汪志強(qiáng)，陳泓宇，李華，程振宇，呂志鵬

（清遠(yuǎn)蓄能發(fā)電有限公司，廣東省清遠(yuǎn)市 511853）

抽水蓄能電站一洞多機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)分析

汪志強(qiáng)，陳泓宇，李華，程振宇，呂志鵬

（清遠(yuǎn)蓄能發(fā)電有限公司，廣東省清遠(yuǎn)市 511853）

近年來(lái)，抽水蓄能電站工程建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展期，為減少投資，往往采用一洞多機(jī)的輸水系統(tǒng)布置方案。清遠(yuǎn)抽水蓄能電站是國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站第一次開(kāi)展同一輸水系統(tǒng)四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)，在模擬線路跳閘的情況下，進(jìn)行了四臺(tái)機(jī)組帶25%、50%、75%、100%負(fù)荷甩負(fù)荷試驗(yàn)和四臺(tái)機(jī)組水泵工況同時(shí)斷電試驗(yàn)。本文對(duì)清遠(yuǎn)抽水蓄能電站四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷結(jié)果進(jìn)行分析，并分析了一洞四機(jī)單甩、雙甩、三甩、四甩過(guò)程中壓力隧道壓力、機(jī)組轉(zhuǎn)速、振動(dòng)擺度等關(guān)鍵試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為后續(xù)類似工程提供了參考。

抽水蓄能機(jī)組；一洞多機(jī)；四臺(tái)機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷；壓力、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)擺度

0 引言

近年來(lái)，抽水蓄能電站工程建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展期，為減少投資，往往采用一洞多機(jī)的輸水系統(tǒng)布置方案，即一條輸水管道通過(guò)岔管連接幾臺(tái)機(jī)組，在已建成的抽水蓄能電站中，國(guó)內(nèi)只有廣州、惠州、清遠(yuǎn)抽水蓄能電站（以下簡(jiǎn)稱廣蓄、惠蓄、清蓄）采用一洞四機(jī)的布置模式。多機(jī)甩負(fù)荷是抽水蓄能機(jī)組調(diào)試過(guò)程中最重要和最具危險(xiǎn)性的試驗(yàn)項(xiàng)目之一，廣蓄、惠蓄有至少兩條出線冗余方式接入電網(wǎng)，發(fā)生四甩的概率極低，四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷屬于校核工況（兩重故障同時(shí)發(fā)生的跳機(jī)）或特殊工況（三重故障同時(shí)發(fā)生的跳機(jī)），設(shè)計(jì)時(shí)只需要進(jìn)行調(diào)保計(jì)算，而不要求進(jìn)行真機(jī)試驗(yàn)，故這兩個(gè)電站一直沒(méi)有進(jìn)行四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)。清蓄目前僅以一回500kV 線路接入花都站，線路跳閘將有可能造成全廠四臺(tái)機(jī)組同時(shí)甩負(fù)荷或甩入力，為常規(guī)工況（發(fā)生一重故障造成的跳機(jī)），必須保證相關(guān)參數(shù)滿足調(diào)保保證值，真機(jī)試驗(yàn)有較大必要性。

文獻(xiàn)[1]對(duì)單機(jī)、雙甩和三甩甩負(fù)荷試驗(yàn)的方法、安全控制及試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較詳細(xì)分析，本文主要對(duì)四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷結(jié)果進(jìn)行分析，并詳細(xì)對(duì)比一洞四機(jī)的單甩、雙甩、三甩、四甩過(guò)程壓力、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)擺度等關(guān)鍵試驗(yàn)數(shù)據(jù)不同，用來(lái)說(shuō)明一洞多機(jī)甩負(fù)荷的影響程度。

2016年8月23～25日，清蓄四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)在模擬線路跳閘的情況下，先后完成了廠用電自動(dòng)切換以及四臺(tái)機(jī)組分別同時(shí)帶25%、50%、75%、100%負(fù)荷甩負(fù)荷試驗(yàn)和四臺(tái)機(jī)組水泵工況同時(shí)斷電試驗(yàn)。此次試驗(yàn)是國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站第一次開(kāi)展四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)，各項(xiàng)實(shí)測(cè)值均處于調(diào)節(jié)保證計(jì)算預(yù)想值范圍以內(nèi)，為清蓄電站機(jī)組實(shí)現(xiàn)全水頭、滿負(fù)荷方式運(yùn)行創(chuàng)造條件、提供了技術(shù)支撐，為一洞多機(jī)布置形式提供了安全實(shí)證和為將來(lái)機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和一洞多機(jī)選型提供了實(shí)踐依據(jù)。

1 概述

1.1 輸水系統(tǒng)總體布置

圖1 輸水系統(tǒng)縱剖面布置示意圖Fig.1 Arrangement of longitudinal section of water conveyance system

廣東已建成的廣蓄、惠蓄和清蓄電站均采用一洞四機(jī)的方式，即一條引水隧洞和尾水隧洞控制4臺(tái)機(jī)組，引水隧洞通過(guò)高壓岔管和4條引水鋼支管與地下廠房連接，尾水隧洞通過(guò)尾水岔管和4 條尾水支管與地下廠房連接。引水隧洞和尾水隧洞長(zhǎng)度一般在2000～5000m之間，直徑在8.5～9.5m 之間，一般設(shè)置上游調(diào)壓井和尾水調(diào)壓井，或僅設(shè)置上游調(diào)壓井或尾水調(diào)壓井，調(diào)壓井高度在120～150m 之間，包括直徑9m 左右的升管和直徑20m 左右的大井。清蓄電站引水系統(tǒng)長(zhǎng)1765.158m，直徑為9.2m，引水水道不設(shè)調(diào)壓井，尾水調(diào)壓井為帶上室阻抗式，大井內(nèi)直徑18m，連接管內(nèi)直徑9.2m，圖1為清蓄電站輸水系統(tǒng)縱剖面布置示意圖。[3]

1.2 機(jī)組主要參數(shù)

清蓄電站主機(jī)設(shè)備由東芝水電（杭州）設(shè)備有限公司提供，其主要參數(shù)詳見(jiàn)表1。調(diào)保保證參數(shù)要求蝸殼進(jìn)口最大相對(duì)壓力Hmax＜780m，尾水管進(jìn)口處最小絕對(duì)壓力Hmin＞12m，機(jī)組轉(zhuǎn)速最大上升率＜621.5r/min。

水錘的產(chǎn)生來(lái)自流量變化，對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組其流量的變化取決于開(kāi)度、轉(zhuǎn)速的變化情況。機(jī)組甩負(fù)荷導(dǎo)葉關(guān)閉初始，機(jī)組特性曲線（詳見(jiàn)圖6）較為平緩，轉(zhuǎn)速對(duì)流量影響較小，水錘壓力主要來(lái)自導(dǎo)葉關(guān)閉引起的流量變化，但隨著轉(zhuǎn)速加大，機(jī)組的工況接近飛逸線，到達(dá)“倒S”區(qū)域附近，轉(zhuǎn)速對(duì)流量變化影響加大，為限制水錘壓力，導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律應(yīng)盡可能的使開(kāi)度與轉(zhuǎn)速的綜合作用最小，按此原則，清蓄電站導(dǎo)葉關(guān)閉采用先快后慢兩段折線關(guān)閉規(guī)律，水輪機(jī)導(dǎo)葉最大相對(duì)開(kāi)度為94.07%，第一段為快速關(guān)閉（約2.4s）至76%折點(diǎn)位置；第二段為慢關(guān)，總關(guān)閉時(shí)間約70s[4]。導(dǎo)葉與進(jìn)水球閥同時(shí)進(jìn)行關(guān)閉，進(jìn)水閥關(guān)閉設(shè)計(jì)時(shí)間為70.5s，詳見(jiàn)圖2。

2 四機(jī)甩負(fù)荷試驗(yàn)實(shí)測(cè)與計(jì)算預(yù)測(cè)值對(duì)比

2016年8月23～24日進(jìn)行了一洞四機(jī)25%、50%、75%和100%四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)，試驗(yàn)值與原計(jì)算預(yù)想相比，各指標(biāo)比較接近，蝸殼最大壓力、尾水最小壓力、轉(zhuǎn)速對(duì)比分析詳見(jiàn)表2。100%四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)情況如下：

（1）在線路跳閘的情況下，機(jī)組導(dǎo)葉的關(guān)閉規(guī)律和機(jī)組ESD緊急停機(jī)導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律一致。

表1 機(jī)組參數(shù)Tab.1 Unit parameter list

圖2 導(dǎo)葉和進(jìn)水閥的關(guān)閉規(guī)律Fig.2 The closing regulation of wicket gate and inlet valve

（2）4臺(tái)機(jī)組均第一波轉(zhuǎn)速達(dá)到最大值附近后，蝸殼最大壓力和尾水管進(jìn)口最小壓力也分別達(dá)到第一波的極值，然后蝸殼壓力開(kāi)始下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速開(kāi)始第二波上升時(shí)，蝸殼壓力也隨之升高，第二波轉(zhuǎn)速達(dá)到最大值時(shí)，蝸殼壓力和尾水管進(jìn)口壓力也分別達(dá)到第二波的極值。

（3）4臺(tái)機(jī)組蝸殼最大壓力值基本一樣，相差小于0.25MPa，趨勢(shì)一致，詳見(jiàn)表2，各臺(tái)機(jī)組壓力最大試驗(yàn)值均小于預(yù)想值。

（4）4臺(tái)機(jī)組尾水最小壓力值基本一樣，各值除2號(hào)機(jī)組甩75%測(cè)值異常，后查明實(shí)為管路干擾所至，壓力趨勢(shì)一致，詳見(jiàn)圖4，各臺(tái)機(jī)組最大壓力相差小于0.23MPa，各臺(tái)機(jī)組壓力最小試驗(yàn)值均大于預(yù)想值，特別是100%甩負(fù)荷試驗(yàn)，4臺(tái)機(jī)組尾水壓力最小值47m遠(yuǎn)大于預(yù)想值的33.3m。

（5）4臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)速上升最大值基本一樣，各最大轉(zhuǎn)速上升值相差小于5r/min，各臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)速最大試驗(yàn)值均小于預(yù)想值606r/min，轉(zhuǎn)速趨勢(shì)一致，詳見(jiàn)圖4。

（6）4臺(tái)機(jī)組雖然導(dǎo)葉關(guān)閉折點(diǎn)略有不同，1 號(hào)機(jī)組折點(diǎn)位置76.15%，2號(hào)機(jī)組75.64%，3 號(hào)機(jī)組75.44%，4號(hào)機(jī)組75.78%，但各項(xiàng)過(guò)渡過(guò)程參數(shù)趨勢(shì)基本一樣，指標(biāo)均滿足要求，說(shuō)明清蓄電站導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律具有良好魯棒性。4臺(tái)機(jī)組蝸殼最大壓力、尾水最小壓力、轉(zhuǎn)速試驗(yàn)值結(jié)果均好于計(jì)算預(yù)想值，特別在100%甩負(fù)荷試驗(yàn)過(guò)程中，4臺(tái)機(jī)組尾水壓力最小值47m遠(yuǎn)大于預(yù)想值的33.3m，表明廠家尾水壓力預(yù)想值偏保守[5]。

3 單甩、雙甩、三甩、四甩試驗(yàn)主要參數(shù)對(duì)比

同一輸水系統(tǒng)單機(jī)甩負(fù)荷一般通過(guò)直接作用緊急停機(jī)按鈕跳機(jī)實(shí)現(xiàn)，雙機(jī)甩負(fù)荷通過(guò)人為觸發(fā)主變保護(hù)實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)跳機(jī)，這兩種方式均同時(shí)觸發(fā)機(jī)組緊急停機(jī)流程，即關(guān)閉導(dǎo)葉和進(jìn)水閥的同時(shí)跳開(kāi)出口開(kāi)關(guān)，而清遠(yuǎn)電站的同一輸水系統(tǒng)三機(jī)、四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)是在模擬線路跳閘的情況下實(shí)現(xiàn)，其甩負(fù)荷過(guò)程振動(dòng)擺度、壓力、轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù)變化規(guī)律，現(xiàn)以100%單甩、雙甩、三甩、四甩負(fù)荷過(guò)程2機(jī)組的參數(shù)來(lái)說(shuō)明此情況，詳見(jiàn)表3，括號(hào)的數(shù)值為極值出現(xiàn)的時(shí)間[6]。

3.1 試驗(yàn)基本情況

清遠(yuǎn)抽水蓄能電站單機(jī)、雙機(jī)、三甩、四甩100%負(fù)荷試驗(yàn)，均在額定水頭70m之上480m附近進(jìn)行的試驗(yàn)，上下庫(kù)水位除雙甩上庫(kù)水位略高4m，其他上庫(kù)水位均在604m附近，下庫(kù)在124m附近。

3.2 轉(zhuǎn)速

四甩100%負(fù)荷1號(hào)機(jī)組最大轉(zhuǎn)速上升值137.1%比單甩100%負(fù)荷高5.2%，離調(diào)保證值145%還有較大裕度。東芝水電計(jì)算出的特殊工況下的最大轉(zhuǎn)速上升為51.4%Nr（最大轉(zhuǎn)速為649r/min），發(fā)電電動(dòng)機(jī)飛逸轉(zhuǎn)速為690r/min。為了提高安全裕度，要求廠家驗(yàn)算飛逸轉(zhuǎn)速提高到715r/min 時(shí)的機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件剛、強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)計(jì)算，廠家確認(rèn)轉(zhuǎn)速為715r/min 時(shí)，水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和發(fā)電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子等相關(guān)部件的剛度、強(qiáng)度均可滿足要求，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件有較大的安全裕度，詳見(jiàn)表4。

圖3 1、2、3、4號(hào)機(jī)組甩100%負(fù)荷蝸殼壓力波形Fig.3 1，2，3，4 unit load rejection 100% spiral case pressure waveform

圖4 1、2、3、4號(hào)機(jī)組甩100%負(fù)荷尾水壓力波形Fig.4 1，2，3，4 unit load rejection 100% tail water pressure waveform

圖5 1、2、3、4號(hào)機(jī)組甩100%負(fù)荷轉(zhuǎn)速波形Fig.5 1，2，3，4 unit load rejection 100% speed waveform

表3 單機(jī)、多機(jī)甩100%負(fù)荷對(duì)比分析（1號(hào)機(jī)）Tab.3 Single and multi machine rejetion 100% load comparative analysis（1＃）

3.3 蝸殼壓力

雙甩100%負(fù)荷1號(hào)機(jī)組蝸殼壓力最大值比單甩100%負(fù)荷高94m（雙甩水頭高約9m），但三甩僅比雙甩1號(hào)機(jī)組蝸殼壓力最大值高8.5m，四甩僅比三甩1號(hào)機(jī)組蝸殼壓力最大值高12.9m，離調(diào)保證值780m有較大裕度。

對(duì)于引水鋼支管，設(shè)計(jì)最大內(nèi)水壓力標(biāo)準(zhǔn)值采用的是786.5m，略大于蝸殼進(jìn)口處最大動(dòng)水壓力（含脈動(dòng)壓力）的合同保證值780m。對(duì)于埋管段，鋼板壁厚受外水壓力工況控制，經(jīng)反算，達(dá)到允許應(yīng)力287MPa對(duì)應(yīng)的內(nèi)水壓力為1050m，即引水鋼支管最大可承擔(dān)1050m 的內(nèi)水壓力，相對(duì)合同保證值有約34%的裕度。對(duì)于廠房上游明鋼管段，經(jīng)反算，偶然狀況下達(dá)到允許應(yīng)力263MPa 對(duì)應(yīng)的內(nèi)水壓力為950m，相對(duì)合同保證值有25%的裕度。引水系統(tǒng)有較大的安全裕度。

表4 校核機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件強(qiáng)度Tab.4 Check the strength of rotating parts

3.4 尾水壓力

雙甩100%負(fù)荷1號(hào)機(jī)組尾水壓力最小值比單甩100%負(fù)荷低4.2m（雙甩水頭高約9m），三甩僅比雙甩1號(hào)機(jī)組尾水壓力最小值低4.8m，但四甩卻比三甩1號(hào)機(jī)組高1.6m。

對(duì)于尾水鋼支管，與引水鋼支管相似，鋼板壁厚受外水壓力工況控制，內(nèi)壓工況鋼管應(yīng)力有較大的安全裕度，經(jīng)反算，尾水鋼支管最大可承擔(dān)460m 的內(nèi)水壓力，相對(duì)設(shè)計(jì)值有非常大的裕度。就外壓工況而言，經(jīng)反算，圓管段鋼管抗外壓穩(wěn)定臨界壓力為67m 水頭，圓變方漸變段段鋼管抗外壓穩(wěn)定臨界壓力為89m水頭，因此，即使尾水鋼支管發(fā)生輕度水柱分離，也不會(huì)發(fā)生抗外壓失穩(wěn)，尾水鋼支管有較大的安全裕度。

3.5 振動(dòng)擺度

四臺(tái)機(jī)組振動(dòng)擺度趨勢(shì)一致，下面以2號(hào)機(jī)組為例。表5為2號(hào)機(jī)組在單甩、雙甩、三甩、四甩100%負(fù)荷時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的振動(dòng)擺度對(duì)比數(shù)據(jù)，從趨勢(shì)看單甩、雙甩、三甩、四甩甩時(shí)振動(dòng)擺度最大值有增大趨勢(shì)，四甩時(shí)2號(hào)機(jī)組振動(dòng)擺度最大值較單甩有較大的增加約為1倍。說(shuō)明同一輸水系統(tǒng)多機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷，雖然轉(zhuǎn)速、蝸殼壓力、尾水最小壓力相差不是很大，但機(jī)組的各部振動(dòng)擺度卻有較大增加，多次多機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷對(duì)機(jī)組不利。

3.6 壓力脈動(dòng)

100%四甩過(guò)程試驗(yàn)人員站在發(fā)電機(jī)層，明顯感覺(jué)地板振動(dòng)較以往甩負(fù)荷加激不少，比較機(jī)組壓力脈動(dòng)，表6為2號(hào)機(jī)組在單甩、雙甩、三甩、四甩時(shí)華科同安在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壓力脈動(dòng)對(duì)比數(shù)據(jù)，從趨勢(shì)看單甩、雙甩、三甩、四甩甩時(shí)壓力脈動(dòng)逐步增大，四甩時(shí)2號(hào)機(jī)組尾水管進(jìn)口壓力最大值較雙甩有較大的增加約為1倍，轉(zhuǎn)輪與導(dǎo)葉間壓力脈動(dòng)（無(wú)葉區(qū)脈動(dòng)）四甩較雙甩增大約25%，說(shuō)明同一輸水系統(tǒng)多機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷機(jī)組臺(tái)數(shù)越多，水力脈動(dòng)越大[2][7][8]。

表5 多機(jī)甩負(fù)荷振動(dòng)擺度對(duì)比表（2號(hào)機(jī)）Tab.5 Vibration and swing of multi unit load rejection（2#）

3.7 100%單甩、雙甩、三甩、四甩負(fù)荷相似點(diǎn)

無(wú)論單甩、雙甩、三甩、四甩，機(jī)組的水泵水輪機(jī)完全特性曲線上的軌跡相似，導(dǎo)葉第一段關(guān)閉較快的速度關(guān)到導(dǎo)葉開(kāi)度76%位置以控制轉(zhuǎn)速，然后導(dǎo)葉第二段關(guān)閉較慢快的速度將導(dǎo)葉全關(guān)以控制壓力，從圖6、圖7可見(jiàn)，流量過(guò)零點(diǎn)大約在10s，導(dǎo)葉開(kāi)度在65%左右，進(jìn)入反水泵工況約5s，從四甩振動(dòng)趨勢(shì)圖看，發(fā)生劇烈振動(dòng)在甩負(fù)荷后5～10s之間，即流量第一次即將過(guò)零這段時(shí)間，參見(jiàn)圖8[10][11]。

4 一洞多機(jī)的輸水系統(tǒng)布置方案思考與討論

國(guó)內(nèi)近年來(lái)抽水蓄電站發(fā)展迅速，水道引水方式大多為一洞二機(jī)或一洞四機(jī)方式，清蓄電站四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)的順利完成，為一洞四機(jī)方式提供了實(shí)踐數(shù)據(jù)。一洞多機(jī)不僅僅與投資有關(guān)，與出線方式、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、機(jī)組特性、機(jī)組和球閥大修方式、地質(zhì)條件與洞徑等都有關(guān)。

圖6 機(jī)組甩負(fù)荷后的水輪機(jī)完全特性曲線上的軌跡Fig.6 Track of complete characteristic curve of turbine after load rejection

圖7 1號(hào)機(jī)甩100%負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果趨勢(shì)圖（四甩）Fig.7 The caculationresulttrend diagram of uint 1 in 100%load rejection test

從清蓄電站水工布置及投資分析，一洞四機(jī)方案結(jié)構(gòu)布置相對(duì)簡(jiǎn)單，施工條件可簡(jiǎn)化，投資較省，一洞四機(jī)方案較兩洞四機(jī)方案減少投資約6000多萬(wàn)元。從清蓄電站水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算及四機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果看，四甩較雙甩轉(zhuǎn)速最大上升值、蝸殼壓力最大值、尾水壓力最小值略有差別但并不大，振動(dòng)擺度趨勢(shì)一致。一洞四機(jī)的缺點(diǎn)是一旦引水系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需要全廠停機(jī)檢修，電站損失較大，根據(jù)廣蓄、惠蓄輸水系統(tǒng)采用一洞四機(jī)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，只要保證進(jìn)水閥有足夠的安全性，同時(shí)充分利用電站每年在枯水期一個(gè)月的大修期進(jìn)行維護(hù)檢修，保證電站安全運(yùn)行是可行的。從施工條件方面，兩方案均能滿足工期要求，一洞四機(jī)方案的洞室尺寸相對(duì)較大，有利于充分發(fā)揮施工效率。一洞四機(jī)方案，主輸水洞徑更大，壓力鋼管及其分岔管的設(shè)計(jì)、制造和安裝難度更大，水力干擾比較大，但已有多個(gè)電站的實(shí)施和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

在運(yùn)行管理方面，如遇隧洞、進(jìn)水閥等部分需要檢修或事故處理，對(duì)一洞四機(jī)來(lái)說(shuō)，需要全部停機(jī)，迫使全部容量退出電網(wǎng)，但目前電網(wǎng)容量很大，影響不大。對(duì)一洞兩機(jī)來(lái)說(shuō)，則可以保持一半容量工作，對(duì)電網(wǎng)影響較小，運(yùn)行調(diào)度較靈活。參考中電聯(lián)網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)的可靠性數(shù)據(jù)，清花甲線約7 年會(huì)發(fā)生一次跳閘事故，一旦跳閘電站所有運(yùn)行機(jī)組全部跳閘，廠用電如果故障不能正常切換至地區(qū)后備電源，機(jī)組冷卻系統(tǒng)將全部中斷，很有可能導(dǎo)致?lián)p機(jī)事件。目前站內(nèi)高壓電氣設(shè)備已按兩回出線配置，如果能提前建設(shè)預(yù)留至花都變電站的第二回輸電線路，可減小調(diào)保計(jì)算中校核工況和極端工況出現(xiàn)的概率，利于機(jī)組長(zhǎng)期、安全穩(wěn)定運(yùn)行。在極端工況下，最大水頭、三臺(tái)機(jī)組甩負(fù)荷、1號(hào)機(jī)延時(shí)6s 甩負(fù)荷、導(dǎo)葉和進(jìn)水閥正常關(guān)閉時(shí)，尾水管最小壓力計(jì)算值為-6.86m，低于控制值12m的要求，從一洞多機(jī)多次甩負(fù)荷情況分析，尾水最小壓力均比預(yù)想值高，此計(jì)算結(jié)論還需要進(jìn)一步復(fù)核。即便這樣非常小的概率發(fā)生，清蓄電站也采取了規(guī)避措施，即三臺(tái)機(jī)組同時(shí)甩負(fù)荷后、第四臺(tái)機(jī)組延時(shí)1s 強(qiáng)制甩負(fù)荷，此工況下機(jī)組最大轉(zhuǎn)速上升滿足要求，尾水管最小水壓基本滿足要求[9]。

5 結(jié)束語(yǔ)

圖8 1號(hào)機(jī)甩100%負(fù)荷的振動(dòng)趨勢(shì)圖（四甩）Fig.8 The vibrationtrend diagram of uint1 in 100% load rejection test（At the same time four load rejection）

（1）清遠(yuǎn)蓄能電站“一洞四機(jī)”多機(jī)同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)多甩試驗(yàn)的成功為清蓄電站機(jī)組實(shí)現(xiàn)全水頭、滿負(fù)荷方式運(yùn)行創(chuàng)造條件、提供了實(shí)踐依據(jù)，驗(yàn)證了廠家用于水力過(guò)渡過(guò)程先快后慢導(dǎo)葉兩段關(guān)閉規(guī)律是可行的，但對(duì)控制折點(diǎn)的液壓閥質(zhì)量要求很高，特別是在檢修以后，務(wù)必保證導(dǎo)葉關(guān)閉折點(diǎn)與調(diào)保要求一致。

（2）清蓄電站輸水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)借鑒了廣蓄、惠蓄工程的經(jīng)驗(yàn)，在水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算中輸水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件的剛強(qiáng)度按飛逸轉(zhuǎn)速提高到715 r/min計(jì)算，并留有一定的裕度。

（3）清蓄電站100%單甩、雙甩、三甩、四甩負(fù)荷，雖然轉(zhuǎn)速?gòu)?1%～37%一直在增加、蝸殼壓力雙甩之后變化不明顯、尾水最小壓力與幾甩相關(guān)度不高，但機(jī)組的各部振動(dòng)擺度、水力脈動(dòng)卻隨機(jī)組甩的臺(tái)數(shù)增加而增加較大，但在可接受范圍。

（4）從理論上“一洞多機(jī)”布置形式機(jī)組相繼甩負(fù)荷尾水管真空度比較難滿足要求，對(duì)比多次多機(jī)同甩負(fù)荷情況分析，試驗(yàn)測(cè)量的主要參數(shù)的數(shù)值略好于預(yù)測(cè)結(jié)果，尾水最小壓力從試驗(yàn)結(jié)果看要樂(lè)觀，調(diào)保計(jì)算還有優(yōu)化空間，如尾調(diào)的計(jì)算模型（比如流入流出系數(shù)）是不是可以再優(yōu)化？清蓄電站已要求廠家根據(jù)試驗(yàn)情況復(fù)核極端情況：如在最大水頭、三臺(tái)機(jī)組甩負(fù)荷、1號(hào)機(jī)延時(shí)6s 甩負(fù)荷、導(dǎo)葉和進(jìn)水閥正常關(guān)閉時(shí)，尾水管最小壓力計(jì)算值為-6.86m，低于控制值12m的要求等，進(jìn)行誤差分析，校核第四臺(tái)機(jī)是否還要在前三臺(tái)機(jī)甩負(fù)荷后1s之內(nèi)強(qiáng)制甩負(fù)荷。

（5）預(yù)留至花都變電站的第二回輸電線路如能建設(shè)完成，可減小調(diào)保計(jì)算中校核工況和極端工況出現(xiàn)的概率，利于機(jī)組長(zhǎng)期、安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（6）一洞幾機(jī)的選擇應(yīng)綜合地質(zhì)、洞徑、接線方式、機(jī)組和進(jìn)水閥制造水平等有關(guān)因素，需要技術(shù)經(jīng)濟(jì)權(quán)衡考慮。

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Analysis of a Multi Holemulti Unit Load Rejection Test of Pumped Storage Power Station

WANG Zhiqiang, CHEN Hongyu, LI Hua, CHENG Zhenyu, LV Zhipeng
(CSG Power Generation Company Qingyuan Pumped Storage Power Co,. Ltd., Qingyuan, 511853, China)

In recent years， the construction of pumped storage power station has entered a period of rapid development， in order to reduce the investment， often using a hole and multi machine layout scheme. Qingyuan pumped storage power station is the first station to carry out the same conveyance system and four load rejection test of Baoquan Pumped Storage Power， in the simulation of line trip under the condition of four units with 25%， 50%， 75%，100% and four load rejection test units and test of power pump operation. The Qingyuan pumped storage power plant four and load rejection results analysis of energy storage， compared with a single double hole four rejection ， rejection of three four pressure， speed，vibration test of key parameters， and provides reference for other similar engineering.

pumped storage units； four units at the same time load rejection ； test； pressure， speed， vibration

TV732.7

A

570.30

10.3969/j.jssn.2096-093X.2017.01.009

國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目（發(fā)改能源〔2009〕731號(hào)）；南方電網(wǎng)電力建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目（南方電網(wǎng)計(jì)〔2010〕19號(hào)）。

2016-10-13

2016-12-27汪志強(qiáng)（1969—），男，高級(jí)工程師，主要研究方向：抽水蓄能電站設(shè)計(jì)與設(shè)備管理等。E-mail：1295512324@qq.com

陳泓宇（1975—），男，工程師，主要研究方向：電站基建和電廠技術(shù)管理工作。E-mail：542120791@qq.com

李華（1982—），男，工程師，主要研究方向：抽水蓄能電站機(jī)電項(xiàng)目基建、生產(chǎn)維護(hù)工作。E-mail：li1982hua@163.com

程振宇（1988—），男，學(xué)士，主要研究方向：電站基建和電廠技術(shù)管理工作。E-mail： 359028830@qq.com

呂志鵬（1983—），男，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)運(yùn)行檢修和基建工作等。E-mail：254223354@qq.com