小型水电站small hydropower station

建在中小河流上的，总装机容量在25 000千瓦以下，单机容量6000千瓦以下的水电站。其装机容量各国有不同规定，美国的在15 000千瓦以下，日本、挪威为10 000千瓦以下，土耳其为5000千瓦以下。1980年10～11月先后在中国杭州和菲律宾马尼拉召开的“第二次国际小水电技术发展与应用考察研究讨论会”建议对小水电的规模作如下定义： 额定容量为1 001～12 000千瓦的水电站称为小水电(smallhydro); 额定容量为101～1000千瓦的水电站称为特小型水电(minihydro); 额定容量为100千瓦及以下的水电站称为微型水电(microhydro)。
发展概况 1878年法国建造了世界上第一座小型水轮机发电站。19世纪小水电站在欧美国家有所发展，20世纪30年代，由于大中型水电站和电力事业的发展，许多国家关闭小水电站或缩减小水电站的数量和装机容量。70年代后期，由于世界性石油价格上涨，出现能源危机，许多西方国家对小水电开展了一系列勘测设计和科学研究工作，小水电站又有不同程度的发展。法国在1977年有978座容量小于10 000千瓦的小水电站，总装机容量49万千瓦，年发电量18亿千瓦时。挪威1979年有10 000千瓦以下的小水电站445座，装机容量81.3万千瓦，年发电量35亿千瓦时。
中国的第一座小水电站是1912年在云南省昆明市郊建成的石龙坝水电站，初期装机容量为2×240千瓦，到1949年，全国500千瓦以下的小水电站有33座，装机容量3634千瓦。中华人民共和国成立后，小水电发展较快。50年代平均每年新增装机容量为1.5万千瓦。60年代，小水电的容量范围扩大到3000千瓦，并且由单站运行发展到几个电站联网运行，其作用由单纯照明发展到小型电力排灌和农副产品加工，平均每年新增装机容量5.8万千瓦。70年代，随着水力发电事业的发展，小水电的容量扩大至12 000千瓦，并逐步联成地方的小电网，输电电压等级提高到35千伏，开始向工农业生产供电，平均每年新增装机容量58万千瓦。80年代小水电的容量扩大至25 000千瓦。一些小水电较多的县成立了小水电公司(或地方电力公司，对全县的小水电和地方电网实行统一管理，并用110千伏变电站和高压线路，与邻近的县联成地区性的地方电网。到1988年底，中国已建成小水电站达61593座，总装机容量1179万千瓦，全年发电316亿千瓦时，平均利用时间达2820小时。在全国小水电供电区内，已拥有高压线路68万余千米，低压线路152万千米。110千伏变电站170座，容量368万千伏安；35千伏变电站2937座，容量1037万千伏安；配电变压器容量3085万千伏安。
中国小水电资源 中国小水电资源丰富，据1980年普查统计，理论蕴藏量约为1.5亿千瓦，其中可开发利用的约为7000万千瓦。到1988年底，已开发小水电1179万千瓦，占可开发资源的16.5%。在全国2300个县（市）中，有1104个县（市）的可开发小水电资源超过1万千瓦。从资源分布看，中国长江以南的10个省、自治区，可开发资源在4000万千瓦以上，占全国小水电资源的57%，是开发小水电的重点地区。黄河与长江之间，小水电资源主要在大别山区、伏牛山区、秦岭南北、甘肃南部的嘉陵江上游和青海省的部分地区。西部小水电资源比较集中在新疆、西藏的喜马拉雅山脉、昆仑山脉、天山南北及阿尔金山南麓。华北及东北的小水电资源主要集中在太行山、燕山、长白山和大、小兴安岭等山区。
小水电的单站容量逐年增加，微型电站相对减少，是中国和世界各国小水电发展的共同趋势。
类型 有堤坝式、引水式和混合式水电站。❶堤坝式水电站，在河道中建造挡水坝，以抬高上游水位，使某一河段的落差，由堤坝所集中，形成水电站的水头，同时上游形成调节径流水库。适用于河流中、下游，坡降较平缓的河段，但将引起上游两岸的淹没。堤坝抬高水位的大小，受淹没及筑坝条件限制。这种水电站具有一定调节能力。根据水头高低有不同的布置方式：河床式水电站适用的水头较低，一般在25～30米以下。特点是厂房与坝并排建在河床中，厂房要承受上游水压力而成挡水结构的一部分。厂房结构应满足强度与不透水性的要求。小容量河床式水电站厂房的进水管一般很短，而尾水管则较长。坝后式水电站，当水头超过25～40米，或水头较低机组容量较小时，厂房重量难于承担水的压力，而设置在拦河坝的后面。特点是压力引水道较长，多数采用隧洞。
❷引水式水电站，当上游河床坡度较大时，借助人工引水建筑物(隧洞、渠道、水管等)集中落差，坝只起壅水作用，将水导入引水建筑物。因坝低，上游淹没损失有限。引水建筑物的坡降小于自然河道，于其末端形成集中落差。河床坡降越陡每公里引水建筑物获得水头越大，多在河道上游采用。但水量受自然降水制约，丰、枯水期电站出力悬殊。
❸混合式水电站，具有前二者的特点。其水头一部分由坝集中，一部分由引水道集中。
为了将水能转变为电能，必须修建水工建筑物和装设机电设备。
水工建筑物 主要有：❶引水建筑物。引水式水电站集中落差和输送流量，是由引水建筑物完成。由于地形、地质、水文情况及材料、设备、施工等条件不同，分为有压及无压引水建筑物两种。上游水库水位变化范围大，且坝也构成水电站的部分水头，采用有压引水方式，常见的是压力隧洞。条件不利于开凿隧洞或通过的流量较小时，采用引水管。水管是中、高水头水电站的重要组成部分。按用途不同可分为：低压引水管，是为了集中天然河流的落差，以形成水电站的水头；压力水管，为由前池或调压室直接将水引入水电站水轮机的水管。水管下端承担着水轮机总水头所形成的压力，因之价格较贵，长度应尽量减小。有压引水建筑对流量变化反应非常灵敏，适于电站担负日调节的情况。为保证连续向电站供水，其首部进水口须设于水库最低水位以下，而处于有压状况下工作。上游水库水位变化幅度不大，采用无压引水方式。常用的有无压隧洞及渠道是从表层引水，其进水口处于无压状况须考虑冲沙问题，含沙量大时，在进水口后面设沉沙池。
❷压力前池。位于尾水渠道或无压隧洞的末端，是引水建筑物与水轮机压力水管的联结枢纽。其作用为：分配输送给各压力水管的水量；拦阻杂物及泥沙等；减少水电站上游水位变化的幅度；在电站停运时，保证下游用水部门用水；在冬季保护压力管进水口不受冰凌的阻塞与损坏。压力前池为渠道末端和压力水管之前的扩大和加深部分，其进水建筑物与设备，包括在水轮机压力水管进水口处的建筑物，装有用以关闭各水轮机压力水管的闸门，修理闸门、拦污栅及其启闭设备、清污与通气设备等。溢水建筑物，用以保证下游用水部门需水或防止前池的水位漫溢堤顶。此外还有放水与冲沙建筑物和拦冰及排冰设备。
❸日调节池。为了调节供给水轮机的流量，使之适应昼夜负荷的变化， 于前池附近建的调节池。水电站负荷突然增加时， 以减少前池水位剧变； 负荷减小时， 暂存多余水量， 使电站日调节不再受限。
❹调压室。用以防止水击压力的扩大， 及在负荷变化时， 改善水轮机的运行条件。调压室通常设置的隧洞（或引水水管）与压力水管接合处， 可为塔式结构， 亦可是地下井形结构。
水轮发电机组 是水电站的主要设备。由水轮机和发电机组成。
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、斜击式和双击式，反击式中又有混流式、轴流定桨式和贯流式之分。各种小型水轮机的一般适用水头范围如表所示。

各种小型水轮机的一般适用水头范围

水 轮 机 型 式		适用水头范围（米）
冲击式	水斗式 斜击式 双击式	40～350 25～300 6～60
反击式	混流式 轴流定桨式 贯流式	5～200 3～40 2～15

发电机主要采用同步发电机，单机容量在6000千瓦以下的机组， 结构与同类大中型机组相似， 其转速较低， 直径大， 轴向长度小。单机容量在500千瓦以下的机组，一般为卧式，结构比大中型水轮发电机简化，水轮机导水机构装置较简单，且多采用人工操作。此外单机容量100千瓦以下，水轮机与发电机同轴组装的机组，称为微型整装机组。其特点是结构简单，基本取消了制造较复杂的导水机构，并用异步发电机代替同步发电机。3千瓦以上的机组还可直接带动小型农副产品加工机械。微型整装机组性能可靠，使用方便，价格低廉，可适应边远山区，利用当地水力资源，向居住分散的农户提供生活用电的需要，在中国的南方各地应用甚广。常用的微型整装机组有混流式、轴流定桨式、贯流式和斜流式等系列。适用范围为： 水头1.8～100米； 出力1～100千瓦。
此外，尚有一种可移式微型水轮机组，在操作运行方面较重视采用自动化和远动化技术，实现无人或少人值班。
厂房 是将水能转变成电能的场所。由主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站等组成。厂房的基本类型有坝后式厂房、引水式厂房、河床式厂房； 按机组主轴装置方式分为立式机组厂房、卧式机组厂房。厂房内设置主机(水轮机、水轮机自动调速系统、水轮发电机及其励磁系统)，电气设备(发电机母线、升压变压器、高压开关站、厂用电系统、控制和操作系统、中央控制室)和机械设备（闸阀及起重运输机械）。