青羊沟水电站水锤及调节保证计算

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1、青羊沟水电站水锤及调节保证计算 1　概述　　青羊沟水电站工程位于甘肃省酒泉市肃北蒙古族自治县鱼儿红乡境内的疏勒河干流上，为甘肃省境内疏勒河干流昌马水库以上河段水电开发规划中的梯级电站之一。电站厂房距玉门镇约109km，距玉门市昌马乡38km，距肃北县鱼儿红乡政府约52km，对外交通便利。电站采用有压引水式开发方式，是以发电为主的日调节中型水电站工程，电站额定水头116m。主厂房装设2台单机容量为23MW（以下称大机）和1台单机容量为10MW（以下称小机）共3台混流式水轮发电机组，并要求大、小机在运行水头介于116m至133.42m范围内能超额定出力运行

2、，其超额定出力范围为10%（机组具有10%的超发能力），即大机为26.356MW、小机为11.583MW。电站保证出力为10.23MW，多年平均年发电量为2.131亿kW.h，装机年利用小时数为3805h。电站引水发电系统由进水口、引水发电隧洞、调压井、压力管道主管、压力管道支管组成，水流通过水轮发电机组后由尾水渠流入河道。引水发电隧洞长7177.59m，设计流量55.3m3/s，隧洞为圆形有压洞，纵坡1/265.837，洞径D=4.6m，设计流速3.33m/s。调压井布置于副厂房上游侧，调压井型式为阻抗式调压井，竖井内径10.0m，阻抗孔直径1.98

3、m，底部高程2286.00m，顶部高程2335.50m。调压井底部垂直接压力管道主管，压力主管由垂直管、弯管和水平管组成，其中垂直管长85.5m，弯管长18.85m（R=12m，a=900），水平管长205.65m，主管总长310m，主管内径4.0m（暂定），设计流速4.40m/s。压力主管末端3条支管为“卜”型布置，1#大机支管长31m，内径2.5m，2#大机支管长24m，内径2.5m，3#小机支管长30m，内径1.6m。厂内安装2台23MW和1台10MW共3台混流式水轮发电机组，水轮机型号分别为HLA685－LJ－177和HLA685－LJ－122

4、；单机引用流量22.65m3/s和10m3/s，额定水头116m。本电站采用的主接线方案为：发电机侧采用两机一变、一机一变10kV单元接线，110kV侧采用单母线接线，35kV侧采用单母线接线。电力系统要求青羊沟水电站的发电机具有功率因数为0.9的进相运行能力。2　调节保证计算意义2．1调节保证计算的任务　　水锤及调节保证计算的任务就是按照水电站过水系统和水轮发电机组的特性，合理选择开度的调节时间和调节规律，进行水锤和机组转速变化计算，使二者的数值限制在允许范围内，并力求使水锤压强最小。2．2调节保证计算的内容     水锤及调节保证计算的内容包括：　

5、　1）当丢弃全部负荷或部分负荷时，转速的最大升高值、压力水管和蜗壳内的压强最大升高值及最大降低值、尾水管内的最大真空值。　　2）当增加全部负荷或部分负荷时，转速的最大降低值、压力水管和蜗壳内的压强最大降低值。3机组调节保证计算3.1调节保证计算允许值1）机组最大转速升高按《水力发电厂机电设计技术规范》，当机组容量占电力系统工作总容量的比重不大，或不担负调频任务时，机组最大转速升高相对值宜小于60%。本电站机组容量占电力系统工作总容量的比重不大，可以考虑对本电站定为βmax≤60%。2）蜗壳最大动态水压力按上述规范，对额定水头在100m～300m的水电站

6、，蜗壳水压力升高相对值ξmax可在30%～25%之间选择。本电站额定水头116m，故可以选择ξmax≤30%。本电站水库正常蓄水位为2325.0m，校核洪水位为2327.13m，蜗壳进口中心高程为2188.5m，额定水头为116.0m，因此蜗壳设计最大动态水压力Hmax≤2325-2188.5+0.3×116=171.30m，蜗壳校核最大动态水压力Hmax≤2327.13-2188.5＋0.3×116=173.43m。3）尾水管进口最大真空度按上述规范，尾水管进口最大真空度应小于8.0m。但本电站海拔在2000多米，尾水管进口最大真空度宜适当小于7.0

7、m。3.2关闭规律确定在机组调节保证计算时，一般先进行直线关闭规律计算，故对正常蓄水位，不同直线关闭时间，进行三台机同时事故甩最大负荷过渡过程计算。其初始工况示于表6.1，过渡过程计算结果示于表6.2。本报告中导叶直线关闭时间定义为导叶以一定的速度从全开（1.0）关至全关（0.0）的历时。本电站有超发10%的要求，2009年11月甲方要求大机在118m及以上时超发10%，小机在116m及以上时超发10%。为了满足上列要求，取模型导叶开度基值为27，已经位于5%出力限制线上。计算表明模型导叶开度大于27时，水轮机流量增加，但由于水头和效率下降，机组出力增

8、加甚少，甚至不增加。因此模型导叶开度基值不宜大于27。表6.1额定水头，三台机导叶全开初始工况