水能是一種取之不盡、用之不竭，并且可以再生的清潔能源，而水力發電廠就是可以高效利用這種自然資源的工程建筑之一。水力發電需要修建可以引導水流和調節流量的水工建筑物，比如大壩、引水鋼管和蝸殼等，這些建筑物組成了水電廠。水電廠是如何將水能轉變為我們使用的電能的呢？這中間有什么“秘訣”？其實，簡單來說，就是被引導的水流在水電廠最終與水輪機“轉輪”部分進行接觸，將自身攜帶的動能或者重力勢能轉換為水輪機的機械能，再帶動發電機組旋轉轉化為電能。

水電廠的基本構造

水電廠一般由四大部分組成，其中，包括擋水建筑物（大壩）、泄洪建筑物（溢洪道和閘門）、引水建筑物（壓力鋼管、引水渠）和電站主廠房（發電機、升壓站）。其中發電機、水輪機和主變壓器常被稱為水電廠的三大設備。

為了方便理解水是如何用來發電的，我們從水的儲蓄、引導和使用依次進行講解。

水的儲蓄和引導

大多數水電廠在建立初期都會先建造大壩，一方面作為擋水建筑物可以拔高上游水庫水位，增加上下游水位落差（上下游水位落差越大，可以提供給發電機組的水壓力也就越大）；另一方面還可以用來攔洪蓄水、農業灌溉或者調節下游河道水流量等。

水電廠廠房一般會建立在大壩背面，且發電機就安裝在廠房里。大壩上游水庫中的蓄水通過一條“引水管道”與廠房內部的發電機組連接，這樣提供動能的水資源就可以隨時被發電機組使用了。

水能、機械能轉換為電能

當水被送到水電廠廠房后，緊接著就進入了一個神奇的地方——蝸殼。蝸殼是“蝸殼式引水室”的簡稱，由于它的外觀很像蝸牛殼，所以也簡稱為“蝸殼”。

那么，為什么需要將水充進蝸殼里呢？因為蝸殼形成了一個封閉的環形結構，水在其內部形成環流，當位于蝸殼內側的“活動導葉”打開時，水就會均勻地從四周涌向水輪機的“轉輪”，為帶動發電機組旋轉提供了非常穩定、平衡的動力。

那么，水輪機又是什么東西呢？水輪機是將水動力轉換為機械動力的重要設備，其形狀有點像中國古代常用的“水車”。蝸殼四周涌入的水流不斷沖刷水輪機的葉片，這樣水的動力就逐漸轉移到水輪機上了。

當水輪機受到水推力旋轉時，同時也會帶動發電機部分旋轉（水輪機和發電機通過大軸相連接），且發電機整體的旋轉速度達到額定轉速時，就可以并入電網向外界送電了。

黑夜里的每一盞明燈、夏天里的每一臺空調都是依靠千里之外的發電機組源源不斷輸送的穩定的電力，我們的社會也因此充滿了溫馨與光明。

來源：國網湖南水電公司 

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