劉金華，胡晨賀，鄧兆鵬，劉 峰，李世豪

（雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都610051）

1 電站概況

錦屏二級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江干流錦屏大河彎上，是雅礱江干流上的重要梯級(jí)電站[1～4]。其上游緊接具有年調(diào)節(jié)水庫(kù)的龍頭梯級(jí)錦屏一級(jí)水電站，下游依次為官地、二灘和桐子林水電站。該水電站利用雅礱江150km大河彎的天然落差，通過(guò)長(zhǎng)約16.67km的引水隧洞，截彎取直，獲得水頭約310m。電站總裝機(jī)容量4800MW，單機(jī)容量600MW，額定水頭288m，多年平均發(fā)電量242.3億kW·h，保證出力1972MW，年利用小時(shí)5048h。

2 動(dòng)水調(diào)試期運(yùn)行

2.1 動(dòng)水調(diào)試期運(yùn)行原則

根據(jù)《GB/T8564-2003水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》、《DL507-2002水輪發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)試驗(yàn)規(guī)程》等規(guī)范所要求的試驗(yàn)項(xiàng)目，機(jī)組需進(jìn)行過(guò)速試驗(yàn)、帶負(fù)荷試驗(yàn)和甩負(fù)荷試驗(yàn)等。由于錦屏二級(jí)水電站具有引水系統(tǒng)長(zhǎng)的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)務(wù)必使引水系統(tǒng)和機(jī)組的運(yùn)行工況盡可能單一，盡量避免短時(shí)間內(nèi)工況頻繁轉(zhuǎn)換。因此，本章計(jì)算的主要目的，在于研究和提出機(jī)組由一種運(yùn)行工況進(jìn)入另一種運(yùn)行工況至穩(wěn)定狀態(tài)所需要的最短恢復(fù)時(shí)間要求。本章計(jì)算過(guò)程中，增減負(fù)荷導(dǎo)葉開(kāi)啟/關(guān)閉全行程采用150s一段直線規(guī)律計(jì)算，機(jī)組甩負(fù)荷導(dǎo)葉關(guān)閉全行程采用13s一段直線規(guī)律計(jì)算。

在機(jī)組動(dòng)水調(diào)試過(guò)程中，機(jī)組和引水系統(tǒng)的初始狀態(tài)參數(shù)、過(guò)渡過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)變化過(guò)程，以及過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定后的最終狀態(tài)參數(shù)都應(yīng)被記錄在案。我院將根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容開(kāi)展過(guò)渡過(guò)程仿真計(jì)算研究和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析工作，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)邊界條件的精確度。并根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的偏差幅值，對(duì)初期運(yùn)行階段和正常運(yùn)行階段的運(yùn)行要求進(jìn)行修訂和完善。對(duì)比分析工作則要求工況變化前的初始狀態(tài)盡量穩(wěn)定，避免產(chǎn)生水力和功率波動(dòng)，從而使計(jì)算和實(shí)測(cè)邊界條件產(chǎn)生較大的差異。

調(diào)試階段本著“安全、穩(wěn)妥”的思路，機(jī)組調(diào)試階段的基本原則為：當(dāng)機(jī)組增或甩負(fù)荷后，按調(diào)壓室的水位波動(dòng)總振幅小于5m或水位波動(dòng)基本平穩(wěn)后，再進(jìn)行下一個(gè)機(jī)組甩或增負(fù)荷操作指令。

2.2 動(dòng)水調(diào)試工況

根據(jù)《GB/T8564-2003水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》要求，機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)，應(yīng)在額定負(fù)荷的25%、50%、75%、100%下分別進(jìn)行，并記錄有關(guān)參數(shù)值。在進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)前，首先需把機(jī)組負(fù)荷增至甩負(fù)荷試驗(yàn)要求的指定負(fù)荷，穩(wěn)定后再進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)。由于本電站長(zhǎng)引水系統(tǒng)的特性，機(jī)組在增負(fù)荷和甩負(fù)荷過(guò)程中，調(diào)壓室的涌浪波動(dòng)幅值相對(duì)較大，衰減時(shí)間長(zhǎng)。為保證甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)調(diào)壓室水位盡量平穩(wěn)，應(yīng)盡可能控制甩負(fù)荷操作指令發(fā)出前和機(jī)組重新啟動(dòng)增負(fù)荷前調(diào)壓室涌浪波動(dòng)的幅值。表1中的1號(hào)工況表示了機(jī)組進(jìn)行額定負(fù)荷的25%、50%、75%、100%逐級(jí)甩負(fù)荷試驗(yàn)過(guò)程，其目的是在嚴(yán)格控制調(diào)壓室涌浪振幅（初步考慮1個(gè)周期內(nèi)的調(diào)壓室涌浪振幅應(yīng)不超過(guò)5m）的原則下，研究機(jī)組增至指定負(fù)荷直至甩負(fù)荷操作指令允許發(fā)出時(shí)的恢復(fù)時(shí)間，以及甩指定負(fù)荷操作指令發(fā)出后至機(jī)組重新啟動(dòng)指令允許發(fā)出時(shí)的恢復(fù)時(shí)間。

表1 動(dòng)水調(diào)試階段研究工況

2.3 動(dòng)水調(diào)試階段的調(diào)試要求

根據(jù)動(dòng)水調(diào)試階段的基本原則和調(diào)壓室水位波動(dòng)分析的計(jì)算結(jié)果，在機(jī)組調(diào)試階段，當(dāng)以調(diào)壓室的水位波動(dòng)總振幅小于5m為控制值時(shí)，各級(jí)甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組操作指令有以下要求：

（1）增減負(fù)荷時(shí)導(dǎo)葉開(kāi)啟和關(guān)閉全行程采用150s一段直線規(guī)律。

（2）增負(fù)荷至150MW（25%額定負(fù)荷）后，需等待至少1.6h方可允許甩負(fù)荷150MW操作指令發(fā)出；甩負(fù)荷150MW后，需等待至少2.2h方可允許后續(xù)增負(fù)荷操作指令發(fā)出。

（3）增負(fù)荷至300MW（50%額定負(fù)荷）后，需等待至少1.6h方可進(jìn)行甩負(fù)荷300MW操作指令發(fā)出；甩負(fù)荷300MW后，需等待至少2.5h方可允許后續(xù)增負(fù)荷操作指令發(fā)出。

（4）增負(fù)荷至450MW（75%額定負(fù)荷）后，需等待至少1.8h方可進(jìn)行甩負(fù)荷450MW操作指令發(fā)出；甩負(fù)荷450MW后，需等待至少2.6h方可允許后續(xù)增負(fù)荷操作指令發(fā)出。

（5）增負(fù)荷至600MW（100%額定負(fù)荷）后，需等待至少2.7h方可進(jìn)行甩負(fù)荷600MW操作指令發(fā)出；甩負(fù)荷600MW后，需等待至少2.6h方可允許機(jī)組增負(fù)荷操作指令發(fā)出。增減不同負(fù)荷等待的時(shí)間間隔詳見(jiàn)表2。

（6）在上述負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行時(shí)，若機(jī)組位于異常振動(dòng)區(qū)域，應(yīng)略調(diào)整負(fù)荷幅值使機(jī)組處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

（7）由于計(jì)算理論及邊界條件和實(shí)際情況的差異，在現(xiàn)場(chǎng)甩負(fù)荷試驗(yàn)過(guò)程中，可根據(jù)調(diào)壓室實(shí)際監(jiān)測(cè)水位衰減情況，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議討論決定等待的間隔時(shí)間是否需要進(jìn)行調(diào)整。

（8）對(duì)如要開(kāi)展水力學(xué)試驗(yàn)的項(xiàng)目，為了保證試驗(yàn)的精確性，開(kāi)展水力學(xué)試驗(yàn)前應(yīng)保證調(diào)壓室初始水位平穩(wěn)后方可進(jìn)行試驗(yàn)。

（9）需要強(qiáng)調(diào)的是：在機(jī)組動(dòng)水調(diào)試階段，除必須同時(shí)進(jìn)行的2臺(tái)機(jī)組動(dòng)水調(diào)試的試驗(yàn)項(xiàng)目外，只允許同一水力單元其中1臺(tái)機(jī)組開(kāi)展帶負(fù)荷調(diào)試工作，即當(dāng)1臺(tái)機(jī)組帶負(fù)荷調(diào)試時(shí)，另外1臺(tái)機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)。如果1臺(tái)機(jī)組進(jìn)入72h試運(yùn)行或正常帶負(fù)荷運(yùn)行，則另1臺(tái)機(jī)組只允許進(jìn)行不帶負(fù)荷的調(diào)試試驗(yàn)工作，且不允許進(jìn)行電氣或機(jī)械過(guò)速試驗(yàn)。

（10）動(dòng)水調(diào)試階段如有減負(fù)荷工況發(fā)生，其控制時(shí)間與甩同等容量的甩負(fù)荷工況相同。

表2 后續(xù)操作需等待的時(shí)間

3 試運(yùn)行期運(yùn)行

3.1 試運(yùn)行期運(yùn)行原則

試運(yùn)行期運(yùn)行階段，同一水力單元有2臺(tái)機(jī)組發(fā)電，其機(jī)組的工況變化要多于調(diào)試階段。如果要求機(jī)組從一種運(yùn)行工況進(jìn)入另一種運(yùn)行工況時(shí)，要等待調(diào)壓室涌浪穩(wěn)定后再進(jìn)行工況調(diào)整，則可能因等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而影響機(jī)組運(yùn)行的靈活性。同時(shí)由于投產(chǎn)的機(jī)組臺(tái)數(shù)不多，可調(diào)用的機(jī)組臺(tái)數(shù)有限，對(duì)電網(wǎng)需求的響應(yīng)不夠靈活。而引水系統(tǒng)尚未經(jīng)歷各種可能工況的考驗(yàn)，須根據(jù)從嚴(yán)管理的原則制定引水發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行要求。因此本章計(jì)算的主要目的是按照初期運(yùn)行中可能出現(xiàn)的工況，制定相對(duì)合理的調(diào)壓室涌浪穩(wěn)定指標(biāo)，并提出機(jī)組從一種運(yùn)行工況轉(zhuǎn)換到另一種運(yùn)行工況至相對(duì)于調(diào)壓室涌浪穩(wěn)定指標(biāo)的恢復(fù)時(shí)間要求。計(jì)算過(guò)程中，正常增減負(fù)荷導(dǎo)葉開(kāi)啟或關(guān)閉全行程總時(shí)間采用150s計(jì)算，機(jī)組甩負(fù)荷導(dǎo)葉關(guān)閉全行程總時(shí)間全部采用13s計(jì)算。

初期運(yùn)行階段機(jī)組運(yùn)行方式的基本要求為：

（1）如果同一水力單元內(nèi)一次增或減負(fù)荷后，需等待調(diào)壓室涌浪總振幅小于30m后，方能進(jìn)行下一個(gè)增或減負(fù)荷操作；

（2）機(jī)組甩負(fù)荷工況的原則同上。

3.2 初期運(yùn)行階段機(jī)組運(yùn)行方式要求

3.2.1 開(kāi)機(jī)增負(fù)荷的運(yùn)行要求

開(kāi)機(jī)增負(fù)荷過(guò)程中，2臺(tái)機(jī)不允許同時(shí)增負(fù)荷。根據(jù)初期運(yùn)行階段機(jī)組運(yùn)行方式的基本原則和調(diào)壓室水位波動(dòng)分析的計(jì)算結(jié)果，開(kāi)機(jī)增負(fù)荷工況所需的間隔時(shí)間分別如表3所示。

表3 初期運(yùn)行階段連續(xù)增負(fù)荷工況間隔時(shí)間匯總表

3.2.2 正常運(yùn)行增減負(fù)荷的運(yùn)行要求

根據(jù)初期運(yùn)行階段的機(jī)組運(yùn)行基本原則和調(diào)壓室水位波動(dòng)分析的計(jì)算結(jié)果，初期運(yùn)行階段正常增減負(fù)荷的運(yùn)行要求如下：

除開(kāi)機(jī)連續(xù)增負(fù)荷工況之外，對(duì)于其他正常增減負(fù)荷工況，第1次負(fù)荷變量超過(guò)300MW的情況，按調(diào)壓室涌浪總振幅小于30m后，方能進(jìn)行下一個(gè)操作進(jìn)行控制；對(duì)于第1次負(fù)荷變量不大于300MW的情況，對(duì)第2次增減負(fù)荷量時(shí)間基本沒(méi)有限制，具體如表4所示。

表4 初期運(yùn)行階段正常增、減負(fù)荷工況間隔時(shí)間匯總表單位：min

3.2.3 事故甩負(fù)荷后的運(yùn)行要求

對(duì)于事故甩負(fù)荷工況，當(dāng)甩負(fù)荷容量超過(guò)300MW的情況，按調(diào)壓室涌浪總振幅小于30m后，才能進(jìn)行后續(xù)增負(fù)荷操作進(jìn)行控制；對(duì)于甩負(fù)荷容量不大于300MW的情況，后續(xù)增負(fù)荷操作時(shí)間沒(méi)有限制，具體如表5所示。

表5 初期運(yùn)行階段甩負(fù)荷工況間隔時(shí)間匯總表單位：min

3.2.4 其他要求

（1）機(jī)組操作連續(xù)第2次動(dòng)作結(jié)束后，將按照調(diào)壓室涌浪波動(dòng)幅度不大于30m來(lái)確定第3次及以后動(dòng)作的間隔時(shí)間；

（2）一次調(diào)頻引起的負(fù)荷波動(dòng)可不受上述控制；

（3）以上機(jī)組運(yùn)行控制條件對(duì)應(yīng)上、下游水庫(kù)不同水位無(wú)變化。

4 結(jié)語(yǔ)

本文按照該電站引水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安全控制要求，通過(guò)分析機(jī)組在動(dòng)水調(diào)試階段的運(yùn)行要求和運(yùn)行初期的運(yùn)行要求著手，在滿足安全要求的前提下，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算提出了動(dòng)水階段和運(yùn)行初期各工況下的運(yùn)行要求，為電站轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行階段提供理論基礎(chǔ)，后期還應(yīng)在初期運(yùn)行階段積累的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步優(yōu)化本文所提出的運(yùn)行要求，在保證電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，增加電站機(jī)組運(yùn)行的靈活性和方式安排的合理性。