缅甸德铁水电站水轮机调节保证计算研究

姜源清，逯 鹏

（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西 南宁 530023）

缅甸德铁水电站水轮机调节保证计算研究

姜源清，逯 鹏

（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西 南宁 530023）

缅甸德铁水电站为引水式电站，引水系统长约730 m，未设置调压井，安装3台38.5 MW的混流式水轮发电机组。本文根据电站引水系统和水轮发电机组的特性，以雇主要求为原则，进行了水轮机调节保证计算，通过分析引水系统水流惯性、机组惯性和调速系统关闭规律之间的关系，提出了水轮机调节保证值，确保电站安全稳定的运行。

引水系统；混流式水轮机；调节保证

1 前言

缅甸德铁水电站由缅甸电力部规划，电站位于仰光西北部约507 km德铁河上，距离Shwehle大桥上游约16 km，电站为引水式电站，地面厂房，引水系统为1管3机，电站装设3台立轴混流式水轮发电机组，单台水轮机额定出力40 MW。

在电站实际运行中，水轮发电机组经常因系统负荷变化进行调节，或因事故而甩负荷停机。这些负荷变化都将造成引水系统管线水压的波动和机组转速的变化，影响电站的正常运行。所以研究并确定引水系统水流惯性、机组惯性和调速系统调节性能之间的控制参数，对电站的安全稳定运行至关重要。

水轮机调节保证计算是研究机组在突甩负荷及负荷变化时系统过渡过程的特性，计算在这些工况中机组转速的变化、引水压力管道中压力变化及其极值，选定导水机构合理的调节时间和关闭规律，优化机组转动惯量，使水工建筑物设计方案和机组参数经济合理，为设计及制订电站安全运行方式提供理论依据。

2 基本原理

本文水轮机过渡过程中关闭管道引起的瞬变流方程的求解采用特征线法。

压力管道中的水流的运动方程和连续性方程如下：

将这两个方程用一个未知的乘数进行线性组合，得：

特征线法就是选择两个特定的值，将如上等式变换成一组全微分方程，最终的特征方程如下：

3 基本参数

3.1 电站基本参数

（1）上游水库特征水位

最高水位89.29 m

满库水位80.77 m

最低运行水位50.00 m

（2）下游尾水位

3台机满负荷 6.89 m

2台机满负荷 6.40 m

1台机满负荷 5.76 m

（3）最大引用流量210 m3/s

装机容量115.2 MW

（4）设备高程

水轮机安装高程2.54 m

进水阀中心高程2.54 m

3.2 水轮发电机组基本参数

（1）水轮机型号 HLA883-LJ-296

型式 立轴混流式

最大水头 74.72 m

额定水头 62.384 m

最小水头 41.16 m

额定流量 70.12 m3/s

额定出力 40 MW

额定转速 214.3 r/min

转轮直径 2.96 m

（2）发电机型号 SF38.4-28/5800

额定容量 38.4 MW/48 MVA

额定电压 11 kV

额定转速 214.3 r/min

飞轮力矩 ＞25 000 kN·m2

4 调节保证计算

4.1 调节保证计算工况的拟定

根据电站主接线方式及机组运行可能出现的不利工况，选择以下4个运行工况作为调节保证的计算工况。

工况1：上游蓄水位为80.77 m，下游尾水位为6.89 m，3台机组带额定功率40 MW，同时甩全负荷；

工况2：上游蓄水位为77.693 m，下游尾水位为6.76 m，3台机组带额定功率40 MW，同时甩全负荷；

工况3：上游蓄水位为71.27 m，下游尾水位为6.89 m，3台机组带额定功率40 MW，同时甩全负荷；

工况4：上游蓄水位为65.385 m，下游尾水位为6.85 m，3台机组带负荷34.59 MW，同时甩全负荷。

4.2 业主对调节保证计算保证值的要求

根据缅方业主要求，任何工况下，机组甩负荷后的最大压力值不应超过1.11 MPa，最大转速升高值不应超过50%。

4.3 引水系统的管道布置

缅甸德铁水电站工程输水系统布置示意图以及管段和节点编号见图1，节点编号用数字表示，各管段的特征线计算断面沿上游到下游方向编号。

图1 引水系统管道布置和分段节点编号示意图

4.4 导叶关闭规律

根据电站机组参数，在兼顾系统甩负荷过程中的压力上升和转速上升的基础上，经分析比较，选定的导叶关闭规律如图2所示。采用两段关闭，第一段关闭时间为4.12 s（含调速器不动时间0.2 s），接力器行程由100%至46.7%；第二段关闭时间为11.22s，接力器行程由46.7%至全关。

图2 导叶关闭规律

5 计算结果及分析

5.1 调保计算成果表

调节保证计算成果见表1。

表1 调节保证计算成果表

5.2 机组大波动过渡过程变化曲线图

4个工况下，机组大波动过渡过程中各特征参数随时间的变化规律如图3～图6所示。

图3 工况1 1号机组甩负荷大波动过渡过程特征参数结果

图4 工况2 1号机组甩负荷大波动过渡过程特征参数结果

图5 工况3 1号机组甩负荷大波动过渡过程特征参数结果

图6 工况4 1号机组甩负荷大波动过渡过程特征参数结果

5.3 结果分析

从上述计算结果可以看出，在机组飞轮力矩25 000 kN·m2的和选定的导叶关闭规律条件下，甩负荷过程中，蜗壳末端最大压力（约109.5 m）发生在工况1，最大转速上升（约47.6%）发生在工况3，均满足业主对调节保证的保证值要求。

据此确定本电站调速系统的调节参数，指导电站调试运行。

6 结论

通过本电站水轮机调节保证计算分析，在机组飞轮力矩为25 000 kN·m2时，选定的导叶关闭规律能满足引水系统在极端工况下甩负荷的压力上升和转速上升的要求，为本电站的调试运行提供了指导原则。目前本电站尚未完工，调节保证计算成果最终将在试运行阶段进行验证。

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TV734.4

A

1672-5387（2016）07-0009-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.003

2016-05-06

姜源清（1979-），男，工程师，从事水电站水力机械设计工作。