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农村小型水电站

总装机容量(功率)等于或小于12000千瓦的水电站。它适合于供应分散的农村用电,不需要架设很长的输电线路。是大电网达不到的边疆、山区和海岛等农牧地区的最优越的能源。农村小水电工程简易,工期短,见效快,是一种廉价、洁净的再生能源。中国小水电资源很丰富,据1980年的普查统计,其理论蕴藏量约为1.5亿千瓦,其中可开发利用的约7000万千瓦。

总装机容量(功率)等于或小于12000千瓦的水电站。它适合于供应分散的农村用电,不需要架设很长的输电线路。是大电网达不到的边疆、山区和海岛等农牧地区的最优越的能源。

农村小水电工程简易,工期短,见效快,是一种廉价、洁净的再生能源。中国小水电资源很丰富,据1980年的普查统计,其理论蕴藏量约为1.5亿千瓦,其中可开发利用的约7000万千瓦。到1984年,中国已建成小型水电站约7万座,总装机容量约900万千瓦。小水电开发在国际上也受到重视。1979年联合国在尼泊尔首都加德满都召开了第一次国际小水电会议;1980年又在中国杭州、菲律宾马尼拉和斯里兰卡科伦坡召开了三次国际小水电会议。

为了将水能转变为电能,必须修建一系列水工建筑物和装设一系列机电设备。

农村小型水电站的水工建筑物农村小型水电站中最常见的是无压引水道式水电站。它的主要水工建筑物组成有引水低坝、进水口、沉沙池、引水渠道、前池、压力管道、厂房和尾水渠等(见图1)。一般在利用河段的起始处修建引水低坝用以拦截水流和抬高水位,汛期多余的水量又可从坝顶溢流。在其上游的一岸或两岸修建进水口,一般设置水闸来控制进入渠道的水量。在引水渠道上离进水口较近的合适地点修建沉沙池及冲沙道,用以清除对水轮机有害的泥沙。在引水渠道末端修建前池及其泄水道。前池是渠道和压力管道的连接建筑物,利用地形将渠道展宽和加深而成,其主要作用是分配水量,清除污物、冰凌和泥沙,宣泄多余水量。从前池引出压力管道,将水道引入在合适地点修建的厂房,在厂房内装设水轮机、发电机和其他辅助设备。水轮机将水流的机械能转变为旋转机械能,带动发电机发电。发电后的水流,经尾水渠泄入原河道或灌溉渠道中。低水头河床式农村小型水电站和修建在灌溉渠道跌水上的小型水电站水工建筑物组成,要比上述情况简单。

图1 无压引水道式农村小型水电站示意图

农村小型水电站的水轮机及附属设备 小型水轮机可分为冲击式和反击式两大类。冲击式又分为水斗式(图2)、斜击式(图3)和双击式(图4)。反击式中又有混流式(图5)、轴流定桨式(图6)和贯流式(图7)之分。各种小型水轮机的一般适用水头范围如表所示。

图2 小型水斗式水轮机

图3 斜击式水轮机

图4 双击式水轮机

图5 小型混流式水轮机示意图

图6 轴流定桨式水轮机示意图

图7 轴伸贯流式小型水轮机

各种小型水轮机的一般适用水头范围

农村小型水电站的调速器可使用手动的和手控电动的,稍大一点的应使用自动的(见水轮机调速器)。

农村小型水电站的电气设备有发电机、配电盘、变压器和输电线等。发电机是农村水电站的主要电气设备,它是由水轮机带动转子旋转而发电的。小型发电机的型式有两种:同步发电机和异步发电机。当电站接入大电网时,可采用异步发电机。它的价格低,且可以不用调速器,使电气控制简化,而由电网本身来控制其电压和频率,并提供励磁电流。变压器把发电机发出的电压升高,输送到用电的地方;再通过变压器降压后送至用户。

农村小型水电站的厂房 图8所示为装设卧轴混流式水轮机的厂房。发电机与水轮机直接连接。在水轮发电机组的上游侧布置水轮机主阀和油压装置。在厂房的一端,布置开关柜、电气控制盘、水轮机控制盘。图9所示为装设立轴明槽轴流定桨式水轮机的厂房。图10所示为装设立轴圆筒轴流定桨式水轮机的厂房。目前,对低水头(2~7米)微型水电站(容量小于10千瓦)正在推广采用微型整装水轮发电机组,可以不设厂房(图11)。

图8 装设卧轴混流式水轮机的厂房

图9 装设立轴明槽轴流定桨式水轮机的厂房

图10 装设立轴圆筒轴流定桨式水轮机的厂房

图11 微型整装水轮发电机组(a)

图11 微型整装水轮发电机组(b)