[拼音]：shuidianzhan

[外文]：hydropower station

利用河川水流所蕴藏的能量生产电能的工厂。水力发电是无污染的可再生能源。开发水电可以节省储量有限的煤炭、石油等矿物燃料（它们同时又是重要的化工原料）的消耗。水力发电的开发还兼有防洪、灌溉、航运等综合效益。水电站使用寿命较长，检修维护简单，事故少，发电成本低，又可以配合，改善火电厂、核电站运行，提高电力系统的稳定性和发电经济效益。因此，自1888年美国人建成世界上第一座水电站以来，各国都很重视水电站的兴建。发达国家的可用水电资源在20世纪60年代即已基本开发完。到80年代，世界较大水电站──伊泰普水电站的设计装机容量为1260万千瓦（机组容量70万千瓦）。我国于1907年动工兴建了第一座水电站──石龙坝水电站，装机容量600千瓦。80年代，我国较大的水电站为葛洲坝水电站，装机容量271.5万千瓦。

水电站的分类方式有多种。

按电站结构和水能开发方式可分为：

（1）引水式水电站。这种电站靠拦截河川水流，由进水口经引水渠将水引进厂房驱动水轮发电机组发电。

（2）堤坝式水电站。这种电站利用在河川上筑坝蓄水以获得水头发电。

（3）堤坝、引水混合式水电站。前两者组合的一种水电站形式。它通过大坝和引水渠获得水头发电。

按电站性能和水流调节程度可分为：

（1）径流式水电站。这种电站没有调节水库，来多少水发多少电，丰水时常有大量弃水，水流利用程度低，发电能力随季节、水流而变。

（2）水库式水电站。利用发电用水库蓄水发电的电站。其库容能对径流进行多年调节或年(季)调节，也可进行月（旬）调节。丰水期发电并蓄水，枯水期利用所蓄之水发电。这种电站水流利用程度高。

（3）调节池式水电站。仅能对径流进行日调节或周调节的水电站，库容较小。

（4）反调节池式水电站。附属于反调节池的电站。反调节池的作用是使上游堤坝式水电站和调节池式水电站群联合运行所形成的剧烈波动的水顺流下泄的蓄水池。

按水电站厂房布置可分为：

（1）坝后水电站。厂房设在大坝下游侧地面上。

（2）坝内水电站。安置发电设备的厂房建筑在大坝内预留的洞中。

（3）地下水电站。厂房建筑在地下硐室中。

按主机布置方式还可分为地面式和地下式水电站。而建筑物形式又可分为屋内式、半露天式和露天式等。

水电站一般由水工建筑物、厂房、发电动力装置、电工一次系统、电工二次系统等部分组成。其结构如图所示。

图中壅水建筑物、引水建筑物、泄洪建筑物均为水工建筑物，发电动力装置包括水轮发电机组和主厂房中一些辅助设备。

主要作用是壅高水位，形成有调节能力的水库，渲泄调蓄后多余的水量和非常洪水，提供运转厂房和水道系统。分为壅水建筑物、引水建筑物、泄水建筑物等。

（1）壅水建筑物:堤坝式水电站的主要水工建筑物，核心建筑为大坝。大坝可分为混凝土坝和土石材料坝。大、中型水电站都采用混凝土坝，以保证足够的强度和寿命，水电站的基建投资大部分用于拦河筑大坝上（具体百分比随坝址地形、河道条件等多项因素而定）。

（2）引水建筑物：包括进水建筑物和输水建筑物两部分。前者有进水口、拦污栅、闸门等。后者有渠道、隧洞、调压室、压力管道等。隧洞可分有压和无压两种，压力管道多为钢管，依敷设条件可分为坝式、隧洞式和露天式。

（3）泄水建筑物：其功用包括用于渲泄汛期洪水、非常时期放空水库以及冲砂、排冰、排放漂木等。主要有溢洪坝、溢流坝、泄水闸、泄洪隧道及底孔等。水电站的尾水建筑和尾水渠、下游调压井等也属泄水建筑物。

水电站的厂房形式与规模决定于电站的主要参数(如水头、流量、装机容量、机组数和机组类型等)和自然条件（如水文、气象、地形、地质等）以及其他特殊要求。主厂房中安置水轮发电机组等发电动力装置的主要设备。其常见形式有：

（1）地面户内式，②河床式，③露天式，④地下式，⑤坝内式，⑥溢流式等。

主要包括水轮发电机组及其辅助设备。机组由水轮机和发电机组合而成。由于不同形式的水轮机适用于不同的水头，所以各水电站应根据具体条件选用恰当的水轮机。应用最广的是混流式反击水轮机，它的使用水头范围宽(30～700米)，较大单机容量达70万千瓦。切击式冲击水轮机也能用于高水头、大容量。到80年代，很高水头机组的水头达1763.5米。其他机型还有轴流式转桨水轮机、贯流式水轮机、可逆水轮机等若干机型(见水轮发电机组)。辅助设备包括冷却装置、制动装置、调速装置等。

由变压器、断路器、隔离开关、互感器、避雷器、消弧线圈等电工一次设备通过主结线、导线组成一个整体。主要作用是安全、经济地发电，灵活地汇集和分配电能。决定主结线的设计和选用的因素很多，主要是电力系统对该电站的要求，包括可靠性要求、输电电压、每级电压的出线回路数、不同运行时的潮流分布、调相运行的必要性、系统对电站机组的要求、变压器的调压方式及范围等等。电工一次系统是水电站电气部分的主体，它与电力系统的安全稳定运行、过电压和绝缘配合、短路容量等密切相关。

以电子计算机为核心的监测、控制、保护系统，主要作用是监视、控制电工一次系统的运行，保证电能质量，并在电工设备出现异常和事故时自动报警或切除故障，以缩小事故范围。随着自动控制的发展，水电站正逐步实现全电站的综合自动化。

指导运行的原则是要在经济合理地利用水力资源、保证电能质量的基础上，全面实现安全、满发、经济、多供的要求。水电站在电力系统中担任调频、调峰、调相、备用等任务。一般在洪水期间应充分利用水量，使全部机组投入运行，实现满发、多供，承担电力系统基荷；在水库供水期间运行时，应尽量利用水头，承担电力系统的腰荷和尖峰负荷，充分利用可调出力，起到系统的调频、调峰和事故备用的作用。

水电站运行时，会受到不同河流之间补偿调节的影响；同一河流梯级开发时径流调节的影响；以及电力系统中，火电厂、水电站之间电力补偿的影响。在选择运行方式时，必须考虑这些因素。

水电站运行包括正常运行、特殊运行、异常运行和经济运行。要使水电站正常运行，需注意电站的检修。

可由自动和手动实现开机、停机，并由远方通过功率给定装置实现机组带负荷。运行中要注意：

（1）机组冷却风温变化对运行的影响；

（2）电力系统电压变化对机组运行的影响；

（3）电力系统频率变化对机组运行的影响；

（4）功率因数变化对机组运行的影响。

特殊运行包括调相运行和进相运行。前者指发电机在运行中功率因数发生变化并降至零时，电力系统需要补充无功功率，以调整系统的电压值回复到允许水平。这时，水电站的发电机需降低有功功率作调相运行。通常采用压水调相（即向水轮发电机的转轮室通入压缩空气以降低转轮室水位）。进相运行是电力系统低负荷运行时，容性无功容量过剩，就人为造成发电机从电力系统吸收无功功率，以降低系统某些点的过高的电压。异常运行指电站机组运行中出现异常或事故，这时应采取紧急措施，尽量避免事故扩大，并减少事故对系统的影响。

原则是根据电力系统对水电站分配的负荷，合理选择机组的运行台数和机组间负荷的经济分配，用较少的水，发出尽可能多的电。主要措施是实行水库的合理调度，保持水电站于高水位运行。另外，在一定负荷下，合理选择开机台数，控制机组在高效率区运行等也是有效措施。

包括检查和维修。检查分为：

（1）每1～2周一次的巡视。内容是在设备运行状态下，通过观察和常备的仪表检查有无异常情况，并进行注油和清扫。

（2）每1～3年一次的定期常规检修。是在停机情况下，主要从外部进行检查和测量。

（3）每5～10年进行一次定期详细停机检修。维修分为：

（1）临时维修。即发现异常或故障所作的及时修理。

（2）计划维修。为保证安全而进行的预防性维修和恢复性维修。这种维修需根据检查结果按计划进行。水电站的检修除临时检修外，均应安排在枯水季节进行，并在洪水季到来之前完成。

随着水电站运行水平的提高，维护业务趋于集中化，即将邻近几个水电站集中在一个维修站进行检查和维修。这种方式不仅可节省人力，还可使水电站维修水平一致。

水电开发是一项系统工程。在兴建水电站时，从规划设计开始，就要以系统工程的方法，处理好各个环节之间的关系，取得优化效果。

水电站的建设应按照全面规划、统筹兼顾、综合平衡的原则，正确处理工业与农业，除害与兴利，远景与近期，干流与支流，上、中、下游，大、中、小型，防洪，发电，灌溉与航运，水电与火电（及其他能源），发电与用电等各方面之间的关系。在流域规划中，应根据综合利用原则和水文、地理、地质等条件，进行河流的梯级开发。合理选定坝址、确定坝高，以获得良好的综合效益；优先考虑使用上游梯级枢纽有较好的调节能力，同时，应能使下游梯级充分利用水能资源，并可渠化河道，改善航运。

水电站站址的选择主要是大坝坝址的选择。选择时应考虑开发规模、工程投资和选址可能等，从多个备选坝址中选定较佳坝址。坝址的枢纽布置与开发规模密切相关，一般应符合以下条件：

（1）引水渠道短，而且易于得到高水头，流量大并且流态好。

（2）枢纽工程和其他建筑物的施工地点的地形和地质条件良好。

（3）容易就近得到工程所需材料。

（4）对环境的破坏和 赔偿较少。

（5）交通便利，易于运入设备和工程材料。

开发规模则取决于流量和水头。因此，应编制各种不同流量和水头的方案进行概略设计并计算造价，以此选择最经济的开发规模。确定规模时还应考虑将来的需要，和其他电站的配合等因素，以使整个系统最为经济，据此确定各个坝址的开发顺序。

在工业发达国家，一般水电站的坝址很早就进行了开发。剩下的坝址中，能经济开发的坝址已开发完毕，随着火电站燃料费用的大幅度上涨，过去不能开发的坝址又相对地提高了其经济价值；此外，从有效利用本国资源的角度出发，对那些曾放弃的坝址，也有再度调查并尽量开发的倾向。至于一些运行中的水电站，在可能的情况下，也应扩建，增装机组，提高发电能力。

生态环境可能发生的变化是开发水力资源时应特别注意的问题。虽然水电污染少，但由于大规模建坝建库，改变了原来自然水域的布局，有可能使局部地区的气候，包括雨量、温度、湿度、气温等发生变化，从而改变生态环境。建设水电站，特别是一些特大型水电站时，在规划设计阶段，应充分考虑建站后可能引起的生态环境问题。

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