水电站水机电联合过渡过程研究

在水电站系统中,当电站的工作状况发生变化时,从上游水库到下游尾水河渠中的水流、运行中的水力机械、电气设备乃至整个电力系统都将处于过渡过程中,而且它们之间相互联系、相互影响。因此,水电站过渡过程涉及水力、机械、电气三方面的过渡过程。 按照我国水电工程界和科研单位的定义,水电站过渡过程分为三部分:大波动过渡过程、小波动过渡过程、水力干扰过渡过程,分别简称为大波动、小波动、水力干扰。通常认为,大波动过渡过程与电力系统或者电气部分没有关联,因为当机组故障或事故使发电机油开关跳开、机组甩负荷时,调速器中的紧急停机电磁阀是联动的,此时调速器的自动控制部分被切除,控制导叶的接力器以整定的规律快速关闭。所以,大波动过渡过程实际上是水力与机械联合的过渡过程。 小波动顾名思义微小的波动。例如,在机组同期并网过程中,控制系统总是间断地接受微小的频率扰动信号,从而使机组频率逐渐接近电网频率;带负荷的机组总是间断地受到外界负载地微小扰动,从而使频率偏离规定值,而控制系统又不断按要求将其调整到规定的范围。所以,小波动过渡过程实际上是水力、机械与电气三者联合的过渡过程,简称水机电联合过渡过程。 小波动过渡过程由外界负载的微小扰动而引起,水力干扰则是在有水力联系(例如共一个调压井)的两台或多台机组之间产生。当其中一台或多台机组由于事故突然与系统解列、把负荷甩掉,导致机组转速上升,接力器迅速关闭导叶,水轮机流量急剧变化,在引水发电管道系统中产生水锤,此时必然会影响到同单元内的其它机组。如果事故机组紧急关机,而同单元内的其它机组带调速器运行,则水力干扰将引起该运行机组出力发生波动而与负荷不相适应,继而引起机组转速变化并作用于调速器,使其自动调节。所以,综合事故机组与运行机组的运行情况看,水力干扰过渡过程是大波动过渡过程与小波动过渡过程的综合,只不过,就运行机组而言,水力干扰的干扰方式及干扰量均不同于小波动的负荷干扰。 自1858年意大利工程师门那布勒(Menabrea)对水锤问题的研究开始,人们对水电站水力过渡过程问题进行了多方面的研究与探讨,并取得了丰硕的成果。从二十世纪80年代开始,在引入怀利和斯特里特研究成果的基础上,武汉水利电力大学、清华大学、河海大学、成都科技大学等科研院所,均投入大量精力编制水电站过渡过程的计算