大門角水電站運行原理調查

李玥森

一、調查時間：2019年8月2日-8日

二、調查地點：湘西土家族苗族自治州瀘溪縣解放巖鄉(xiāng)大門角水電站

三、大門角水電站概述

我們的考察目的地是湘西土家族苗族自治州瀘溪縣解放巖鄉(xiāng)大門角水電站。大門角水電站在瀘溪縣一個偏僻的山村里，坐落在瀘溪縣中華山下，沅江支流沱江水流旁。大門角水電站共有工作人員7人。這個水電站的規(guī)模是小Ⅱ型，屬于鄉(xiāng)村小型水電站，有94l平方米的面積，年收入約300萬元。

四、大門角水電站具體調查內容

1.水電站組成示意圖及調查路線

水電站組成基本示意圖如上。水電站由水庫、進水口、水輪機、發(fā)電機、電力網(wǎng)與河流等組成。

根據(jù)水電站組成示意圖，確定我對水電站的調查路線：水庫→水壩→進水區(qū)→水輪機→發(fā)電機→變壓器→尾水。

2.水庫

如上圖所示，這就是大門角水電站的水庫，水庫的海拔是200.8米。該水庫長大約700米，寬有70米，深約5米，體積約26萬立方米。我們可以算出它的質量約為2.6×10⁸kg，可以看出它的水資源很豐富。水庫屬于沱江河一部分，這里景色優(yōu)美，太陽照耀下可以形成漂亮的倒影。山的左側有一條羊腸小道，這也是水電站附近居民的小道路。

水庫水位越高，重力勢能越大，機械能越大，發(fā)電就會越多。

3.水壩

水壩如上圖所示，這里的水壩長而穩(wěn)固，是漿砌石壩，主要用膠凝材料混合石料砌成，壩高4米，長70米，寬2米。仔細觀察發(fā)現(xiàn)，水壩橫截面呈梯形。水壩橫截面為什么建成梯形呢？那是因為這樣可以降低重心，增加受力面積與穩(wěn)度;可以防水壓，因為液體的壓強隨著深度增加而變大，下面修得寬一點，能夠增加水壩底部的抗壓能力;可以防滲漏，越深的水壓強越大，水越容易滲人壩體，把下部修得寬些就可以延長堤壩內的水滲透路徑。除了這些，大家應該還知道各種形狀之中，三角形最穩(wěn)固，橫截面建成梯形也是為了讓水壩更為穩(wěn)固。

4.進水區(qū)

如上兩幅圖，是進水區(qū)。進水口就是左上圖有泡沫的地方，那里有一個很深的漩渦，也是通往水輪機的地方。進水口很危險，底部有水輪機，水輪機上有許多葉片在水底下快速地轉動，我們必須格外小心，要對生命負責！如右上圖所示，那是進水口前的欄桿，用來防止草和垃圾被卷入進水口的第一道過濾網(wǎng)。如果草進入了水輪機的話，水輪機帶著草一起攪動，用不了多久水輪機就會壞掉。這道過濾網(wǎng)是鋼筋構成的，做工有點粗糙，但基本還是能防住一些大型的草與垃圾進入進水區(qū)。

5.水輪機

（1）水輪機基本原理調查

當水從進水區(qū)進來后，直接沖動的是水輪機。水輪機就是借助水的動能，轉動水輪機葉片，使水輪機具有動能，這樣就發(fā)生了能量轉換。如右圖所示，水經(jīng)過導葉放入水輪機，水輪機和發(fā)電組連在一起，連接到了主軸，然后主軸帶動發(fā)電機轉動，從而發(fā)電。剩下的水，就經(jīng)過排水口排到下游（尾水）。

該水電站水輪機的轉數(shù)是250轉/分，水輪機的渦輪葉片是每15度一片。

（2）水輪機檢修口

如果水輪機需要維修的話，人工必須從檢修口下去。在下檢修口之前，必須先把水壩的閘門關掉，而且要把水都抽出來。如果漲水了的話，必須把檢修口封住，因為檢修口是連著河水的。我們站在檢修口的正上方，感覺到有一陣陣清涼的河風吹來。

6.發(fā)電機

如上圖，我們調查的發(fā)電機主要是由定子和轉子所構成的，轉子在定子里轉動，線圈固定在轉子周圍外部。它的型號是SFN320-24/1730，功率、電壓、電流、轉速分別是400kW、400V、577A、250r/rain。該水電站有兩臺這樣的發(fā)電機。

勵磁裝置就是發(fā)動機的轉子帶磁性，轉子在固定有線圈的定子里轉動，從而發(fā)電。勵磁控制器是用來控制勵磁線圈給轉子供電的控制器。

從左上圖可看到從勵磁線圈牽出來的兩條線，那是用來給轉子（如右上圖）供電的，使轉子帶磁性。水流驅動水輪機轉動從而帶動發(fā)電機發(fā)電。

以上為勵磁控制臺后臺的開關：刀閘和空氣閘。刀閘和空氣閘都是用來控制轉子電流開關的。為什么有兩個開關呢？那是因為如果第一個開關或第二個開關壞了的話，另外一個還可以代替使用。刀閘是由左上圖的拉桿來控制的，空氣閘是由右上圖的開關來控制的。如左上圖所示，在圖的上方都有一些電表，當前調查看到的數(shù)據(jù)顯示，勵磁電壓是76.6V，電流是142.6A。

7.變壓器

變壓器是電能輸送不可缺少的重要部分。變壓器可以把低電壓變?yōu)楦唠妷海ǚQ為升壓變壓器），也可以把高電壓變?yōu)榈碗妷海ǚQ為降壓變壓器）。發(fā)電站是把低電壓變?yōu)楦唠妷?，將高電壓輸送到各地。到了用戶那里，又變成低電壓。我考察發(fā)現(xiàn)變壓器輸電線有很多，在這附近活動時一定要特別注意安全，切勿拿生命當兒戲。

變壓器主要由變壓器的箱體、高壓絕緣套管、低壓絕緣套管、油枕、散熱管等組成。通過考察，我知道此水電站變壓器的高壓數(shù)據(jù)為電壓10500V，電流54.99A;低壓數(shù)據(jù)為電壓400V，電流1443.4A。

8.尾水

我發(fā)現(xiàn)從水電站排出來的水水流湍急，還帶有一些漩渦，這是水電站的尾水。尾水到下一個水電站，還可繼續(xù)用來發(fā)電，是自然環(huán)保能源。

五、體驗

1.我感受到了探究、合作、實踐的樂趣。這次的實踐活動，讓我深深明白了，原來調查也是有一定困難的，很多方面都有學問，需要多思考、多探究。這讓我感受到了調查的實踐樂趣。

2.我明白了水電站的工作原理。這次的調查讓我學到了許多知識，讓我知道了水電站的各個部分的組成和用處。

3.我感受到了工作人員的辛苦。通過這次調查，我深深體會到了水電站工作人員的辛苦。工作人員需要在夏天高溫作業(yè)，室內溫度就有38攝氏度。當然，還有水電站的噪聲等，噪聲對人的耳朵和大腦都有危害。該水電站的噪聲在值班室外已經(jīng)達到了95分貝，是有危害的。

4.水電站對鄉(xiāng)村經(jīng)濟的發(fā)展具有強大作用。這個地方水電站每年產生約300萬元的收入，直接帶動了農村經(jīng)濟發(fā)展。這使我想起了我們國家精準扶貧政策，農村要實事求是、因地制宜合理發(fā)展經(jīng)濟。

5.要注意水電站附近居民的安全問題。洪水和火災是該水電站附近居民的安全隱患。水庫能夠儲水，但也會產生洪災。水電站噪聲太大的話，對健康有害。另外，如果變壓器損壞的話，不及時關閉水電站總開關，會導致導線線圈燒壞等后果（水電站丁作人員稱為“飛車”），甚至直接引發(fā)火災。

6.水電站中可以開發(fā)智能化管理。鄉(xiāng)村水電站管理過于傳統(tǒng)，管理都靠工作人員一一現(xiàn)場查看，我想如果發(fā)現(xiàn)不及時，將會很危險。鄉(xiāng)村水電站也應該跟上時代步伐，及時引進和研發(fā)有針對性的現(xiàn)代管理軟件和硬件，使管理智能化。比如水電站的閘門啟閉機，里面復雜的程序可以用兩個智能化的按鈕替換，水電站的大門也可以變成電子門。