抽水蓄能電站設(shè)置調(diào)壓井的初步判斷及輸水系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)水壓力的初步

1、    抽水蓄能電站設(shè)置調(diào)壓井的初步判斷及輸水系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)水壓力的初步確定            作者：王志國時間：2007-11-25 12:27:00                     摘要：本文從理論和已建抽水蓄能電站統(tǒng)計分析，說

2、明了抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)特點，并對是否需要設(shè)置調(diào)壓井進(jìn)行初步的判斷。在電站設(shè)計的前期工作中，一般難以得到較詳細(xì)機(jī)組資料，如何選取輸水系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)水壓力在為比較突出的問題。本文根據(jù)工程經(jīng)驗分析了初步確定抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)內(nèi)水壓力的方法。 關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站 輸水系統(tǒng) 調(diào)壓井 設(shè)計內(nèi)水壓力  抽水蓄能電站主要任務(wù)是在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相及事備用任務(wù)，電站的經(jīng)濟(jì)性取決于電站的投資和其在電力系統(tǒng)中的運行能力。電站的運行能力是指電站對電網(wǎng)負(fù)荷變化的迅速響應(yīng)能力。水泵水輪機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性主要受到輸水系統(tǒng)的布置、流速、機(jī)組特性等的影響。由于經(jīng)濟(jì)性的

3、要求，抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)的引用流速通常比較大，從而降低了電站的響應(yīng)能力。高流速與電站良好調(diào)節(jié)性能和運行靈活性之間構(gòu)成一對矛盾。流速高，則調(diào)解時間長，必要時需布置調(diào)壓井。要解決好這對矛盾在電站可行性研究階段就應(yīng)重視這一方面的問題，通過選擇合理的輸水系統(tǒng)布置、調(diào)壓井的布置、斷面尺寸、機(jī)組貫性參數(shù)、導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律等來實現(xiàn)。1抽水蓄能電站設(shè)置調(diào)壓井的初步判斷1.1從水力學(xué)角度分析設(shè)置調(diào)壓井的條件在初步判斷是否需要設(shè)置上游調(diào)壓井時，可以根據(jù)導(dǎo)葉關(guān)閉時間Ts 和高壓管道中水擊壓力允許值來近似判斷。對常規(guī)電站水頭一般低于200m，高壓管道水擊類型一般是未相水擊，其簡化公式為：式中：  &

4、#160;      hm未項水擊壓力          通過上式可確定貫性時間常數(shù)W：    對于抽水蓄能電站，最高水擊壓力一般是由水輪機(jī)甩負(fù)荷工況控制，過渡過程計算與常規(guī)電站沒有本質(zhì)區(qū)別。抽水蓄能電站較經(jīng)濟(jì)水頭一般為400600m，蓄能電站的水頭一般是比較高的，對于高水頭電站，輸水系統(tǒng)水擊類型往往是第一相水擊，其簡化公式為：   式中：h1第一相水擊壓力相對值；     &

5、#160; 0導(dǎo)葉的起始相對開度；         a水擊波波速。通過上式可確定貫性時間常數(shù)W： 當(dāng)01時，水擊壓力為第一相水擊；當(dāng)01時，水擊壓力為未相水擊。當(dāng)0時第一相水擊壓力與未相水擊壓力相等。在相同導(dǎo)葉關(guān)閉時間，產(chǎn)生相同水擊壓力，不同水擊類型所要求的輸水系統(tǒng)貫性時間常數(shù)TW并不相同，第一相水擊要求的W 要比未相水擊要求的小。也就是說，蓄能電站設(shè)置調(diào)壓井的條件要比常規(guī)電站嚴(yán)格。1.2從電站調(diào)節(jié)性能方面分析設(shè)置調(diào)壓井的條件抽水蓄能電站對電網(wǎng)負(fù)荷變化的迅速響應(yīng)能力通過合理選擇輸水系統(tǒng)、機(jī)組和控制設(shè)備參數(shù)來實現(xiàn)。要想使電站具

6、有良好的調(diào)節(jié)性能，在可行性研究階段就應(yīng)注重這一方面的問題。否則方案一旦確定，就無法在后期建設(shè)中實現(xiàn)良好的運行方式。在前期設(shè)計中，主要通過調(diào)整輸水系統(tǒng)的慣性時間常數(shù)TW和機(jī)組加速時間常數(shù)Ta來解決這一問題。通過圖對日本和我國大型抽水蓄能電站的統(tǒng)計可以看出，各蓄能電站基本全部位于水電站調(diào)壓井規(guī)范DL/T 5058-1996推薦的調(diào)速性能好的區(qū)域內(nèi)，再一次證明抽水蓄能電站對電站調(diào)節(jié)性能要求要比常規(guī)電站嚴(yán)格。2設(shè)計內(nèi)水壓力的初步確定    常規(guī)電站當(dāng)水頭大于100m時，控制水擊壓力的上升值不超過30%。對于蓄能電站來說，設(shè)計水頭比較高，由于經(jīng)濟(jì)性和機(jī)組特性等原因，使蓄能電站輸水系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)水壓力的采用值比常規(guī)電站要高。在電站前期設(shè)計中，很難得到機(jī)組全特性曲線，難以進(jìn)行較確切的過渡過程分析。在這種情況下，可以尋求替代方法。通過對中日27個大型電站統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)最大設(shè)計內(nèi)水壓力H1與最大靜水頭H2有很好的相關(guān)性，詳見圖2。相關(guān)系數(shù)0.99，相關(guān)方程為: H1/H2=1.307在沒有機(jī)組資料情況下，設(shè)計內(nèi)水壓力可按管道最大靜水頭1.31倍來考慮。3結(jié)論對于抽水蓄能電站來說，設(shè)計頭比較高，流速較大，水擊壓力為第一相水擊的可能性比較大，同時在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù)，對其運行靈活性要求比較高，所以蓄能電站設(shè)置調(diào)壓井的條件應(yīng)比常規(guī)電站高。在電站前期