初始運行工況對水泵水輪機飛逸過渡過程水力特性的影響

陳秋華，張曉曦，何思源

（1.廈門理工學院 土木工程與建筑學院，福建 廈門 361024；2.廈門理工學院 環境科學與工程學院，福建 廈門 361024；3.湖北省水利水電規劃勘測設計院，湖北 武漢 430064）

1 研究背景

抽水蓄能電站在電網中承擔“救火員”的角色，需頻繁經歷過渡過程，以在不同運行負荷間切換。過渡過程即抽水蓄能機組由一種穩定運行工況轉換到另一穩定運行工況的中間過程，包括啟動、增負荷、減負荷、停機和甩負荷等。據報道，廣州抽水蓄能電站在2009年一年僅機組啟停已達8447次[1]。在這類工況中，甩負荷是指機組突然從電網脫離而引發的導葉關閉停機過程，屬于事故工況，最容易引起破壞。例如：廣州抽水蓄能電站在甩負荷過程機組振動[2]；白山抽水蓄能電站甩負荷試驗時轉輪和導葉損壞[3]；某抽水蓄能電站甩負荷過程由于機組頂蓋螺栓斷裂發生抬機[4]；惠州抽水蓄能電站甩負荷調試過程機組嚴重損毀并發生電氣爆炸[5]。因此，在進行抽水蓄能電站水力設計時，水泵水輪機在甩負荷過渡過程中的水力特性是重要考慮因素之一[6]。

飛逸過渡過程又被稱為甩負荷導葉拒動過程，是一類特殊的甩負荷過渡過程。在發生這類工況時，水泵水輪機蝸殼上游的球閥應按預定規律關閉以盡快停機，保證機組調保參數不超標。但抽水蓄能電站的球閥控制系統復雜且開關頻繁，在動作過程中也會出現諸如密封投退失靈、閥門卡澀甚至卡死等事故[7-8]。若球閥無法在飛逸過程中正常關閉，水泵水輪機轉輪將在水力矩的作用下長時間處于變速轉動狀態，可能出現轉速、流量和水頭等參數的周期性大幅振蕩，即飛逸不穩定現象[9]。……