摘要:針對水電站機組甩負荷試驗的重要性及必要性，采用理論指導實踐的辦法，具體對該電站機組啟動驗收過程中出現(xiàn)的機組甩負荷試驗失敗進行分析，得出解決辦法，并對今后水電站機組甩負荷的安全性進行探討，尋求安全可靠之路。

關鍵詞:水電站 甩負荷 試驗

水電站因受自然條件的限制，常有較長的壓力過水管道。由于管道長、水流慣性大，導水機構開關時會在壓力過水管道及蝸殼內(nèi)引起水錘作用。特別是在機組甩滿甩荷時，由水錘作用引起的蝸殼壓力上升，及由水力慣性作用引起的轉速上升都是水電站安全運行監(jiān)測的重點對象，如故障其帶來的可能是重特大事故。如1995年7月8日曾有水廠因防水錘措施不足發(fā)生特大淹機停水故障。

1 井岡山(仙口)水電站聯(lián)合甩負荷試驗失敗

井岡山(仙口)水電站位于江西西南部，裝有2×12MW立式混流懸式水輪發(fā)電機組，水壓正常高水位305m，發(fā)電限制水位290m，水輪機安裝高程233.62m，額定水頭61m，最大工作水頭69.38m，進水閥采用D971X—16Q對夾式電動蝶閥，直徑2.25m，主管直徑4.5m，支管直徑2.25m，單機流量23.45m3/s，機組調速器型號為GLYWT—PLC/7500。

水錘及調節(jié)保證計算

按照水錘波計算公式，把蝸殼及尾水管中的水流假定為一元流，將其作為壓力管路的延續(xù)部分分別求出主管、支管、蝶閥蝸殼、尾水管處的波速ai，最后求出壓力管路等價波速a，時等價波速a=1062m/s。壓力管路流速按等價流速計算，則等價流速v=466m/s，水錘波長t相=0.439，因為Ts遠大于tr故最大水錘壓力發(fā)生在間接水錘。

為使甩負荷時壓力上升率和轉速上升率符合規(guī)范要求，在引水系統(tǒng)中設置調壓室?，F(xiàn)取額定水位頭為61M，最大水頭為69.38M兩種情況，取關閉時間Ts=16s，計算機組甩全負荷的蝸殼最大壓力上升率Z蝸最大轉速上升βmax，尾水管真空值H尾，計算結果見右表。

從表中可知在導葉全關閉時間T=16s，最大水頭相組甩全負荷時，蝸殼最大水壓上升率Z蝸=46.2%∈30%～50%，額定水頭機組甩全負荷時，最大轉速上升率βmax=43%<45%，尾水管真空值H尾=6.74m<8m，均滿足規(guī)范要求。

因電站水頭較低，最大水錘出現(xiàn)在調節(jié)過程的末端，可采取先快后慢的調節(jié)規(guī)律(即兩段關閉)，以提高開始階段的水錘壓力，降低終了階段的水錘壓力，較合理的調節(jié)程序是最大水輪錘壓強接近平均值，并使轉速變化滿足要求。計算出Ⅰ段關閉時間5.8s，Ⅱ段關閉時間10s，拐點為30%。

經(jīng)廠家輸入該定值，現(xiàn)場甩75%負荷時，蝸殼最大水壓力上升率為80.8%，最大轉速上升率為14.2%，超過規(guī)范的允許范圍，機組甩負荷試驗失敗。

2 甩負荷試驗失敗分析

在小波動控制調節(jié)中，由小波動開機球閥和小波動關機械閥進行導葉開關控制，而在大波動時(如機組甩負荷)，則由大動機球閥和關機插裝閥電磁鐵通電，其推力使鋼球封住壓力腔，同時使A腔與排油腔T連通，使關機插裝閥上腔油液經(jīng)過大波動關機球閥排走，關機插裝閥開啟差壓油缸(接力器，開腔油液經(jīng)過關機插裝閥與排油接通，接力器快速關閉)導葉已就快速關閉，從而達到快速停機目地。

經(jīng)質疑調速器關閉過程有誤，請專業(yè)研究院來電站現(xiàn)場診查，專家到現(xiàn)場后使用專用儀器做了模擬無水緊急停機，模擬開機甩負荷及甩9MW負荷三個試驗。試驗將主接力器行程信號，頻率信號等接入軟件系統(tǒng)，實時監(jiān)測，模擬無水緊急停機及甩負荷時，給出模擬頻率信號，分別向自動化控制系統(tǒng)發(fā)出緊急停機和甩負荷信號，主接力器行程變化基本與設計行程相符。單機甩9MW負荷時，采取將機組開機后，帶到9MW負荷穩(wěn)定后，人工跳發(fā)電機出口開關，甩75%的額定負荷。主接力器行程變化異常，第Ⅰ段關閉過程中，主接力器提前到達拐點位置，等待到達Ⅰ段關閉時間達到后繼續(xù)完成第Ⅱ段關閉。由此可見Ⅰ段關閉時間被大大收縮，導致水錘壓力增加是造成井岡山(仙口)水電站甩負荷試驗失敗的原因。

3 解決辦法

廠家針對Ⅰ段關閉出現(xiàn)的問題，分析出主要原因是關機插裝閥聯(lián)通差壓缸(接力器)后，油壓降低過快，導致提前到達拐點，經(jīng)調整關機插裝閥排油速度后，機組甩負荷各項指標均能達到規(guī)范要求。

4 結論

正常運行下水電站機組甩負荷事件時有發(fā)生，作為機組啟動驗收重要一部分的機組甩負荷試驗有著它不可替代的地位，它關乎著今后電站的安全穩(wěn)定運行，只有調速器穩(wěn)定可靠運行，才能保證機組廠房在甩負荷下的安全。所以即使在條件較差的小型水電站，機組甩負荷試驗同樣應做到:

4.1 調速器出廠前必須做好各項檢查

4.2 機組安裝完畢后，必須先做無水模擬開、停機及無水甩負荷試驗，檢測主接力器動作，壓力機轉速上升率等符合規(guī)范后方可進行下一步試驗。

4.3 在做機組甩負荷試驗之前，應特別注意做好安全措施，防止機組飛逸和水壓過高;同時使用自動記錄儀記錄機組轉速、接力器行程、蝸殼水壓及發(fā)電機定子電流等參數(shù)的過渡過程。

參考文獻:

[1]劉寶華.某水廠水錘事故原因分析[J].水電站設計，2000，16:30-36.

[2]井岡山(仙口)水電站初步設計報告[R].吉安:吉安市水利水電規(guī)劃設計院，2004.