巴基斯坦玛尔水电站水力过渡过程计算研究

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巴基斯坦玛尔水电站水力过渡过程计算研究

许建文;胡建根

【摘要】根据玛尔水电站引水系统的特性和选定的机组参数进行了大波动及小波动的过渡过程计算,经计算分析后提出的机组及调速器参数既能满足引水系统在极端工况下甩负荷的要求,也能满足机组负荷调整时转速的稳定性要求,确保电站安全稳定运行.

【期刊名称】《水电与新能源》

【年(卷),期】2016(000)010

【总页数】5页(P24-28)

【关键词】过渡过程;转动惯量;关闭规律;大波动;小波动

【作者】许建文;胡建根

【作者单位】上海勘测设计研究院有限公司,上海 200434;上海勘测设计研究院有限公司,上海 200434

【正文语种】中文

【中图分类】TK730.2:TK730.7

巴基斯坦玛尔(Mahl)水电站位于巴基斯坦东北部的吉拉姆河上,为吉拉姆河梯级开发的第2级,电站由碾压混凝土重力坝、引水发电建筑物等永久性水工建筑物构成。电站为坝后式厂房,引水系统为1管1机,安装3台单机容量为213.33 MW的立轴混流式水轮发电机组。

在水电站实际运行过程中,因系统负荷变化机组将频繁进行调节,或因突发事故甩

负荷而停机,这些负荷变化都将造成引水系统管线水压的波动和机组转速的变化,影响电站的正常运行。因此研究并确定引水系统水流惯性、机组惯性和调速系统调节性能之间的控制参数,对电站运行的安全稳定至关重要[1]。

水电站过渡过程计算主要研究机组在突甩负荷及负荷变化时系统瞬态过程的特性,通过计算大波动工况和小波动工况中机组转速的变化、引水压力管道中的压力变化及其极值,选定导水机构合理的调节时间和关闭规律,确定调速器的调节参数,优化机组转动惯量,使水工建筑物设计方案和机组参数更为经济合理,为电站设计及安全运行方式的制定提供理论依据。

本电站水力过渡过程采用水力-机械过渡过程仿真系统软件进行计算,该软件以特

征线方法为基础,然后对相关结点分别进行处理。电站引水系统、机组、调速器及电网在程序中作为一个相互关联的整体进行仿真计算。

1.1 电站参数

1)上游水库水位。校核洪水位:587.66 m,正常蓄水位:585.00 m,发电死水位:577.00 m。

2)下游尾水位。校核洪水位:544.93 m,三台机组额定运行:521.90 m,一台机组额定运行:519.60 m。

1.2 机组参数

水轮机型号:HL-LJ-730

最大水头:67.20 m

额定水头:55.00 m

最小水头:45.50 m

额定流量:434.80 m3/s

额定出力:216.58 MW

额定转速:83.30 r/min

安装高程:515.10 m

发电机型号:SF213.33-72/14700

额定容量:213.33 MW/237.03 MV·A

2.1 过渡过程计算标准

根据《水力发电厂机电设计规范(DL/T 5186-2004)》的规定及机组参数,确定以

下过渡过程计算保证值[2]:机组最大转速升高率保证值不大于50%;水轮机蜗壳中心最大静压力为685.7 kPa,蜗壳允许的最大压力保证值不大于981 kPa;考虑电站所处位置海拔高程及尾水管进口不稳定流动压影响,尾水管进口断面最大真空度保证值不大于0.075 MPa。

机组小波动稳定性应满足《水轮机控制系统技术条件(GB/T9652.1-2007)》及《水轮机电液调节系统及装置技术规程(DL/T563-2016)》的相关要求。

2.2 调节保证计算工况的拟定

根据相关规定及要求,针对玛尔水电站的流道布置、输水系统特点、主接线方案、电站运行方式、机组运行可能出现的不利工况、调速器及电网特性,拟定本站的大波动工况和小波动工况进行全面的过渡过程计算。

1)大波动工况。工况D1:上游正常蓄水位585.00 m,1台机组在最大水头、额

定出力运行时甩全负荷。

工况D2:上游正常蓄水位585.00 m,1台机组在额定水头、额定出力运行时甩

全负荷。

工况D3:下游1台机满发尾水位519.60 m,1台机组在额定水头、额定出力运

行时甩全负荷。

工况D4:上游死水位577.00 m,1台机组在最小水头、满出力运行时甩全负荷。工况D5:上游正常蓄水位585.00 m,1台机组在最大水头、75%额定出力运行

时甩全负荷。

工况D6:上游正常蓄水位585.00 m,1台机组在额定水头、75%额定出力运行

时甩全负荷。

工况D7:下游1台机满发尾水位519.60 m,1台机组在额定水头、75%额定出

力运行时甩全负荷。

工况D8:上游死水位577.00 m,1台机组在最小水头、75%满出力运行时甩全

负荷。

工况D9:上游正常蓄水位585.00 m,1台机组在最大水头、50%额定出力运行

时甩全负荷。

工况D10:上游正常蓄水位585.00 m,1台机组在额定水头、50%额定出力运行时甩全负荷。

工况D11:下游1台机满发尾水位519.60 m,1台机组在额定水头、50%额定出力运行时甩全负荷。

工况D12:上游死水位577.00 m,1台机组在最小水头、50%满出力运行时甩全负荷。

2)小波动工况。机组小波动稳定计算主要考虑两类工况:①机组在90%额定负荷

工况下发生5%的阶跃负荷扰动,考核机组负荷调整时转速的稳定性能;②机组从额定负荷甩负荷至空载运行,考核脱离电网后机组空载调节稳定性能。

根据本电站的特点,在不同水头情况下,进行小波动过渡过程数值仿真计算与分析,为电站正常运行提供参考依据。

工况X1:上游正常蓄水位585.00 m,最大水头,1台机组在额定负荷运行时突减5%负荷。

工况X2:上游正常蓄水位585.00 m,额定水头,1台机组在额定负荷运行时突减5%负荷。

工况X3:上游死水位577.00 m,最小水头,1台机组满负荷运行时突减5%负荷。

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