抽水蓄能机组水泵断电过程中的机组反转问题

与常规机组相比,抽水蓄能机组具有水泵断电的工况,水泵断电时受导叶关闭规律和机组特性影响,经常要面临机组反转问题。以洪屏抽水蓄能电站为例,针对水泵断电时机组是否需要反转,反转是否有利于抽水蓄能机组的运行,以及反转时机组转速上升率对抽水蓄能机组运行的影响进行研究。利用水力机组过渡过程模拟计算和原型试验的方式,对机组30%反转和100%反转的工况进行研究。结果表明:两种工况下机组的控制参数均满足要求;综合考虑通流系统压力极值、材料应力极限、压力脉动等因素,100%反转工况优于30%反转工况;在反转转速不超过额定转速时,机组反转的转速越高,越有利于机组水泵断电工况的过渡过程要求。     

白莲河抽水蓄能电站首台机组低扬程下水泵工况抽水断电水力过渡过程研究

通过建立抽水蓄能机组水泵工况抽水断电的数学模型,结合白莲河电站特殊的上库—前池边界条件,研究抽水蓄能电站首台机组低扬程下水泵工况抽水断电的水力过渡过程,探讨上库(前池)水位变化和导叶关闭规律对水力过渡过程的影响。     

抽水蓄能电站中球阀协同导叶关闭的水力瞬变过程控制方式

为了降低抽水蓄能机组水轮机工况甩负荷时蜗壳压力上升值和压力脉动值,应用了球阀协同导叶关闭的流量控制方式。于2012年在蒲石河大型抽水蓄能电站,进行了水轮机工况甩负荷过渡过程球阀参与导叶控制方式的现场试验。针对这一流量控制方式,利用内特性法预测了在甩负荷过渡过程中各动态参数的瞬变规律,预测的机组转速上升最大值与试验值的相对误差为2.11%,预测的蜗壳压力上升最大值与试验值的相对误差为0.74%,从而验证了内特性方法的合理性;同时证明,只要合理地选择导叶与球阀的控制规律,即可显著改善水泵水轮机装置水轮机工况甩负荷过渡过程的动态品质,降低抽水蓄能电站引水系统的水压上升值。     

抽水蓄能电站过渡过程数值仿真研究

根据有压管道非恒定流数学模型和特征线法,对某抽水蓄能电站3、4号机组双机甩负荷过渡过程进行了研究,将计算结果与试验实测数据进行了对比,证实了数值仿真的可性性;对机组水泵工况正常运行时突然断电的特殊过渡过程进行模拟,计算出导叶不同有效关闭时间下机组蜗壳末端动水压力等关键数据,据此分析出导叶最佳关闭时间。     

某抽水蓄能电站一管双机切泵试验分析

在抽水蓄能机组调试过程中,水泵断电试验是验证机组电气与机械性能的重要试验。以某抽水蓄能电站1号引水系统内的1号和2号机组为例,进行了一管双机切泵试验,测试并记录了机组的各项参数变化曲线,分析了水泵在断电过渡过程中不同测点的压力变化规律。通过对蜗壳进口压力和尾水管进口压力测值进行加窗傅里叶变换,确定了尾水管压力脉动的主要原因为管路共振。试验结果表明:各测点的压力均在调节保证值范围内,机组停机流程正确,各项电气与机械指标均符合设计要求。     

可逆式机组导叶和进水球阀协联关闭规律研究

可逆式机组水力过渡过程分析与控制是保证抽水蓄能电站安全稳定运行的主要因素。本文以清远抽水蓄能电站导叶关闭规律和进水球阀协联关闭规律的研究为例,基于数值模拟研究机组导叶和进水球阀关闭规律对抽水蓄能机组水轮机工况水力过渡过程的影响,同时结合现场试验数据进行验证分析,模拟可逆式机组及其水力机械系统的水力过渡过程。结果表明:为使抽水蓄能机组调保参数满足要求,应选择合适的导叶关闭时间和关闭规律;进水球阀折线关闭比传统直线关闭更有利于改善抽水蓄能机组水力过渡过程;机组导叶正常关闭时,调保参数比导叶拒动更能满足控制要求。     

水轮机导叶关闭规律对大波动过渡过程的影响分析

 在对水电站过渡过程进行调节保证计算过程中,利 用Matlab软件编制的水电机组仿真程序,探讨了导叶两段关闭过程中3个关键因素,即第一 段关闭时间、第二段关闭时间和导叶位置拐点开度对机组转速和蜗壳水压的影响。根据实 例计算结果得出的曲线图,分别确定了第一段关闭时间为6 s,第二段关闭时间为12 s,导 叶位置拐点开度为65%。所得参数优化了导叶关闭规律,有效地解决了在甩负荷过渡过程中 机组转速上升和蜗壳水压上升之间的矛盾。      

基于机组运行特性曲线的变速抽水蓄能机组自适应协调控制方法

针对变速抽水蓄能机组调速器与交流励磁控制系统之间的协调控制问题,基于机组转速、导叶开度与系统功率和静水头之间的关系,提出了一种基于机组运行特性曲线的变速抽水蓄能机组自适应协调控制方法。首先,建立协调控制系统模型,根据变速抽水蓄能机组运行特性曲线,采用径向基函数插值法拟合推导出协调控制数学模型,从而实现了自适应协调控制;进而,通过仿真验证了自适应协调控制方法。仿真结果表明,该方法具有较高的精度和可行性。     

定-变速抽水蓄能机组调相-发电过渡过程动态特性研究

可变速抽水蓄能作为一种较新的机组形式,在参与电网调相调频、功率调节等方面相对传统定速机组具有独特优势。调相-发电过程作为抽水蓄能机组应对风光等间歇性可再生能源波动的典型过渡过程,对过流部件压力波动及机组运行稳定性有显著影响。目前抽水蓄能电站中广泛采用的一管多机布置形式存在水力干扰现象,一台机组的工况变化会影响其他机组的运行。同时,变速机组的引入会使机组展现出与传统机组不同的水力动态特性。为深入探究调相-发电过渡过程中不同机组布置形式下复杂管道系统的水力动态特性及相关稳定性问题,结合工程数据,基于特征线法和S函数等方法构建三种不同机组组合形式下一管双机抽水蓄能机组模型。针对不同机组布置形式,分别探究不同动作间隔下机组的蜗壳压力、尾水管压力及调压井流量等水力因素的动态特性及其对蓄能机组稳定性的影响。定量分析结果表明：在调相-发电工况下,工作水头及蜗壳压力先下降后上升,尾水压力、下游调压井水位及流量呈现正弦式衰减振荡;3种组合形式中定速-变速机组组合稳定性效果最佳,变速-变速组合的水力波动最大。本研究为定、变速组合的抽水蓄能电站安全稳定运行提供一定的理论依据。     

初始运行工况对水泵水轮机飞逸过渡过程水力特性的影响

飞逸过渡过程是抽水蓄能电站可能发生的一类事故工况。此过程中水泵水轮机的转速、流量和压力大幅改变,转轮流态极易恶化,可能引发剧烈压力脉动和转轮受力失衡。水泵水轮机初始运行工况是飞逸过程的重要控制因素之一,但其对此过程中机组水力特性的影响尚不明确。本文用一维管道与三维水泵水轮机耦合的数值模拟研究了某模型抽水蓄能系统中水泵水轮机从两个不同初始运行工况发生飞逸过程时水力特性的差别。结果表明,相对于流动条件较好的额定工况,由流动条件较差的部分负荷工况开始的飞逸过程更容易引起水泵水轮机运行轨迹的剧烈跳动以及流道压力脉动和转轮径向水推力的幅值突增,原因是在此过程中更易形成转轮流动失稳,机理是过渡过程中的瞬时流态保留有相应初始工况的部分流动特征,即瞬时流态的演化存在迟滞效应。因此,在当前不断拓宽抽水蓄能机组运行范围以满足电网容量调节需求的背景下,应充分考虑初始运行工况对可能发生的飞逸过程的影响。     

导叶开启时间对水电站过渡过程的影响

针对国内外规范对导叶开启时间的不同规定，结合理论推导和数值计算实例，分析了不同的导叶开启时间对水电站过渡过程的影响。实例研究结果表明，大波动过渡过程中的蜗壳动水压力、沿管道轴线的压力分布以及调压室阻抗孔口压差等参数均随导叶开启时间变化而变化。通过研究得到如下结论：国际电工技术委员会标准推荐的增负荷时间30～40s是合理的；在并入小网的水力干扰过渡过程中，需要将运行机组最大初始开度限制在最大临界开度之内，才能保证运行机组转速收敛于额定转速，以满足发电机和电网对调节系统的要求。     

黑麋峰抽水蓄能电站机组水力过渡过程仿真研究

本文以Simulink和S-Function为基础,对黑麋峰抽水蓄能电站机组水力过渡过程进行了研究,建立了抽水蓄能电站MATLAB模型,进行仿真研究。研究结果表明,适度调整导叶关闭规律,可以保证机组在发电工况下,甩负荷和抽水工况下断电过程中,导水机构无论正常关闭亦或异常关闭,均能够使最大压力上升和最大转速上升都在允许的范围内,满足电站调节保证要求和规定的动态指标。     

水泵水轮机在S特性区的流态及压力脉动研究

抽水蓄能机组的四象限特征曲线存在着S形曲线,抽水蓄能机组运行工况复杂,机组经常在多个工况之间转换,机组在水轮机和水泵状态之间频繁切换,都会穿越S形曲线。S特性可以导致水泵水轮机机组产生强烈的振动,使得机组并网困难,振动剧烈,甚至因压力超标严重影响电站的安全稳定运行。在业界的共同努力下,S形问题对工程投运影响已经得到了根本解决,但是S形问题的诱发机理并不十分清楚。因此该文以某模型水泵水轮机为研究对象,通过全流道非定常数值模拟和基于全特性试验的粒子图像测速法（particle image velocimetry,PIV）相结合,根据机组的运行特性,选取水泵水轮机三个开度下的13个工况点内部流动特性及压力脉动特性进行了研究。综合数值模拟及试验结果,获得空载工况,小流量工况及反水泵工况下无叶区漩涡的运动规律。分析了漩涡结构对无叶区压力脉动特性的影响。结果表明,空载工况对S特性区压力脉动幅频特性存在影响,空载工况与无叶区压力脉动存在必然联系。各工况点下无叶区压力脉动主频大部分工况为叶片通过频率,即9 f_n（f_n为转频）,部分工况受尾水管压力脉动影响主频...     

抽水蓄能电站过渡过程计算中的几个问题探讨

着重介绍抽水蓄能电站过渡过程（即瞬变流）计算中所碰到的一些问题的处理。首先介绍了哪些工况是控制压力极值，机组转速升高极的控制工况及天荒坪抽水蓄能电站初步设计阶段的计算实例；其次介绍了影响压力极值及机组转速升高极值的影响因素，为输水道及机组导叶关闭规律设计优化指明了方向。     

变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制研究

针对变速抽水蓄能机组有功功率与转速之间的协调控制问题,分析了变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制原理,提出了变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制方法,并搭建了变速抽水蓄能机组控制系统联合RTDS仿真试验平台,对变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制方法进行了联合仿真试验验证.试验结果表明:发电工况有功功率与转速协调...     

可变速抽水蓄能机组的应用

可变速抽水蓄能机采用二次三相交流励磁，转子呈圆筒形，其绕组三相分布，可变速抽水蓄能机组具有与常规抽水蓄能机组相同的功能，且在一定水头下抽水运行，负荷可调范围达±８万ＫＷ，并能稳定电网频率；发电工况可在最优出力转速下运行，出力变化范围大，部分负荷时综合效率高，不用调速器能高速（数十毫秒）控制有功功率，而与水泵水轮机出力无关，可提高系统稳定性，可抑制各种事故造成的过电压，并能在过电压和换向失败、系统事     

长引水道高水头电站不同负荷条件甩荷对蜗壳压力的影响研究

为研究采用集中供水布置型式的长引水道高水头电站蜗壳进口端内水压力极值工况及其内在影响机理,在相同上下游水位的前提下,以有压输水系统瞬变流分析的特征线法(MOC)为基础,融合跟踪机组运行轨迹的单纯形寻优法以及系统状态方程,对单台和两台机组在不同负荷时的甩荷工况进行过渡过程数值模拟计算。结果表明：单机、两机以20%额定功率运行甩荷后易发生首相水锤,为蜗壳进口断面内水压力的极值工况。蜗壳进口端内水压力极值出现在导叶小开度运行时甩部分负荷的工况。蜗壳进口断面内水压力初始值和极值大小与机组负荷相关,机组初始出力越少,引水系统中水头损失越小,蜗壳进口端初始压力越高,甩荷后该断面内水压力值越高,且部分负荷运行甩荷后压力衰减速度越慢。机组运行方式对蜗壳进口端内水压力值及峰值出现时间有一定影响。研究成果可为同类型水电站的设计和运行维护工作提供参考。     

龙开口电站机组调节保证复核计算及关闭规律优化

大型水轮发电机组在实际运行中转速上升率、蜗壳进口最大压力等参数与调节保证设计计算值往往存在一定程度偏差,有必要在水轮发电机组投产后根据试验情况复核调节保证设计成果,采取优化机组甩负荷导叶关闭规律等措施,对转速上升率、蜗壳进口最大压力等参数进行优化调整,确保水轮发电机组在实际运行中满足水力过渡过程相关限制性参数。     

抽水蓄能机组水环新设计方法

水环是抽水蓄能机组所特有的现象，转轮充气压水运行时用以密封气体不进入蜗壳，减小压水用气量，鉴于广蓄一期机组投产初期水百水管频繁振裂，对二期机组水环形成和释放采用了全新的设计方法，由迷宫环冷却水作供水水源，水环释放改用蜗壳减压管。新设计方法简化了结构，节省了设备，保证了水泵工况的快速起动和调相运行的可靠性，运行实践表明是切实可行的。     

抽水蓄能电站上调最高水位控制工况

在抽水蓄能电站水力过渡过程计算中，可逆机组满功率抽水全失电导叶紧急关闭工况是一个值得重视的水力过渡过程计算工况．以浙江省溪口抽水蓄能电站为例，比较计算了可逆机组满负荷发电全弃荷导叶紧急关闭和满功率抽水全失电导叶紧急关闭两种过渡过程工况的上游调压室最高水位控制值，并分析了有关参数（如输水道水头损失系数、竖井面积、上室面积、引水隧洞长度）变化对该控制值的影响关系．计算及分析结果表明，满功率抽水全失电导叶紧急关闭工况有可能成为上调最高水位的控制工况．