二级建造师机电讲解老师

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备考加油站：水力发电的原理与种类

水力是天然循环的丰富资源，如果能善加运用，对人类造福无穷。但是如果不能加以控制，不但资源浪费，而且必危害无穷。由于水对农业、工业生产及人民生活有密切的关?，人类的生活，不论直接或间接，都不能没有水，因此各国对于水力的开发都极为重视。如果水力受到恰当的控制，不但可以消除水灾及旱灾，而且还可以利用水力来提高人类的生活水准。

(一) 水力的开发

1.水-天然的再生能源雨水降落大地以后，除了一部份被泥土吸收或潜入地层，一部份直接被阳光蒸发及经由植物蒸发之外，其余的都慢慢集合，汇流入溪涧河川。河流的流量与雨量有密切关?，雨季流量大，旱季流量小。而河流中每一秒钟水流体积的移动量叫做“流量”，流量的单位是每秒钟多少立方米。而水从高地流到低地的垂直距离叫做“落差”，又称为“水头”。如果水量一定，则落差越高所产生的“水力”也就越大。

2.水力的开发与运用水库的开发如果只是为了某一特定的目标，例如发电或灌溉，称为“单一开发”;如果同时能解决多项问题，例如防洪灌溉发电等，称为“多元开发”，以经济部水利署所属的石门水库来说，就是多元开发。在这彦我们只着重于发电方面的开发，所以只就「水力发电」的部分阐述。水力开拓的必要条件是“落差”与“流量”。而落差和流量的取用方法是在河流上游适当的地方建筑一座水坝，拦阻河水，抬高水位或使水流顺着输水管路送到下游的水力发电厂取得落差，以推动厂内的水轮发电机，使天然的水力转变成电力。另外，水的能量包括动能与位能，水力机械中的水轮机可以把这两种能量转变为机械能，同时加以有效利用。

3.水输出的功率若总落差的高度为H 公尺，流量为每秒Q 立方公尺的水，功率如用千瓦 (kW) 为单位表示时，水输出的功率就是P ?9.8ηQH (kW)， 式中的η为整体效率。以实例说明：有一发电厂总落差为100 公尺，其流量为每秒10 立方公尺，则其理论上所能产生之输出功率即为：P = 9.8×0.9×10×100= (kW)

(二) 水力发电的原理与流程

高山上的雨水受重力作用而向下奔流，滔滔不绝，力量巨大，如果我们能想办法加以利用，这个巨大不息的力量，就可以为人类做许多工作。

1.水力发电的原理以具有位能或动能的水冲水轮机，水轮机即开始转动，若我们将发电机连接到水轮机，则发电机即可开始发电。如果我们将水位提高来冲水轮机，可发现水轮机转速增加。因此可知水位差愈大则水轮机所得动能愈大，可转换之电能愈高。这就是水力发电的基本原理。

2.惯常水力发电流程惯常水力发电的流程为：河川的水经由拦水设施攫取后，经过压力隧道、压力钢管等水路设施送至电厂，当机组须运转发电时，打开主阀(类似家中水龙头之功能)，后开启导翼(实际控制输出力量的小水门)使水冲击水轮机，水轮机转动后带动发电机旋转，发电机加入励磁后，发电机建立电压，并于断路器投入后开始将电力送至电力系统。如果要调整发电机组的出力，可以调整导翼的开度增减水量来达成，发电后的水经由尾水路回到河道，供给下游的用水使用。

3.抽蓄式水力电厂

抽蓄式水力电厂与惯常水力电厂不同，它的水流是双方向，设有上池及下池。白天发电流程与惯常水力电厂相同，于夜间电力系统离峰时段，利用原有的发电机的运转，带动水轮机将下池的水抽到上池。如此循环利用，原则上发电后的水并不排掉。

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