水電站調(diào)速器參數(shù)對水電站機(jī)組水力干擾過渡過程的影響

朱曉亮

【摘要】隨著我國的飛速發(fā)展，能源的重要性也日益加深，我國作為水利資源豐富的國家，水電站的數(shù)量也變得越來越多，水力過渡過程這個(gè)問題也變得越來越突出。水力干擾過渡過程不但對機(jī)組的調(diào)試和保護(hù)參數(shù)、調(diào)壓室涌浪水位產(chǎn)生影響，而且還影響著水電站的總體布置以及開發(fā)方式。水電站在投入使用過程中，因?yàn)樨?fù)荷會(huì)經(jīng)常變化，從而導(dǎo)致水輪機(jī)速度迅速改變，以致壓力鋼管、調(diào)壓室水位以及機(jī)組轉(zhuǎn)速等參數(shù)的劇烈波動(dòng)，對水電站的穩(wěn)定安全運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。所以，對水電站水力過渡過程的研究變得刻不容緩。本文主要研究水電站調(diào)速器參數(shù)對水電站機(jī)組水力干擾過渡過程的影響。

【關(guān)鍵詞】水電站；調(diào)速器；水力干擾過渡

引言：

在能源日益重要的今天，水力發(fā)電承擔(dān)著很大一部分能源的供給，水電站的穩(wěn)定供電變得尤為重要，而水力干擾成為影響穩(wěn)定供電的重要因素，如何使得這一影響因素變得最低也變得尤為重要。在水電站使用調(diào)速器，是降低這一影響因素的一個(gè)重要手段。在使用調(diào)速器進(jìn)行改善水輪機(jī)組水力干擾降影響降到最低，而調(diào)速器的參數(shù)設(shè)定將變得尤為關(guān)鍵。要知道如何設(shè)置調(diào)速器參數(shù)，就應(yīng)當(dāng)了解水力干擾對于水輪機(jī)組的影響具體體現(xiàn)在那些方面，從而通過空載試驗(yàn)、負(fù)載試驗(yàn)，從而得到正確的參數(shù)，為水電站水輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行得到保障，使得水電站安全，穩(wěn)定長周期的運(yùn)行。

一.簡要分析水電站水力干擾的主要原因。

水力干擾在水電站中存在于一洞多機(jī)運(yùn)行方式中的一種特殊的情況，是水電站調(diào)節(jié)計(jì)算的一項(xiàng)重要組成部分，而構(gòu)成水力干擾的因素很多，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.引水隧道長度的影響

因?yàn)榇蟛糠值乃娬韭洳顒菽懿⒉蛔阋杂糜谒啓C(jī)發(fā)電，這時(shí)候就需要通過引水隧道來提升勢能，飲水隧道也相對應(yīng)的也會(huì)比較長，而長引水隧道水波反射比較慢，從而影響調(diào)壓室的時(shí)間也變得較為長，而且上游調(diào)壓室規(guī)模也相對較為龐大，還將出現(xiàn)“一管多機(jī)”得情況出現(xiàn)，這將對電站的過渡過程帶來復(fù)雜的影響。長引水隧道由于水波反射較慢，也將導(dǎo)致調(diào)壓井 水力變動(dòng)時(shí)間變得漫長，這成為引水水電站水力干擾的一個(gè)重要因素。

2.機(jī)組轉(zhuǎn)速對于水力過渡過程的干擾

在水電站運(yùn)行過程中，水輪機(jī)組尤為重要，綜合考慮水電機(jī)組的穩(wěn)定性，將水力，電氣，機(jī)械三個(gè)方面作用共同合起來一起考慮，在水力小波動(dòng)的情況下，可以改變水輪機(jī)組的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)水力干擾，使之降到我們所需要的速度。

3、壓力鋼管的影響

總所周知，流動(dòng)的水對于承載它的物體會(huì)產(chǎn)生一定的壓力及振動(dòng)，綜合國內(nèi)外的研究表明在壓力管道內(nèi)的水體水力特性的模型進(jìn)行數(shù)學(xué)演算，再結(jié)合實(shí)際例子，可以發(fā)現(xiàn)，壓力管道的會(huì)對水力過渡過程產(chǎn)生振動(dòng)，從而導(dǎo)致水力干擾水電機(jī)組的正常運(yùn)行。

4、負(fù)荷變化因素

多臺(tái)機(jī)組共水力單元，負(fù)荷的分配降成為影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的重要內(nèi)容，當(dāng)出現(xiàn)不可控的負(fù)荷丟失或者較大幅度增加負(fù)荷，會(huì)引發(fā)壓力管道和引水隧道的壓力波動(dòng)，從而影響到正在工作的水輪機(jī)組，形成水力干擾。

二、水電站調(diào)速器的作用及原理

在水力干擾過渡過程要考慮到兩種機(jī)組的運(yùn)行方式：

1、在無窮大的電網(wǎng)里面并入機(jī)組，機(jī)組的頻率保持相對不變，因?yàn)樗Ω蓴_引起的波動(dòng)負(fù)荷變化有無窮大的電網(wǎng)進(jìn)行吸手，也就是說，調(diào)速器不進(jìn)行調(diào)節(jié)，這時(shí)候也及證明機(jī)組處于開度運(yùn)行狀態(tài)。

2、在容量有限的電網(wǎng)里并入機(jī)組，這時(shí)候，由于電網(wǎng)容量有限，這時(shí)候電網(wǎng)無法吸納由于水力波動(dòng)引起的負(fù)荷變化，這時(shí)候就需要使用調(diào)壓器參與調(diào)節(jié)，也就是說機(jī)組等出力運(yùn)行。

水電站調(diào)速器主要作用可使水輪機(jī)轉(zhuǎn)速保持定值或接近設(shè)定值。

水電站調(diào)速器主要在于改變機(jī)組的工作水頭和出力，使得機(jī)械、電氣、水力相互耦合的一個(gè)過程。按其工作原理的不同，可分為機(jī)械式，氣動(dòng)式，液壓式，機(jī)械氣動(dòng)復(fù)合式，機(jī)械液壓復(fù)合式和電子式等多種形式。但目前應(yīng)用最廣的當(dāng)屬機(jī)械式調(diào)速器，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，性能良好。

二、水電站水力干擾計(jì)算及調(diào)壓器參數(shù)設(shè)定

1.水電站水力干擾計(jì)算

水力干擾不是一種可控的工況，相對于其他問題，水力干擾屬于小波動(dòng)較為嚴(yán)重，因此我們通過機(jī)組的出力擺動(dòng)來鑒定水力干擾對于電網(wǎng)的沖擊強(qiáng)度。電壓和電流的乘積直接體現(xiàn)了發(fā)電機(jī)的出力情況。水力干擾發(fā)生時(shí)，因?yàn)殡姶挪ū容^快地變化，也就導(dǎo)致了電壓的劇烈變化，但會(huì)很快穩(wěn)定，所以我們認(rèn)為水輪機(jī)的出力主要在于電流的變化。國內(nèi)外研究表明，早水電站機(jī)組并入無窮大的電網(wǎng)中，水輪發(fā)電機(jī)采用的模式為三階，能將水電站水力、機(jī)械、電氣過渡過程的現(xiàn)象真實(shí)的反映出來，也就是電流發(fā)生變化因此我們可以通過電流的變化來計(jì)算出調(diào)速器所需要的的參數(shù)。

2.水電站調(diào)速器的參數(shù)設(shè)定

合理的調(diào)速器參數(shù)設(shè)定將保證水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)擁有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和穩(wěn)定性。在實(shí)際工作中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況以及經(jīng)驗(yàn)對多組參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，在滿足長周期，安全的情況的下，選擇最好的參數(shù)作為調(diào)速器的最終運(yùn)行整定參數(shù)。

在參數(shù)的選擇過程中，我們需要進(jìn)行空載擾動(dòng)試驗(yàn)、負(fù)載擾動(dòng)試驗(yàn)以及甩負(fù)荷試驗(yàn)，最后根據(jù)水電廠的現(xiàn)場運(yùn)行管理規(guī)程，得到我們所需要的空載試驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)，而這個(gè)參數(shù)在以后的運(yùn)行過程中如果沒有出現(xiàn)影響到水輪機(jī)組正常運(yùn)行的情況下，不可以進(jìn)行更改變動(dòng)。根據(jù)負(fù)載擾動(dòng)試驗(yàn)所得到的參數(shù)，在運(yùn)行過程中，可以根據(jù)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況，電網(wǎng)的大小改變進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而得到最優(yōu)的的選擇。

三、結(jié)語

水電站調(diào)速器參數(shù)對水電站機(jī)組水力干擾過渡過程的影響對于水電站的正常穩(wěn)定運(yùn)行有著十分深刻的意義，正確的參數(shù)設(shè)定可以保護(hù)水輪機(jī)組不會(huì)因?yàn)樗Ω蓴_導(dǎo)致機(jī)組的正常運(yùn)行，從而保證水輪機(jī)組在日常工作可以長周期地運(yùn)行，使得供電過程得以穩(wěn)定進(jìn)行。如果因?yàn)樗Ω蓴_導(dǎo)致水電站無法正常工作，從而導(dǎo)致人民的用電得不到保證，那將影響到國家的民生大計(jì)。水電站是人民正常生活的一個(gè)重要能源保障，也關(guān)系到工作社會(huì)主義的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的騰飛，所以對調(diào)壓器參數(shù)的設(shè)定不容馬虎，對水力干擾應(yīng)當(dāng)更加重視，不能因?yàn)樗Ω蓴_導(dǎo)致水電站的正常運(yùn)行，對于調(diào)壓器參數(shù)的試驗(yàn)以及設(shè)定應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視，這對于發(fā)展水電站是刻不容緩的話題。

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