CN105443303A - 一种按不同水头配置抽水蓄能电站导叶关闭规律类型的方法 - Google Patents

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朱冠宏
王霆
于辉
徐伟
艾东鹏
陈鹤虎
蒋程晟
何中伟
付士风
阚阚
陈会向
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EAST CHINA YIXING PUMPED STORAGE Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Xinyuan Co Ltd
Nanjing NARI Group Corp
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EAST CHINA YIXING PUMPED STORAGE Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Xinyuan Co Ltd
Nanjing NARI Group Corp
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Abstract

一种按不同水头配置抽水蓄能电站导叶关闭规律类型的方法，在为抽水蓄能电站选择合适的导叶关闭规律时，以水头高低作为标准。本发明使用时，在抽水蓄能电站不同水头下选用最优的导叶关闭规律对于高水头时选用直线关闭规律可以有效简化操作步骤，减少操作失误；对于中水头时选用延时直线关闭规律不仅操作简单，而且可以保证在抽水工况时引水道上弯段前节点最低动态测压管水位高于安全值；对于低水头时选用先快后慢两段折线关闭规律在抽水工况和发电工况都能保证最优，满足调保计算，确保机组的稳定运行不产生负压。

Description

一种按不同水头配置抽水蓄能电站导叶关闭规律类型的方法
技术领域
本发明属于流体机械及能源动力技术领域，尤其是应用于不同水头的抽水蓄能电站导叶关闭规律类型优选方法，便于实现不同水头选择合适的关闭规律。
背景技术
目前，国内外大部分抽水蓄能电站主要采用直线和折线关闭这两种导叶关闭规律。
直线关闭是指在机组甩负荷后，导叶按照单一速度关闭，该关闭规律较简单、易实现,,但有时不能满足调保计算的要求。折线关闭规律即在机组甩负荷后，导叶先以某一斜率关闭,待导叶开度达到预先设置的折点开度后,再以另外一个斜率关闭，它一般能够满足调保计算，但其计算和操作相对而言比较复杂。两段折线关闭规律按照折点前后导叶关闭速度的不同，分为“先慢后快”和“先快后慢”两种。在抽水蓄能电站中还有一个特殊的导叶关闭规律，即导叶“延时”关闭：在机组甩负荷后,导叶并不立即动作,而是先在一段时间内保持甩负荷前的导叶开度不变,然后再按照常规的关闭规律关闭。
但是目前不同抽水蓄能电站的关闭规律多由经验给出，没有系统的按照不同的水头分类优选不同的导叶关闭规律，容易使电站不能满足调保计算，使机组运行不稳定。
发明内容
本发明的目的是针对目前不同抽水蓄能电站的关闭规律选择不当，容易使机组运行不稳定的问题，提出一种按不同水头配置抽水蓄能电站导叶关闭规律类型的方法。
本发明的技术方案是：
一种按不同水头配置抽水蓄能电站导叶关闭规律类型的方法，在为抽水蓄能电站选择合适的导叶关闭规律时，以水头高低作为标准。
本发明中，对于水头在400m以上的高水头抽水蓄能电站进行导叶关闭规律选择时，采用直线关闭规律；对于水头在300~400m之间的中水头抽水蓄能电站进行导叶关闭规律选择时，采用延时直线关闭规律；在水头在300m以下的低水头抽水蓄能电站进行导叶关闭规律选择时，使用先快后慢两段折线关闭规律。
本发明的有益效果：
本发明使用时，在抽水蓄能电站不同水头下选用最优的导叶关闭规律对于高水头时选用直线关闭规律可以有效简化操作步骤，减少操作失误；对于中水头时选用延时直线关闭规律不仅操作简单，而且可以保证在抽水工况时引水道上弯段前节点最低动态测压管水位高于安全值；对于低水头时选用先快后慢两段折线关闭规律在抽水工况和发电工况都能保证最优，满足调保计算，确保机组的稳定运行不产生负压。
附图说明
图1是本发明导叶不同关闭规律折线图。
图2是本发明高水头抽水蓄能电站导叶不同关闭规律过渡过程曲线。
图3是本发明低水头抽水蓄能电站导叶不同关闭规律过渡过程曲线。。
图1中Y为导叶开度，t为导叶关闭的时间。
图2、3中曲线1为机组转速在不同时刻的变化过程；曲线2为机组蜗壳最大水压力在不同时刻的变化过程；曲线3为机组尾水管最小水压力在不同时刻的变化过程。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种按不同水头配置抽水蓄能电站导叶关闭规律类型的方法，在为抽水蓄能电站选择合适的导叶关闭规律时，以水头高低作为标准。具体为：对于水头在400m以上的高水头抽水蓄能电站进行导叶关闭规律选择时，采用直线关闭规律；对于水头在300~400m之间的中水头抽水蓄能电站进行导叶关闭规律选择时，采用延时直线关闭规律；在水头在300m以下的低水头抽水蓄能电站进行导叶关闭规律选择时，使用先快后慢两段折线关闭规律。
（1）对于高水头抽水蓄能电站：选某电站A额定水头为562m，额定功率300MW。由于高水头水电站的特征水锤为第一相水锤，此时，其机组导叶若采用先快后慢两段折线关闭规律，机组蜗壳进口最大水锤压力值将大幅度上升，这显然是不合适。因此，考虑导叶直线关闭和先慢后快的分段关闭规律。
关闭规律及计算结果如表1，
表1
关闭规律 关闭时间（s） 机组最大转速升高 蜗壳最大水压力/（mH2O） 尾水管进口最小水压力/（mH2O）
直线关闭 21 0.3944 880.56 66.71
分段关闭 6-36-0.65 0.4290 867.08 61.63
对于高水头抽水蓄能电站，只要选取适当的关闭时间，无论是直线关闭还是分段关闭规律，均能够满足调节保证计算的要求，即最大转速上升小于45%，蜗壳最大水压力上升小于允许898.3m及755.3m，且尾水管进口均未出现真空。如图2，当其机组导叶采用一段直线关闭规律时，由导叶关闭所产生的蜗壳进口水锤压力变化过程将体现为“首相水锤”形态，仅略大于最大水锤压力发生时间；当高水头电站机组导叶采用先慢后快两段折线关闭规律时，蜗壳进口水锤压力变化过程线出现两个峰值，由于导叶首段慢关，机组蜗壳进口最大水锤压力值将有所降低，但同时机组最大转速值也将随之增大。
高水头机组采用先慢后快关闭规律与直线关闭规律所产生结果相近，但分段关闭规律相对较复杂且容易产生操作失误。高水头抽水蓄能电站机组宜选用直线关闭规律。
（2）对于中水头抽水蓄能电站：选某电站B额定水头为308m，额定功率300MW。由导叶关闭所产生的蜗壳进口水锤压力变化过程将体现为“极限水锤”形态，机组蜗壳进口最大水锤压力发生的时间较晚，因此不考虑导叶先慢后快的分段关闭方式，而考虑直线关闭、直线延时关闭及先快后慢的分段关闭和延时分段关闭规律。
关闭规律及计算结果如表2，
表2
延时关闭规律的结果明显要优于无延时关闭规律，蜗壳进口最大压力相对较低，直线关闭时间在60s及0-9-54时，蜗壳最大水压力仍超过30%，不能满足调保计算的要求。调速器延时关闭时，机组最大转速略有升高，但是完全满足调保要求的45%。
中水头抽水蓄能电站机组宜选用延时直线关闭规律。
（3）对于低水头抽水蓄能电站：选某电站C额定水头235m，额定功率230MW。当机组导叶采用一段直线关闭规律时，由导叶关闭所产生的蜗壳进口水锤压力变化过程将体现为“极限水锤”形态，此时，若机组导叶若采用先慢后快两段折线关闭规律，机组蜗壳进口最大水锤压力值将大幅度上升，因此不考虑导叶先慢后快的分段关闭方式。因此考虑直线关闭规律与先快后慢关闭规律。
关闭规律及计算结果如表3。
表3
关闭规律 关闭时间（s） 机组最大转速升高 蜗壳最大水压力/（mH2O） 尾水管进口最小水压力/（mH2O）
直线关闭 14 0.315 378.49 39.39
分段关闭 8-24-0.6 0.290 373.80 42.64
无论是蜗壳末端最大水压力还是机组转速，直线关闭规律下都比分段关闭的偏大，且尾水管进口压力都偏小，显而易见，发电工况下采用分段关闭规律的过渡过程计算结果要优于直线关闭规律。如图3，当低水头水电站机组导叶采用先快后慢两段折线关闭规律时，其蜗壳进口水锤压力变化过程线将出现两个峰值：第一个峰值是由导叶首段快关所引起的；第二个峰值是由电站特征水锤(极限水锤)所引起的。通过导叶的首段快关，可以降低第二个峰值，从而降低机组蜗壳进口最大水锤压力值，与此同时，机组最大转速值也将随之降低。低水头抽水蓄能电站机组宜选用先快后慢分段关闭规律。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种按不同水头配置抽水蓄能电站导叶关闭规律类型的方法，其特征是：在为抽水蓄能电站选择合适的导叶关闭规律时，以水头高低作为标准。
2.根据权利要求1所述的按不同水头配置抽水蓄能电站导叶关闭规律类型的方法，其特征是：对于水头在400m以上的高水头抽水蓄能电站进行导叶关闭规律选择时，采用直线关闭规律；对于水头在300~400m之间的中水头抽水蓄能电站进行导叶关闭规律选择时，采用延时直线关闭规律；在水头在300m以下的低水头抽水蓄能电站进行导叶关闭规律选择时，使用先快后慢两段折线关闭规律。
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