劉春燕，韓伶俐

(1.廣西壯族自治區(qū)水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣西南寧530023；2.水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京100120)

0 前 言

調(diào)節(jié)保證是指在水電機(jī)組增減負(fù)荷、甩負(fù)荷等調(diào)節(jié)過程中，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的最大轉(zhuǎn)速、輸水系統(tǒng)及水輪機(jī)過流部件內(nèi)的最大、最小壓力以及調(diào)壓室最高、最低涌浪水位不超過允許值的保證。調(diào)節(jié)保證計(jì)算是研究機(jī)組突然較大幅度改變負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)過渡過程的特性，分析和協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)保證控制參數(shù)與電站輸水系統(tǒng)、水輪發(fā)電機(jī)組和輸出電能質(zhì)量之間的矛盾，選定水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)合理的啟閉規(guī)律和調(diào)節(jié)時(shí)間，使機(jī)組和水工建筑物安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理。

水電站機(jī)組設(shè)備和電氣設(shè)備故障導(dǎo)致的機(jī)組甩負(fù)荷具有多樣性和不可預(yù)測(cè)性，比較嚴(yán)重的是同一壓力管(尾水)道、共用送出線路或高壓配電裝置(母線)的相關(guān)機(jī)組同時(shí)丟棄全部負(fù)荷工況，更為嚴(yán)重的是同一壓力管(尾水)道機(jī)組先增后甩和相繼甩負(fù)荷等組合工況。雷擊、地質(zhì)、洪水和冰雪等災(zāi)害均可能導(dǎo)致輸電線路中斷，即使電站設(shè)有自動(dòng)重合閘裝置，仍有不少電站因送出線路故障導(dǎo)致所有機(jī)組同時(shí)甩負(fù)荷。溪洛渡、向家壩水電站均曾因變電站故障導(dǎo)致多次大范圍切機(jī)。

目前，大型水電站和抽水蓄能電站越來越多地承擔(dān)電力系統(tǒng)調(diào)峰，機(jī)組調(diào)節(jié)頻繁，不穩(wěn)定工況也相應(yīng)增多。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，水電站水力機(jī)械部分的事故，大多是在過渡過程中發(fā)生的，此時(shí)水輪機(jī)進(jìn)入異常的過速和制動(dòng)工況，系統(tǒng)中產(chǎn)生的動(dòng)負(fù)荷大，水流的不穩(wěn)定性增高，引起強(qiáng)烈的壓力脈動(dòng)、振動(dòng)和水擊，影響機(jī)組設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行和使用壽命。

根據(jù)DL/T 5186—2004《水力發(fā)電廠機(jī)電設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，大型水電廠、輸水系統(tǒng)復(fù)雜的水電廠、抽水蓄能電廠的調(diào)節(jié)保證計(jì)算應(yīng)采用計(jì)算機(jī)仿真分析方法進(jìn)行計(jì)算。國(guó)內(nèi)許多高校、研究機(jī)構(gòu)及設(shè)計(jì)院都開發(fā)了調(diào)節(jié)保證計(jì)算和分析程序。機(jī)組調(diào)節(jié)保證涉及水工、機(jī)電、自動(dòng)調(diào)節(jié)和計(jì)算機(jī)等專業(yè)，計(jì)算的邊界條件多(包括水電站輸水系統(tǒng)布置、機(jī)組型式和特性、水輪機(jī)進(jìn)水閥和調(diào)速器、電網(wǎng)、電氣主接線、上下游水位組合(水頭/揚(yáng)程)等)，機(jī)組運(yùn)行工況具有多樣性，增加了水力過渡過程計(jì)算工況選擇的難度。對(duì)于給定的水電站輸水系統(tǒng)布置及機(jī)電設(shè)計(jì)，計(jì)算工況的選擇是調(diào)節(jié)保證計(jì)算的難點(diǎn)之一。

1 調(diào)節(jié)保證計(jì)算工況的選擇

目前，針對(duì)調(diào)保設(shè)計(jì)的專業(yè)規(guī)范《水電站輸水發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)保證設(shè)計(jì)導(dǎo)則》正在編制中，現(xiàn)行的《水電站輸水發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)保證設(shè)計(jì)專題報(bào)告編制暫行規(guī)定》(以下簡(jiǎn)稱《調(diào)節(jié)保證暫行規(guī)定》)、《水力發(fā)電廠機(jī)電設(shè)計(jì)規(guī)范》、《水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范》、《水電站調(diào)壓室設(shè)計(jì)規(guī)范》、《抽水蓄能電站設(shè)計(jì)導(dǎo)則》等規(guī)范對(duì)調(diào)節(jié)保證計(jì)算工況如何選取均有所提及，有待完善。在工程設(shè)計(jì)中，采用成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司劉保華和河海大學(xué)、武漢大學(xué)等高校開發(fā)的調(diào)節(jié)保證計(jì)算和分析程序，進(jìn)行了大量常規(guī)水電站和蓄能電站的調(diào)節(jié)保證計(jì)算工作。水電站建成后的竣工安全鑒定、驗(yàn)收等工作，積累了大量水電站運(yùn)行資料。

本文將水電站各種可能發(fā)生的過渡過程工況進(jìn)行歸納分類，水輪機(jī)設(shè)計(jì)工況可分為機(jī)組甩負(fù)荷工況、增負(fù)荷工況、先增后甩工況；蓄能電站水泵設(shè)計(jì)工況可分為機(jī)組抽水?dāng)嚯姽r和先增加抽水機(jī)組再斷電工況。水輪機(jī)校核工況可分為相繼甩負(fù)荷工況、分段關(guān)閉失靈、一臺(tái)機(jī)組導(dǎo)葉拒動(dòng)、連續(xù)開機(jī)、洪水位時(shí)機(jī)組增負(fù)荷或甩負(fù)荷或先增后甩工況；蓄能電站水泵校核工況為導(dǎo)葉拒動(dòng)工況。另外，需特別說明的是，洪水位特指上游大壩設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位和下游廠房校核洪水位，因出現(xiàn)頻率較低，故建議作為校核工況；下游廠房設(shè)計(jì)洪水位出現(xiàn)頻率較高，故一般建議作為設(shè)計(jì)工況。

工況編號(hào)的前兩位字母SJ、JH分別表示設(shè)計(jì)工況、校核工況，第三個(gè)字母T、P分別表示水輪機(jī)工況、水泵工況。

1.1 水輪機(jī)設(shè)計(jì)工況

推薦的水輪機(jī)設(shè)計(jì)工況共13個(gè)，計(jì)算目的及推薦理由如下：

(1)SJT1工況。同一壓力主管相關(guān)的機(jī)組在額定水頭下額定輸出功率運(yùn)行，全甩負(fù)荷，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算機(jī)組最大轉(zhuǎn)速上升率；導(dǎo)葉正常關(guān)閉時(shí)，機(jī)組最大轉(zhuǎn)速升高率通常在水輪機(jī)額定水頭甩負(fù)荷時(shí)發(fā)生，此時(shí)過機(jī)流量最大。

(2)SJT2工況。上游正常蓄水位，額定水頭或最大發(fā)電水頭時(shí)，同一壓力主管相關(guān)的全部機(jī)組額定輸出功率運(yùn)行，同時(shí)全甩負(fù)荷，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算機(jī)組蝸殼最大內(nèi)水壓力和上游調(diào)壓室最高涌波水位。

(3)SJT3工況。上游正常蓄水位，共用上游調(diào)壓室(以下簡(jiǎn)稱“上調(diào)”)的全部n臺(tái)機(jī)組由n-1臺(tái)增至n臺(tái)，或全部機(jī)組由2/3額定輸出功率運(yùn)行突增至額定輸出功率運(yùn)行后，上調(diào)涌波水位最高時(shí)，全部機(jī)組同時(shí)丟棄全部負(fù)荷，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算機(jī)組最大轉(zhuǎn)速上升率和機(jī)組蝸殼最大內(nèi)水壓力。先增后甩工況，機(jī)組蝸殼最大內(nèi)水壓力可能超過同時(shí)甩負(fù)荷工況，這主要是涌波疊加造成機(jī)組水頭(或出力)加大所致；機(jī)組轉(zhuǎn)速上升也可能超過同時(shí)甩負(fù)荷工況，主要是機(jī)組流量加大所致。

(4)SJT4工況。上游正常蓄水位，共用上調(diào)的全部n臺(tái)機(jī)組由n-1臺(tái)增至n臺(tái)，或全部機(jī)組由2/3額定輸出功率運(yùn)行突增至理想輸出功率(當(dāng)前水頭機(jī)組最大出力)運(yùn)行后，流入上調(diào)流量最大時(shí)，全部機(jī)組同時(shí)甩全部負(fù)荷，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算上調(diào)最高涌波水位和機(jī)組最大轉(zhuǎn)速上升率。上調(diào)最高涌浪在上游高水位時(shí)水輪機(jī)工況出現(xiàn)，此時(shí)上調(diào)起始水位最高。工況變化導(dǎo)致水位疊加后出現(xiàn)上調(diào)最高涌波水位。受上游調(diào)壓井最低涌波水位的限制，同水道的全部機(jī)組一般不考慮同時(shí)帶上滿負(fù)荷，故考慮涌波疊加時(shí)按n-1臺(tái)增至n臺(tái)，或全部機(jī)組由2/3額定輸出功率運(yùn)行突增至理想輸出功率運(yùn)行后。先增后甩工況，機(jī)組轉(zhuǎn)速上升可能超過同時(shí)甩負(fù)荷工況，主要是機(jī)組流量加大所致。

(5)SJT5工況。長(zhǎng)輸水系統(tǒng)電站，上游正常蓄水位，一臺(tái)水輪機(jī)在最大水頭下帶1/2額定輸出功率運(yùn)行，同一水力單元的其他機(jī)組停機(jī)；運(yùn)行的一臺(tái)機(jī)甩全部負(fù)荷，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算機(jī)組蝸殼最大內(nèi)水壓力；長(zhǎng)輸水系統(tǒng)電站，水道損失大，水輪機(jī)在最大水頭下運(yùn)行時(shí)，損失小，初始?jí)毫Ω?，突?/2額定負(fù)荷，關(guān)閉時(shí)間短，有的轉(zhuǎn)輪在此工況可能出現(xiàn)機(jī)組蝸殼最大內(nèi)水壓力。

(6)SJT6工況。最低尾水位下共尾水隧洞相關(guān)的各臺(tái)機(jī)組同時(shí)甩全負(fù)荷。計(jì)算尾水管進(jìn)口最小內(nèi)水壓力。

(7)SJT7工況。相應(yīng)下游低水位時(shí)，共下游調(diào)壓室(以下簡(jiǎn)稱“下調(diào)”)的全部n臺(tái)機(jī)組由n-1臺(tái)增至n臺(tái)，或全部機(jī)組由2/3額定輸出功率運(yùn)行突增至理想輸出功率運(yùn)行，在調(diào)壓室涌波水位最低時(shí)，甩全部負(fù)荷，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算尾水管進(jìn)口最小內(nèi)水壓力；先增后甩工況，調(diào)壓室涌波波動(dòng)較大，在調(diào)壓室涌波水位最低時(shí)全部機(jī)組甩負(fù)荷，尾水管進(jìn)口最小壓力可能出現(xiàn)極值，主要是涌波疊加造成下游內(nèi)水壓力降低所致。

(8)SJT8工況。常規(guī)電站上游死水位，同一水力單元(或共用上調(diào))全部n臺(tái)機(jī)組由n-1臺(tái)增至n臺(tái)，或全部機(jī)組由2/3額定輸出功率運(yùn)行同時(shí)突增至理想輸出功率運(yùn)行；蓄能電站上庫(kù)事故備用水位，同一水道系統(tǒng)全部n臺(tái)機(jī)組由n-1臺(tái)增至n臺(tái)。計(jì)算引水系統(tǒng)上游側(cè)最低內(nèi)水壓力和上調(diào)最低涌波水位。引水系統(tǒng)上游側(cè)最低內(nèi)水壓力均在上游低水位時(shí)出現(xiàn)，此時(shí)上游輸水洞初始內(nèi)水壓力小，水輪機(jī)工況開機(jī)時(shí)內(nèi)水壓力下降，可能出現(xiàn)引水系統(tǒng)上游側(cè)最低內(nèi)水壓力。常規(guī)電站在上游死水位增負(fù)荷時(shí)，上調(diào)起始水位低，工況變化導(dǎo)致水位疊加后出現(xiàn)最低涌波水位。除電網(wǎng)對(duì)電站有特殊要求外，應(yīng)考慮由n-1臺(tái)增至n臺(tái)，或全部機(jī)組由2/3額定輸出功率運(yùn)行突增至理想輸出功率運(yùn)行作為設(shè)計(jì)工況。

(9)SJT9工況。僅用于常規(guī)水電站，SJT8工況增負(fù)荷至理想輸出功率后，流入上調(diào)流量最大時(shí)，全部機(jī)組同時(shí)甩全部負(fù)荷，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算上調(diào)最低涌波水位；上調(diào)涌波水位的第2振幅(波谷)可能是上調(diào)最低涌波水位。

(10)SJT10工況。僅用于常規(guī)水電站，下游設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，共用下調(diào)的全部n臺(tái)機(jī)組由n-1臺(tái)增至n臺(tái)，或全部機(jī)組由2/3額定輸出功率運(yùn)行突增至理想輸出功率運(yùn)行。計(jì)算下調(diào)最高涌波水位；常規(guī)電站在下游高水位增負(fù)荷時(shí)，下調(diào)起始水位高，工況變化導(dǎo)致水位疊加后出現(xiàn)下調(diào)最高涌波水位。

(11)SJT11工況。僅用于常規(guī)水電站，下游設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，開機(jī)增至滿負(fù)荷后，流出調(diào)壓室流量最大時(shí)，全部機(jī)組瞬間丟棄全部負(fù)荷的第2振幅(波峰)。計(jì)算下調(diào)最高涌波水位和引水系統(tǒng)下游側(cè)最高內(nèi)水壓力。

(12)SJT12工況。共下調(diào)的全部機(jī)組在滿負(fù)荷及相應(yīng)下游發(fā)電水位(蓄能電站下庫(kù)最低水位)時(shí)，全部機(jī)組同時(shí)甩全部負(fù)荷，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算下調(diào)最低涌波水位；下調(diào)最低涌波水位在下游低水位時(shí)水輪機(jī)工況出現(xiàn)，可能是最大水頭，也可能是額定水頭。

(13)SJT13工況。相應(yīng)下游低水位(蓄能電站下庫(kù)最低水位)時(shí)，共下調(diào)的全部n臺(tái)機(jī)組由n-1臺(tái)增至n臺(tái)，或全部機(jī)組由2/3額定輸出功率運(yùn)行突增至理想輸出功率運(yùn)行，流出下調(diào)的流量最大時(shí)，全部機(jī)組同時(shí)甩全部負(fù)荷，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算下調(diào)最低涌波水位和尾水管進(jìn)口最小內(nèi)水壓力。先增后甩工況，調(diào)壓室涌浪波動(dòng)較大，在流出調(diào)壓室流量最大時(shí)刻全部機(jī)組甩負(fù)荷，尾水管真空可能出現(xiàn)極值，主要原因在于，調(diào)壓室流出流量最大說明隧洞所需要的補(bǔ)水量最大，也是流速梯度變化比較劇烈的時(shí)刻，此時(shí)甩負(fù)荷會(huì)進(jìn)一步加劇尾水管進(jìn)口最小壓力。

1.2 水輪機(jī)校核工況

推薦的水輪機(jī)校核工況共11個(gè)，計(jì)算目的及推薦理由如下：

(1)JHT1工況。同一壓力主管相關(guān)的機(jī)組在額定水頭下額定輸出功率運(yùn)行，全甩負(fù)荷，其中一臺(tái)機(jī)組導(dǎo)葉拒動(dòng)，其他機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算機(jī)組最大轉(zhuǎn)速上升率。同一水力單元的所有機(jī)組甩全部負(fù)荷時(shí)若同一水力單元的一臺(tái)機(jī)組導(dǎo)葉拒動(dòng)，其他機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉，則會(huì)加劇拒動(dòng)機(jī)組的過流量，使得機(jī)組轉(zhuǎn)速上升率更高。水泵斷電后導(dǎo)葉拒動(dòng)，發(fā)生倒流反轉(zhuǎn)時(shí)的飛逸轉(zhuǎn)速一般比水輪機(jī)工況低，故機(jī)組最大轉(zhuǎn)速升高發(fā)生在水輪機(jī)飛逸工況。

(2)JHT2工況。負(fù)荷變化條件同SJT2工況，常規(guī)電站上、下游為設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位；蓄能電站上庫(kù)為設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位，下庫(kù)為死水位。計(jì)算機(jī)組蝸殼最大內(nèi)水壓力和上調(diào)最高涌波水位。

(3)JHT3工況。負(fù)荷變化條件同SJT3工況，上游為設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位。計(jì)算機(jī)組蝸殼最大內(nèi)水壓力。

(4)JHT4工況。上游正常蓄水位，同一壓力主管(或同一上調(diào))相關(guān)的各臺(tái)機(jī)組相繼甩負(fù)荷，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算機(jī)組蝸殼最大內(nèi)水壓力和機(jī)組最大轉(zhuǎn)速上升率。以一洞二機(jī)為例，同一壓力鋼管上的機(jī)組相繼甩負(fù)荷(間隔3～8 s)，機(jī)組蝸殼壓力出現(xiàn)極值，主要是水擊造成機(jī)組水頭和出力加大所致。對(duì)常規(guī)水電站，若壓力管道分別與上調(diào)直接相接，1號(hào)機(jī)甩負(fù)荷后2號(hào)機(jī)在調(diào)壓室涌浪最高時(shí)甩負(fù)荷，機(jī)組蝸殼內(nèi)水壓力也可能出現(xiàn)極值，主要是涌浪疊加造成機(jī)組水頭或出力加大所致。相繼甩負(fù)荷工況，機(jī)組轉(zhuǎn)速上升率可能超過同時(shí)甩負(fù)荷工況，主要是水擊造成機(jī)組出力加大所致。

(5)JHT5工況。上游正常蓄水位，同一壓力主管相關(guān)的各臺(tái)機(jī)組額定輸出功率運(yùn)行，同時(shí)甩全部負(fù)荷，1臺(tái)機(jī)組分段關(guān)閉失靈，導(dǎo)葉直線關(guān)閉，同一水力單元的其他機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算機(jī)組蝸殼最大內(nèi)水壓力和尾水管進(jìn)口最小內(nèi)水壓力。機(jī)組分段關(guān)閉失靈，機(jī)組導(dǎo)葉直線關(guān)閉，關(guān)閉時(shí)間短，機(jī)組蝸殼內(nèi)水壓力比分段關(guān)閉大。若經(jīng)論證不會(huì)發(fā)生分段關(guān)閉失靈，也可不計(jì)算此工況。

(6)JHT6工況。最低尾水位下共尾水隧洞(或同一下調(diào))相關(guān)的各臺(tái)機(jī)組相繼甩負(fù)荷。計(jì)算尾水管進(jìn)口最小內(nèi)水壓力。以二機(jī)一洞為例，同一尾水管道上的機(jī)組相繼甩負(fù)荷，1號(hào)機(jī)組甩負(fù)荷后水擊造成尾水壓力降低，2號(hào)機(jī)組水頭和出力加大，此時(shí)2號(hào)機(jī)組甩負(fù)荷，尾水管最小內(nèi)水壓力出現(xiàn)極值。若尾水管道分別與下調(diào)相連、調(diào)壓室前不設(shè)岔管，1號(hào)機(jī)甩負(fù)荷后2號(hào)機(jī)在調(diào)壓室涌波水位最低時(shí)甩負(fù)荷，尾水管進(jìn)口最小內(nèi)水壓力也可能出現(xiàn)極值，主要是涌波水位疊加造成下游壓力降低所致。

(7)JHT7工況。僅用于蓄能電站，下庫(kù)最低水位，水輪機(jī)工況時(shí)同尾水的全部機(jī)組同時(shí)甩最大負(fù)荷，一臺(tái)機(jī)導(dǎo)葉拒動(dòng)而其余機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算尾水管進(jìn)口最小內(nèi)水壓力。同水道的多數(shù)機(jī)組突然關(guān)機(jī)使下游壓力下降，如此時(shí)有拒動(dòng)機(jī)組發(fā)生振蕩性的飛逸將使流量隨轉(zhuǎn)速的振動(dòng)而劇烈波動(dòng)，因而可能使下游側(cè)產(chǎn)生最小內(nèi)水壓力。

(8)JHT8工況。負(fù)荷變化條件同SJT4工況，上游為校核洪水位。計(jì)算上調(diào)最高涌波水位。

(9)JHT9工況。僅用于常規(guī)電站，上游死水位，連續(xù)開機(jī)(間隔1個(gè)或2個(gè)振蕩周期)。計(jì)算上調(diào)最低涌波水位和引水系統(tǒng)上游側(cè)最低內(nèi)水壓力。間隔1個(gè)振蕩周期連續(xù)開機(jī)，上調(diào)涌浪最低，但開機(jī)可以人為控制，故此工況僅列為校核工況，并提出開機(jī)間隔時(shí)間。

(10)JHT10工況。僅用于常規(guī)電站，負(fù)荷變化條件同SJT10工況，下游為校核洪水位。計(jì)算下調(diào)最高涌波水位和引水系統(tǒng)下游側(cè)最高內(nèi)水壓力。

(11)JHT11工況。僅用于常規(guī)電站，負(fù)荷變化條件同SJT11工況，下游為校核洪水位。計(jì)算下調(diào)最高涌波水位和引水系統(tǒng)下游側(cè)最高內(nèi)水壓力。

1.3 蓄能電站水泵計(jì)算工況

推薦的蓄能電站水泵設(shè)計(jì)工況共3個(gè)、校核工況共5個(gè)。計(jì)算目的及推薦理由如下：

(1)SJP1工況。上庫(kù)最低水位，共用上調(diào)的機(jī)組在最小揚(yáng)程抽水時(shí)，突然斷電，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算上調(diào)最低涌波水位；蓄能電站在最低揚(yáng)程抽水?dāng)嚯姇r(shí)，上調(diào)起始水位低，工況變化導(dǎo)致水位疊加后出現(xiàn)最低涌波水位。

(2)SJP2工況。上庫(kù)最低水位，共用調(diào)壓室的全部n臺(tái)機(jī)組n-1臺(tái)抽水增至n臺(tái)，當(dāng)流出上調(diào)的流量達(dá)最大時(shí)發(fā)生斷電機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算上調(diào)最低涌波水位；蓄能電站在實(shí)際運(yùn)行中，水泵不會(huì)同時(shí)啟動(dòng)，計(jì)算其上調(diào)最低涌波水位時(shí)，只須考慮n-1臺(tái)增至n臺(tái)工況。

(3)SJP3工況。上庫(kù)死水位，下庫(kù)正常蓄水位，共用調(diào)壓室的全部n臺(tái)機(jī)組由n-1臺(tái)抽水增至n臺(tái)，當(dāng)流入下調(diào)的流量達(dá)最大時(shí)發(fā)生斷電，機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算下調(diào)最高涌波水位；蓄能電站在最低揚(yáng)程抽水?dāng)嚯姇r(shí)，下調(diào)起始水位高，工況變化導(dǎo)致水位疊加后出現(xiàn)下調(diào)最高涌波水位。

(4)JHP1工況。水泵工況在最低揚(yáng)程時(shí)，共引水系統(tǒng)的全部機(jī)組同時(shí)斷電，一臺(tái)機(jī)組導(dǎo)葉拒動(dòng)而其余機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算引水系統(tǒng)上游側(cè)最低內(nèi)水壓力和上調(diào)最低涌波水位；泵工況和水輪機(jī)工況均只考慮一臺(tái)機(jī)拒動(dòng)。

(5)JHP2工況。首臺(tái)機(jī)泵工況啟動(dòng)，上游水位很低時(shí)，機(jī)組斷電，導(dǎo)葉拒動(dòng)。計(jì)算引水系統(tǒng)上游側(cè)最低內(nèi)水壓力和上調(diào)最低涌波水位；此時(shí)上游水位非常低，需復(fù)核計(jì)算，調(diào)試時(shí)做好應(yīng)對(duì)措施。

(6)JHP3工況。水泵工況時(shí)，共尾水的全部機(jī)組在最低揚(yáng)程時(shí)全部斷電，一臺(tái)機(jī)組導(dǎo)葉拒動(dòng)而其余機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算引水系統(tǒng)下游側(cè)最高內(nèi)水壓力和下調(diào)最高涌波水位；引水系統(tǒng)下游側(cè)最高壓力均在下游高水位時(shí)出現(xiàn)，此時(shí)下游初始?jí)毫Υ?，壓力上升與初始值疊加后可能產(chǎn)生下游側(cè)最大內(nèi)水壓力。

(7)JHP4工況。負(fù)荷變化條件同SJP2，其中一臺(tái)機(jī)組導(dǎo)葉拒動(dòng)。計(jì)算上調(diào)最低涌波水位和引水系統(tǒng)上游側(cè)最低內(nèi)水壓力。

(8)JHP5工況。下庫(kù)正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位，共用調(diào)壓室的全部n臺(tái)機(jī)組由n-1臺(tái)抽水增至n臺(tái)，在流入下調(diào)流量最大時(shí)突然斷電，一臺(tái)機(jī)組導(dǎo)葉拒動(dòng)而其余機(jī)組導(dǎo)葉正常關(guān)閉。計(jì)算下調(diào)最高涌波水位和引水系統(tǒng)下游側(cè)最高內(nèi)水壓力。根據(jù)調(diào)壓室規(guī)范，要求計(jì)算下庫(kù)校核洪水位時(shí)，共用調(diào)壓室的機(jī)組水泵工況抽水突然斷電，導(dǎo)葉全部拒動(dòng)工況?？紤]到校核洪水位發(fā)生概率低，導(dǎo)葉拒動(dòng)概率低，可進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。

2 調(diào)節(jié)保證值的運(yùn)用

機(jī)組調(diào)節(jié)保證的三個(gè)參數(shù)(機(jī)組最大轉(zhuǎn)速上升率、蝸殼最大壓力上升率和尾水管最大真空度)及調(diào)壓室最高、最低涌波水位對(duì)輸水系統(tǒng)的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、壓力鋼管與水輪機(jī)蝸殼以及進(jìn)水閥門的設(shè)計(jì)有著直接的影響?！墩{(diào)節(jié)保證暫行規(guī)定》、NB/T 35056—2015《水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB/T 15468—2006《水輪機(jī)基本技術(shù)條件》、NB/T 35021—2014《水電站調(diào)壓室設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)范對(duì)調(diào)節(jié)保證設(shè)計(jì)均有規(guī)定。

根據(jù)《調(diào)節(jié)保證暫行規(guī)定》要求，輸水系統(tǒng)水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)荷載應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范區(qū)分持久和偶然狀況，分別采用調(diào)節(jié)保證設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)、校核工況成果；為滿足此規(guī)定，需要分別提供2套數(shù)據(jù)給水道設(shè)計(jì)專業(yè)。

《水電站調(diào)壓室設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)設(shè)計(jì)工況和校核工況進(jìn)行了區(qū)分，調(diào)壓室最高最低涌波水位安全要求，設(shè)計(jì)工況和校核工況相差0.5 m或1 m，一般情況下，校核工況為控制工況。

《水輪機(jī)基本技術(shù)條件》對(duì)正常運(yùn)行工況和特殊工況對(duì)應(yīng)的應(yīng)力做了明確規(guī)定。對(duì)于同一個(gè)水電工程，《水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)壓力鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所采用的內(nèi)水壓力的選擇與《水輪機(jī)基本技術(shù)條件》對(duì)水輪機(jī)蝸殼等部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力的選擇不一致。根據(jù)各規(guī)范要求，水電站調(diào)節(jié)保證設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)輸水系統(tǒng)水工建筑物、壓力鋼管和水輪機(jī)主要部件等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求分別進(jìn)行分析。

工程應(yīng)用與理論分析相比，應(yīng)該在滿足設(shè)計(jì)誤差的條件下，清楚易用。對(duì)洛寧、金寨、廈門、鎮(zhèn)安、陽(yáng)江5個(gè)蓄能電站，采用不同程序、不同轉(zhuǎn)輪計(jì)算了各種計(jì)算工況下的蝸殼最大壓力。統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果表明：設(shè)計(jì)工況、校核工況和參考工況(特指相繼甩負(fù)荷工況)最大相差28 m，差異相對(duì)值小于3%。機(jī)組轉(zhuǎn)速上升率，導(dǎo)葉拒動(dòng)工況相對(duì)較大。尾水管最小壓力和調(diào)壓室涌波水位，無論設(shè)計(jì)工況和校核工況，均涉及可能破壞建筑物結(jié)構(gòu)問題，對(duì)工況進(jìn)行區(qū)分沒有太大的意義。

對(duì)調(diào)節(jié)保證值的運(yùn)用，建議如下：

(1)蝸殼最大壓力設(shè)計(jì)值的選取除分段關(guān)閉失靈工況外，滿足其余所有工況。

(2)機(jī)組轉(zhuǎn)速上升設(shè)計(jì)值的選取除導(dǎo)葉拒動(dòng)工況外，滿足其余所有工況。

(3)尾水管進(jìn)口最小壓力，對(duì)常規(guī)電站，必須大于(-8+▽/900)×0.009 7 MPa(▽指安裝高程)；對(duì)蓄能電站，除相繼甩負(fù)荷工況外，均應(yīng)大于(0+▽/900)×0.009 7 MPa。蓄能電站相繼甩負(fù)荷工況，尾水管進(jìn)口最小壓力計(jì)算控制標(biāo)準(zhǔn)可為：按《調(diào)節(jié)保證暫行規(guī)定》考慮計(jì)算誤差不考慮壓力脈動(dòng)，修正后

的尾水管最小壓力大于0米水柱。

(4)上游最低壓力，所有工況應(yīng)滿足大于2米的要求。

(5)尾水管進(jìn)口最大壓力設(shè)計(jì)值的選取應(yīng)滿足所有工況。

(6)調(diào)壓室涌波水位設(shè)計(jì)值的選取，應(yīng)滿足所有工況。若同一調(diào)壓室機(jī)組連續(xù)開機(jī)和校核洪水位工況不能滿足要求，則應(yīng)提出運(yùn)行限制條件。蓄能電站首臺(tái)機(jī)水泵工況啟動(dòng)，上游水位很低時(shí)，若機(jī)組斷電且導(dǎo)葉拒動(dòng)，需復(fù)核計(jì)算上調(diào)最低涌波水位和引水系統(tǒng)上游側(cè)最低內(nèi)水壓力，調(diào)試時(shí)做好應(yīng)對(duì)控制措施，防止發(fā)生事故。

綜上所述，建議僅將導(dǎo)葉分段關(guān)閉失靈、導(dǎo)葉拒動(dòng)、相繼甩負(fù)荷工況作為校核工況，并給出不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；復(fù)核計(jì)算同一調(diào)壓室機(jī)組連續(xù)開機(jī)和校核洪水位工況調(diào)壓室涌浪能否滿足要求，必要時(shí)應(yīng)提出運(yùn)行限制條件。

3 調(diào)節(jié)保證計(jì)算還應(yīng)注意的一些問題

調(diào)節(jié)保證計(jì)算的邊界條件及其特性會(huì)影響調(diào)節(jié)保證計(jì)算成果，調(diào)節(jié)保證計(jì)算還應(yīng)注意電站在電力系統(tǒng)中的作用及其運(yùn)行調(diào)度方式、水頭與上下游水位組合的關(guān)系、機(jī)組相繼甩負(fù)荷間隔時(shí)間的選取、合理把握可控工況與不可控工況。