水电站的构成

水电站由水工建筑物、厂房、水轮发电机组以及变电站和送电设备组成。

(1)水工建筑物包括大坝、引水建筑物和泄水建筑物等。

大坝又称拦河坝，是水电站的主要建筑物，作用是挡水提高水位，积蓄水量，集中上游河段的落差形成一定水头和库容的水库，水轮发电机组从水库取水发电。大坝可分为混凝土坝和土石坝两大类。混凝土坝分为重力坝、拱坝和支墩坝3种。土石坝分为土坝、堆石坝、土石混合坝，又统称当
地材料坝。大坝的选型要根据坝址的自然条件、建筑材料、施工现场、导流、工期、造价等进行综合比较后确定。引水建筑物包括组成建筑物的进水口、拦污栅、闸门等以及组成输水建筑物的渠道、隧洞、调压室、压力管道等。泄水建筑物主要包括溢洪坝、溢流坝、泄水闸、泄洪隧道及底孔等，用于渲泄洪水、放空水库、冲砂、排水和排放漂水等。厂房是安装水轮发电机组及其配套设备的场所。根据自然条件、机组容量和电站规模可分为地面厂房，地下厂房和坝内厂房几种。

2)水轮发电机组。水轮发电机组由水轮机与发电机的轴相联，水轮机接受水的位能和动能，转换为旋转的机械能驱动发电机发电。水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机。冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，此射水流的压力不变，转轮将水流的动能转换为旋转的机械能。反击式水轮机的转轮是接受水流的反作用力而旋转，此射水流的位能和动能都在改变，但主要是位能转换为旋转的机械能。冲击式水轮机可分为切击式和斜击式两种。切击水轮机转轮圆周布置多种水斗，喷嘴将水的位能变为动能，形成高速水流沿转轮圆周的切线方向射向双U形水斗中部，水流在水斗中折转向两侧排出。斜击式水轮机的转轮圆周密布叶片，喷嘴出来的高速水流从转轮一侧倾斜冲击叶片使转轮旋转.水流经转轮上的叶折转后从另一侧流出。反击式水轮机由带有导叶的进水装置和具有数个叶片的转轮组成，可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式几种。在混流式水轮机中，水流径向流人导叶再进入转轮，然后轴向流出转轮。在轴流水轮机中，水流径向进入导叶，倾斜于主轴某一角度流入转轮。在贯流式水轮机中水流沿轴向流进导叶和转轮。

各式水轮机的使用水头和比转速见表3-1

比转速是几何相似的水轮机在lm水头下发出1kW功率时的转速。空浆式的转轮叶片为固定的，转桨式的转轮叶片可以绕叶片轴旋转。

从表3-1中可以看出，混流式水轮机适用的水头范围大，广泛用于大中型水电站。

水轮发电机的特点是①转速较低，一般均在750r/min以下，有的只有几十转/分;②由于转速低，故磁极数较多;③结构尺寸和重量都较大;④大、中型水轮发电机一般采用竖轴。

水轮发电机主要由定子、转子、推力轴承、机架、冷却系统和励磁系统等组成。定子是产生电能的部件，由绕组、铁芯和机壳组成。转子是产生磁场的转动部件，由支架、轮环和磁极组成。推力轴承是承受竖轴转子(水轮机和发电机)的重量和水轮机轴向推力的部件。大中型水轮发电机一般采用空气冷却，部分采用水冷却。目前，国外投入运行的大型水轮发电机采用水冷却。