什么是水力发电？水力发电机组的组成介绍

作为清洁、低碳能源之一，水能一直是当前新能源开发利用的重点，近年来，随着电力产业的发展，水电站规模不断扩大，供电量也不断提升。那么，什么是水力发电?水力发电机组由什么组成?本文将具体介绍。

1.水力发电

水力发电指利用能量转换设备将水能转换为机械能，再转换为电能的生产过程。

2.水力发电机组

水力发电机组是实现水的位能转化为电能的能量转换装置，一般由水轮机、发电机、调速器、励磁系统、冷却系统和电站控制设备等组成。

(1)水轮机：常用的水轮机有冲击式和反击式两种。

(2)发电机：发电机大部分采用同步发电机，其转速较低，一般均在750r/min以下，有的只有几十转/分;由于转速低，故磁极数较多;结构尺寸和重量都较大;水力发电机组的安装形式有立式和卧式两种。

(3)调速和控制装置(包括调速器和油压装置)：调速器的作用是调节水轮机转速，以保证输出电能的频率符合供电要求，并实现机组操作(开机、停机、变速、增、减负荷)及安全经济运行。为此，调速器的性能应满足快速操作、反应灵敏、迅速稳定、运行、维修方便等要求，它还需要可靠的手动操作及事故停机装置。

(4)励磁系统：水力发电机一般为电磁式同步发电机，通过对直流励磁系统的控制可实现电能的调压、有功功率和无功功率的调节等控制，以提高输出电能的质量。

(5)冷却系统：小型水力发电机的冷却主要采用空气冷却，以通风系统向发电机定、转子以及铁心表面进行冷却。但随着单机容量的增长，定、转子的热负荷不断提高，为了在一定转速下提高发电机单位体积的输出功率，大容量水力发电机采用了定、转子绕组直接水冷的方式;或者定子绕组用水冷，而转子用强风冷却。

(6)电站控制设备：电站控制设备主要以微机为主，实现水力发电机的并网、调压、调频、功率因数的调节、保护和通信等功能。

(7)制动装置：额定容量超过一定值的水力发电机均设有制动装置，其作用是在发电机停机过程中，当转速降低到额定转速的30%～40%时，对转子实施连续制动，以避免推力轴承因低转速下油膜被破坏而烧损轴瓦。制动装置的另一作用是在安装、检修和起动前，用高压油顶起发电机的旋转部件。制动装置采用压缩空气进行制动。

水力发电机组作用是将河川、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，经水轮机转换成水轮机的机械能，水轮机又推动发电机发电，将机械能转换成电能。

水力发电机组中的水轮发电机由水轮机驱动。发电机的转速决定输出交流电的频率，因此稳定转子的转速对保证频率的稳定至关重要。可以采取闭环控制的方式对水轮机转速进行控制，即采取发出的交流电的频率信号样本，将其反馈到控制水轮机导叶开合角度的控制系统中从而去控制水轮机的输出功率，以达到让发电机转速稳定的目的。

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