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超长大容量引水发电系统水力过渡过程试验及仿真分析

2021-07-03曹春建陈顺义黄靖乾

中国农村水利水电 2021年6期

曹春建,方 杰,陈顺义,黄靖乾

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,杭州310014)

0 引 言

水力过渡过程是指水流受某种扰动由一种稳定状态变为另一种稳定状态时的过程[1]。当水电站机组正常开停机、事故甩负荷、进水阀非正常启闭时,均会引起引水发电系统发生水力过渡过程,进而导致系统中管道压力及流量、调压室水位或者机组转速等发生剧烈变化。特别是当机组处于异常飞逸或制动工况时,系统将产生较大动负荷,并引起系统出现强烈压力脉动、振动及水击,严重影响到电站安全稳定运行[2-4]。

锦屏二级水电站总装机容量4 800 MW,单机容量600 MW,其利用雅砻江150 km 大河弯的天然落差,通过长约16.67 km 的引水隧洞,截弯取直,获得水头约310 m。该电站有4 个水力单元,每个水力单元采用一洞两机布置,引水系统由电站进水口、进水口事故闸门、引水隧洞、差动式调压室、压力管道、尾水出口事故闸门室及尾水隧洞等建筑物组成[5,6]。由于锦屏二级水电站总装机规模、单机容量及引用流量均较大,并且其设置的超长大直径引水隧洞、巨型差动式调压室及大型水轮发电机组等具有水力学条件极为复杂的特点,因此能否准确评估各种水力过渡过程工况下引水发电系统的动态响应特性是制约锦屏二级水电站建设的关键技术问题之一[7-9]。

由于采用物理试验的方法对引水发电系统进行水力过渡过程研究费用非常昂贵,并且有时受到实际工程条件的制约而无法模拟和实现,因此作为对真实物理系统进行模拟的重要手段之一,数字仿真凭借其成本低、不受外部环境限制等优点,现已成为电力系统研究、规划、运行、设计等各个方面不可或缺的工具[10,11]。……

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