㄔ煲粋€(gè)水電站時(shí) ， 僅僅只利用了整個(gè)河流的一小段 ， 在這一段的上下游還可建造一系列的水電站 ， 也就是說(shuō) ， 每個(gè)水電站僅是河流梯級(jí)開發(fā)中的一個(gè)梯級(jí) 。 但是由于永定河洪水嚴(yán)重威脅著首都北京和重要工業(yè)城市天津及該地區(qū)其他城市和廣大農(nóng)村人民生命財(cái)產(chǎn)的安全 ， 因此在綜合利用規(guī)劃中必須首先滿足防洪的要求 ， 其他各項(xiàng)水利事業(yè)的要求 ， 在全面規(guī)劃 、 統(tǒng)籌安排下 ，以期得到最大可能限度的滿足 。 例如發(fā)電要求水庫(kù)在汛期盡量多蓄水 ， 以供枯水期使用 ， 而防洪卻要求水庫(kù)在汛期內(nèi)經(jīng)常空出一定的容積 ， 以備隨時(shí)攔蓄洪水 。 我國(guó)許多河流的水力地址都具有巨大的綜合利用的作用 ， 不僅可以建設(shè)水電站發(fā)展電氣化事業(yè) ， 而且可以同時(shí)采取各種水利措施 ， 解決防洪 、 灌溉 、 航運(yùn) （ 包括放木和筏運(yùn) ） 、 工業(yè)城市給水 、 漁業(yè)等問(wèn)題 。h ，主要用以發(fā)展鋁 、 鎂等有色金屬冶煉 ， 以及化肥 、 紙漿等能源密集型工業(yè) 。 世界上有許多國(guó)家 ， 正是由于具有豐富的水力資源的優(yōu)勢(shì) ， 憑籍其大量廉價(jià)的水電而建立起發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)的 。h ） （億 kW178。 世界上大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，一般都優(yōu)先發(fā)展水電，水電開發(fā)程度在 60%以上的國(guó)家共有 9個(gè)，分別是：法國(guó)（ %）、瑞士（ %）、墨西哥（ %）、奧地利（ %）、德國(guó)（ %）、美國(guó)（ %）、日本（ %）、挪威（ %）、意大利（ 63%）。h ， 技術(shù)可開發(fā)水力資源為 143， 200億kW178。 如果在平原河流上修建大型水庫(kù) ，就會(huì)造成一定的淹沒(méi)損失 ， 并需妥善地解決水庫(kù)建設(shè)涉及的移民問(wèn)題 。 此外 ， 我國(guó)的氣候條件也比較好 ， 絕大部分地區(qū)可以一年四季施工 。 （ 3） 我國(guó)的許多水力地址 ， 特別是目前選擇并準(zhǔn)備開發(fā)的一些水電站 ， 大都有很好的自然條件 。 例如黃河的開發(fā)和治理 ， 就要同時(shí)解決黃河的防洪 、 發(fā)電 、 灌溉 、 航運(yùn) ， 水土保持等問(wèn)題 ，這是河流綜合利用的原則 。 如黃河的三門峽 、 劉家峽；長(zhǎng)江的三峽 、 葛洲壩；四川的大渡河 、 岷江；浙江的新安江和東北的松花江等 。 全國(guó)平均開發(fā)率按 2023年水電發(fā)電量計(jì)僅%， 約居世界第 70多位 ， 排在很多發(fā)展中國(guó)家如印度 、巴西 、 埃及 、 越南 、 泰國(guó)等國(guó)家之后 。 根據(jù)有關(guān)資料 ，珠江流域也有不少優(yōu)越的水力發(fā)電地址 ， 現(xiàn)正進(jìn)行對(duì)全流域的有系統(tǒng)的勘測(cè)研究工作 。 黃河的綜合利用流域規(guī)劃已在二十世紀(jì)五十年代編制完成 。 在地區(qū)分布上 ， 我國(guó)水力資源的 72%集中在西南地區(qū) ， 其次是中南 、 西北 、 華東 、 東北 ， 華北和內(nèi)蒙最少 。 45/450=200179。 W/3600179。 100179。 所以實(shí)際上所作的功比 No小 。 我們知道了一個(gè)水電站利用的落差和流量 ， 則水從高處落下 ， 在單位時(shí)間內(nèi)所做的功 ， 叫水流功率可用下式表示： No =γQ H (kgm/s) 式中 γ — 水的比重 ， 每立方米水等于 1000公斤重 。 天然的水力隨著流量的變化而忽大忽小 ， 很不適用 ， 所以必須修建水庫(kù) ， 調(diào)節(jié)流量 ， 才能充分地利用水力資源 。 流量是河流中單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的水量 ， 以一秒鐘內(nèi)流過(guò)多少立方米來(lái)表示 。 該比降可以表示落差集中的程度 。 此外 ， 水力的大小還決定于河流中流量的多少 ， 這是和落差同樣重要的另一個(gè)基本條件 。 同時(shí) ， 水電的應(yīng)用還節(jié)約了大量煤炭 、 石油 、 天然氣等重要原料 ， 并有利于環(huán)境保護(hù) 。 水力發(fā)電是水能利用的主要形式 。 但是這些小型水電站的意義是十分重大的 ，因?yàn)樗鼈儾粌H為水電開發(fā)在技術(shù)上開創(chuàng)了一條道路 ，而且也為當(dāng)時(shí)新興的工業(yè)提供了廉價(jià)的電力 。 在發(fā)電機(jī)沒(méi)有發(fā)明以前 ， 水力機(jī)械只是把水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能 ， 各種水力機(jī)械都是直接推動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械 （ 如磨粉 、車水等 ） 。 三千多年前在我國(guó) 、 埃及和印度就開始有水碓 、 水碾 、水磨 、 水車等簡(jiǎn)單機(jī)械 ， 利用水力來(lái)進(jìn)行生產(chǎn) 。 第一臺(tái)機(jī)械原動(dòng)機(jī)就是水力機(jī)械 。 歐洲在十五 、 十六世紀(jì)由于手工業(yè)工場(chǎng)的發(fā)展 ， 在手工業(yè)生產(chǎn)中利用水力比較普遍 ，這時(shí)就有了浮動(dòng)抽水站和水力織布機(jī)等機(jī)械 。 一個(gè)世紀(jì)以前 ， 當(dāng)時(shí)世界上一些先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家所興建的第一座水電站 ， 以及隨之而建起的第一批水電站 ， 按目前標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō) ， 都是屬于小型的 ， 甚至是微型水電站 。 1912年 ， 我國(guó)在云南昆明附近石龍壩建成第一座水電站 ， 安裝德國(guó)西門子公司的二臺(tái) 240KW水輪發(fā)電機(jī)組 。 水力發(fā)電所用的河川水流是取之不盡 、 用之不竭的能源 ， 與其他能源的開發(fā)相比 ， 不需要昂貴的燃煤開采 、 運(yùn)輸?shù)葟?fù)雜環(huán)節(jié) ， 因而水力發(fā)電的成本低 。 由于河流水面高低的差別 （ 叫做落差或水頭 ） ， 所以產(chǎn)生水力 ， 這是構(gòu)成水力的一個(gè)基本條件 。 例如黃河從青海發(fā)源地流入渤海 ， 全長(zhǎng) 4845公里 ， 水流總共降落 4368米 ， 平均每公里落差 ， 也就是平均水面比降為萬(wàn)分之九 。 水電站上游和下游的水面經(jīng)常變動(dòng) ， 落差也就隨著變動(dòng) 。 像黃河通過(guò)三門峽的最大流量曾達(dá)到每秒 18500立方米 ， 而最小流量只有每秒 160立方米 ， 相差達(dá) 100多倍 。 因此 ， 往往在河流的中游段利用水力最為經(jīng)濟(jì) 。 但是 ， 水流功率一般不用 kgm/s表示 ， 而用千瓦 或馬力作單位 ， 它們之間的關(guān)系為： 1 kW= 102 (kgm/s) 1 HP= 75 (kgm/s) 所以水流功率也可用下式表示： 1000 No = ——— Q H = (kW) 102 1000 或 No = ——— Q H = (HP) 75 當(dāng)水流作功時(shí) ， 必然有一定能量的損失 。 當(dāng)初步估算出力時(shí) ， 效率系數(shù)可采用 ， 則水電站的出力可簡(jiǎn)化為： N = 8QH (kW) ● 例如某個(gè)水電站引用流量 100m3/s， 利用水頭 50m， 它的出 力為： N = 8179。 因?yàn)橐恍r(shí)等于 3600秒 ， 用 W/3600來(lái)代替上述公式的流量 ， 就可以得到計(jì)算電能的公式如下： E = 8179。 107179。 其中 ， 長(zhǎng)江流域占 40%， 西藏各河流約占 %， 西南各國(guó)際河流約占 %， 黃河流域占6%， 珠江流域占 % ， 其它約占 %。 長(zhǎng)江由四川流入湖北 ， 經(jīng)過(guò)了世界有名的特大型三峽水電站 ， 其發(fā)電能力達(dá) 1820萬(wàn) kW， 裝設(shè) 26臺(tái) 70萬(wàn) kW水輪發(fā)電機(jī)組 。 南方的珠江是我國(guó)的第三條大河 。 但總開發(fā)率很低 ， 東西部開發(fā)差異很大 。 我國(guó)水力資源開發(fā)的特點(diǎn) （ 1） 我國(guó)的一些大型水電站在地區(qū)分布上很有利 ，一般都處于人口稠密地區(qū)的附近 ， 所以它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高 。這些水力資源的開發(fā) ， 都能同時(shí)滿足國(guó)家當(dāng)前迫切的防洪 、發(fā)電 、 灌溉 、 航運(yùn)等要求 。h ；萬(wàn)噸級(jí)船隊(duì)可直達(dá)重慶 ， 單向年通過(guò)能力將從目前的 1000萬(wàn)噸增加到 5000萬(wàn)噸 ， 運(yùn)輸成本可降低 35%；年發(fā)電量相當(dāng)于燃燒 5000萬(wàn)噸原煤的能量 ， 可相應(yīng)減少溫室效應(yīng)和酸雨 ， 保護(hù)了環(huán)境 。 同時(shí)我國(guó)土建工程的造價(jià)與機(jī)電設(shè)備和金屬材料采購(gòu)金額相比 ， 是比較低的；水電站工程所需的石料和砂石料 ， 大都可以在工地附近取得 。 因?yàn)楹恿髦袙稁У哪嗌?， 在最嚴(yán)重的情況下可以很快將水庫(kù)淤滿 ， 如流入渠道會(huì)引起渠道淤塞 ， 粗粒泥沙通過(guò)水輪機(jī)會(huì)引起轉(zhuǎn)輪葉片的磨損 。 據(jù) 《 國(guó)際水力發(fā)電與大壩 》 雜志1999年統(tǒng)計(jì)資料 ， 按年發(fā)電量估算 ， 世界理論水力資源蘊(yùn)藏量為 405， 000億 kW178。h ， 開發(fā)利用程度約為 %。 目前各大洲水力資源開發(fā)情況表 地區(qū) 理論水力 技術(shù)可開發(fā) 已開發(fā)資源 水電開發(fā) 資源 水力資源 裝機(jī) 年發(fā)電量 程度 （億 kW178。 因此 ， 對(duì)于非洲 、 亞洲和南美洲來(lái)說(shuō) ， 今后開發(fā)水電的潛力還是很大的 。h ， 已開發(fā) 1150億 kW178。 也就是說(shuō) ， 對(duì)國(guó)家水利資源的利用 ， 必須從整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的利益出發(fā) ， 同時(shí)盡可能的滿足各項(xiàng)水利事業(yè)的要求 。 但是在某些方面它們之間的利益也可能發(fā)生矛盾 。 例如我國(guó)永定河上的官?gòu)d水電站 ， 是一個(gè)綜合利用的水利樞紐 。 河流的梯級(jí)開發(fā) 河流的梯級(jí)開發(fā) ， 就是把河流象通常的階梯那樣分成很多級(jí)來(lái)開發(fā) 。相反，如在巖石堅(jiān)硬，地形陡峻的峽谷段，就要考慮建筑高壩或引水道式的高水頭水電站。象黃河干流的 46個(gè)梯級(jí)開發(fā)中就有三個(gè)大水庫(kù)，分布在三個(gè)河段上，中間并有一系列的中小型水庫(kù)，互相配合，就可得到最大的攔洪和調(diào)節(jié)流量的效果。 ★ 使全部梯級(jí)造成的總淹沒(méi)損失最小 。 如果水利樞紐是以發(fā)電為主要目的 ， 也可稱為水電站建筑樞紐 。 （ 2） 泄水建筑物 其功用是渲泄水庫(kù)中多余的水 ， 保證水電站建筑樞紐中各建筑物的安全 。 渠道 、水槽 、 水管 、 隧洞等都屬于此類建筑物 。 它和樞紐總布置 、 出線走廊 、 送電方向 、 出線回路數(shù) 、 出線電壓等級(jí)及相關(guān)電器設(shè)備有關(guān) 。 自然條件是復(fù)雜的 ， 因而每一個(gè)水電站樞紐都各有其特殊性 。 一般要利用分布在一段長(zhǎng)距離上的河川落差 ， 這需要人工將落差集中 。 此時(shí)就形成可利用的水頭 H， △ H為水頭損失 。 如果淹沒(méi)較大的居民區(qū) 、 重要的工礦企業(yè)和交通要道等 ， 有時(shí)雖然淹沒(méi)面積不大 ， 但仍是不經(jīng)濟(jì)的 。 引水式水電站的布置方式