大门角水电站运行原理调查

李玥森

一、调查时间：2019年8月2日-8日

二、调查地点：湘西土家族苗族自治州泸溪县解放岩乡大门角水电站

三、大门角水电站概述

我们的考察目的地是湘西土家族苗族自治州泸溪县解放岩乡大门角水电站。大门角水电站在泸溪县一个偏僻的山村里，坐落在泸溪县中华山下，沅江支流沱江水流旁。大门角水电站共有工作人员7人。这个水电站的规模是小Ⅱ型，属于乡村小型水电站，有94l平方米的面积，年收入约300万元。

四、大门角水电站具体调查内容

1.水电站组成示意图及调查路线

水电站组成基本示意图如上。水电站由水库、进水口、水轮机、发电机、电力网与河流等组成。

根据水电站组成示意图，确定我对水电站的调查路线：水库→水坝→进水区→水轮机→发电机→变压器→尾水。

2.水库

如上图所示，这就是大门角水电站的水库，水库的海拔是200.8米。该水库长大约700米，宽有70米，深约5米，体积约26万立方米。我们可以算出它的质量约为2.6×10⁸kg，可以看出它的水资源很丰富。水库属于沱江河一部分，这里景色优美，太阳照耀下可以形成漂亮的倒影。山的左侧有一条羊肠小道，这也是水电站附近居民的小道路。

水库水位越高，重力势能越大，机械能越大，发电就会越多。

3.水坝

水坝如上图所示，这里的水坝长而稳固，是浆砌石坝，主要用胶凝材料混合石料砌成，坝高4米，长70米，宽2米。仔细观察发现，水坝横截面呈梯形。水坝横截面为什么建成梯形呢？那是因为这样可以降低重心，增加受力面积与稳度;可以防水压，因为液体的压强随着深度增加而变大，下面修得宽一点，能够增加水坝底部的抗压能力;可以防渗漏，越深的水压强越大，水越容易渗人坝体，把下部修得宽些就可以延长堤坝内的水渗透路径。除了这些，大家应该还知道各种形状之中，三角形最稳固，横截面建成梯形也是为了让水坝更为稳固。

4.进水区

如上两幅图，是进水区。进水口就是左上图有泡沫的地方，那里有一个很深的漩涡，也是通往水轮机的地方。进水口很危险，底部有水轮机，水轮机上有许多叶片在水底下快速地转动，我们必须格外小心，要对生命负责！如右上图所示，那是进水口前的栏杆，用来防止草和垃圾被卷入进水口的第一道过滤网。如果草进入了水轮机的话，水轮机带着草一起搅动，用不了多久水轮机就会坏掉。这道过滤网是钢筋构成的，做工有点粗糙，但基本还是能防住一些大型的草与垃圾进入进水区。

5.水轮机

（1）水轮机基本原理调查

当水从进水区进来后，直接冲动的是水轮机。水轮机就是借助水的动能，转动水轮机叶片，使水轮机具有动能，这样就发生了能量转换。如右图所示，水经过导叶放入水轮机，水轮机和发电组连在一起，连接到了主轴，然后主轴带动发电机转动，从而发电。剩下的水，就经过排水口排到下游（尾水）。

该水电站水轮机的转数是250转/分，水轮机的涡轮叶片是每15度一片。

（2）水轮机检修口

如果水轮机需要维修的话，人工必须从检修口下去。在下检修口之前，必须先把水坝的闸门关掉，而且要把水都抽出来。如果涨水了的话，必须把检修口封住，因为检修口是连着河水的。我们站在检修口的正上方，感觉到有一阵阵清凉的河风吹来。

6.发电机

如上图，我们调查的发电机主要是由定子和转子所构成的，转子在定子里转动，线圈固定在转子周围外部。它的型号是SFN320-24/1730，功率、电压、电流、转速分别是400kW、400V、577A、250r/rain。该水电站有两台这样的发电机。

励磁装置就是发动机的转子带磁性，转子在固定有线圈的定子里转动，从而发电。励磁控制器是用来控制励磁线圈给转子供电的控制器。

从左上图可看到从励磁线圈牵出来的两条线，那是用来给转子（如右上图）供电的，使转子带磁性。水流驱动水轮机转动从而带动发电机发电。

以上为励磁控制台后台的开关：刀闸和空气闸。刀闸和空气闸都是用来控制转子电流开关的。为什么有两个开关呢？那是因为如果第一个开关或第二个开关坏了的话，另外一个还可以代替使用。刀闸是由左上图的拉杆来控制的，空气闸是由右上图的开关来控制的。如左上图所示，在图的上方都有一些电表，当前调查看到的数据显示，励磁电压是76.6V，电流是142.6A。

7.变压器

变压器是电能输送不可缺少的重要部分。变压器可以把低电压变为高电压（称为升压变压器），也可以把高电压变为低电压（称为降压变压器）。发电站是把低电压变为高电压，将高电压输送到各地。到了用户那里，又变成低电压。我考察发现变压器输电线有很多，在这附近活动时一定要特别注意安全，切勿拿生命当儿戏。

变压器主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管等组成。通过考察，我知道此水电站变压器的高压数据为电压10500V，电流54.99A;低压数据为电压400V，电流1443.4A。

8.尾水

我发现从水电站排出来的水水流湍急，还带有一些漩涡，这是水电站的尾水。尾水到下一个水电站，还可继续用来发电，是自然环保能源。

五、体验

1.我感受到了探究、合作、实践的乐趣。这次的实践活动，让我深深明白了，原来调查也是有一定困难的，很多方面都有学问，需要多思考、多探究。这让我感受到了调查的实践乐趣。

2.我明白了水电站的工作原理。这次的调查让我学到了许多知识，让我知道了水电站的各个部分的组成和用处。

3.我感受到了工作人员的辛苦。通过这次调查，我深深体会到了水电站工作人员的辛苦。工作人员需要在夏天高温作业，室内温度就有38摄氏度。当然，还有水电站的噪声等，噪声对人的耳朵和大脑都有危害。该水电站的噪声在值班室外已经达到了95分贝，是有危害的。

4.水电站对乡村经济的发展具有强大作用。这个地方水电站每年产生约300万元的收入，直接带动了农村经济发展。这使我想起了我们国家精准扶贫政策，农村要实事求是、因地制宜合理发展经济。

5.要注意水电站附近居民的安全问题。洪水和火灾是该水电站附近居民的安全隐患。水库能够储水，但也会产生洪灾。水电站噪声太大的話，对健康有害。另外，如果变压器损坏的话，不及时关闭水电站总开关，会导致导线线圈烧坏等后果（水电站丁作人员称为“飞车”），甚至直接引发火灾。

6.水电站中可以开发智能化管理。乡村水电站管理过于传统，管理都靠工作人员一一现场查看，我想如果发现不及时，将会很危险。乡村水电站也应该跟上时代步伐，及时引进和研发有针对性的现代管理软件和硬件，使管理智能化。比如水电站的闸门启闭机，里面复杂的程序可以用两个智能化的按钮替换，水电站的大门也可以变成电子门。