抽水蓄能電站水力過渡過程計算分析導(dǎo)則

ICS號中國標準文獻分類號T/CECICS號中國標準文獻分類號中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準T/CECXXXX-XXXX抽水蓄能電站水力過渡過程

計算分析導(dǎo)則?CalculationandAnalysisGuideforHydraulicTransientofPumpedStoragePowerStations（征求意見討論稿）xxxx-XX-XX發(fā)布xxxx-XX-XX實施中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布附錄B（資料性附錄）水力過渡過程小波動計算工況選擇參考表工況編號說明計算目的XI最小水頭空載突增5%負荷擾動X2最小水頭空載突增10%負荷擾動X3最小水頭滿負荷突減5%負荷擾動X4最小水頭滿負荷突減10%負荷擾動X5額定水頭空載突增5%負荷擾動X6額定水頭空載突增10%負荷擾動X7額定水頭滿負荷突減5%負荷擾動X8額定水頭滿負荷突減10%負荷擾動X9最大水頭空載突增5%負荷擾動X10最大水頭空載突增10%負荷擾動XII最大水頭滿負荷突減5%負荷擾動X12最大水頭滿負荷突減10%負荷擾動附錄c（資料性附錄）水力過渡過程水力干擾計算工況選擇參考表（一洞兩機布置）工況編號說明計算目的GRT1最大水頭，兩臺機額定功率運行，一臺機突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉GRT2額定水頭，兩臺機額定功率運行，一臺機突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉GRT3最小水頭，兩臺機滿功率運行，一臺機突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉GRT4最大水頭，一臺機額定功率運行，一臺機增至滿負荷GRT5額定水頭，一臺機額定功率運行，一臺機增至滿負荷GRT6額定水頭，兩臺機額定功率運行，一臺機突甩負荷，導(dǎo)葉拒動—1—刖百本標準根據(jù)《中電聯(lián)抽水蓄能標準化技術(shù)委員會關(guān)于下達2018年第一批中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準制訂計劃的通知》（抽蓄標準［2017）3號）的要求編制。本標準編寫格式和規(guī)則符合GB/T1.1-2009《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫》的規(guī)定。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標準由中國電力企業(yè)聯(lián)合會抽水蓄能標準化技術(shù)委員會提出并歸口。本標準主要起草單位：本標準參編單位：本標準主要起草人：本標準在執(zhí)行過程中的意見或建議反饋至中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準化管理中心（北京市西城區(qū)白廣路二條一號，100761）。本標準于XX年XX月XX日首次發(fā)布。本標準根據(jù)《中電聯(lián)抽水蓄能標準化技術(shù)委員會關(guān)于下達2018年第一批中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準制訂計劃的通知》（抽蓄標準［2017）3號）的要求編制。本標準編寫格式和規(guī)則符合GB/T1.1-2009《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫》的規(guī)定。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標準由中國電力企業(yè)聯(lián)合會抽水蓄能標準化技術(shù)委員會提出并歸口。本標準主要起草單位：本標準參編單位：本標準主要起草人：本標準在執(zhí)行過程中的意見或建議反饋至中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準化管理中心（北京市西城區(qū)白廣路二條一號，100761）。本標準于XX年XX月XX日首次發(fā)布。本標準根據(jù)《中電聯(lián)抽水蓄能標準化技術(shù)委員會關(guān)于下達2018年第一批中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準制訂計劃的通知》（抽蓄標準［2017）3號）的要求編制。本標準編寫格式和規(guī)則符合GB/T1.1-2009《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫》的規(guī)定。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標準由中國電力企業(yè)聯(lián)合會抽水蓄能標準化技術(shù)委員會提出并歸口。本標準主要起草單位：本標準參編單位：本標準主要起草人：本標準在執(zhí)行過程中的意見或建議反饋至中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準化管理中心（北京市西城區(qū)白廣路二條一號，100761）。本標準于XX年XX月XX日首次發(fā)布。TOC\o"1-5"\h\z范圍2\o"CurrentDocument"規(guī)范性引用文件2術(shù)語和定義2基本規(guī)定3計算控制值4計算工況5計算與分析5調(diào)節(jié)保證設(shè)計值選取6附錄A：7水力過渡過程大波動計算典型工況選擇參考表（一洞兩機布置）7附錄B 9水力過渡過程小波動計算工況選擇參考表9附錄C 10水力過渡過程水力干擾計算工況選擇參考表（一洞兩機布置）10抽水蓄能電站水力過渡過程計算分析導(dǎo)則范圍本標準規(guī)定了抽水蓄能電站（以下簡稱蓄能電站）水力過渡過程的計算控制值、計算工況、計算與分析和設(shè)計值的選取等應(yīng)遵循的一般原則。本標準適用于新建、改建和擴建的抽水蓄能電站。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改單）適用于本文件。GB/T20834發(fā)電電動機基本技術(shù)條件NB/T35021水電站調(diào)壓室設(shè)計規(guī)范NB/T35056水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范NB/T35080水電站氣墊式調(diào)壓室設(shè)計規(guī)范術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本標準。水力過渡過程hydraulictransientofhydropowerstation抽水/發(fā)電輸水系統(tǒng)從某一穩(wěn)定運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一穩(wěn)定運行狀態(tài)隨時間變化的暫態(tài)過程。調(diào)節(jié)保證設(shè)計regulationguaranteedesign結(jié)合水電站安全運行基本要求，以工程的技術(shù)經(jīng)濟合理為目標，通過水力過渡過程計算與分析研究，提出并確定輸水發(fā)電系統(tǒng)水力過渡過程控制性參數(shù)及相應(yīng)的機組運行條件。水力過渡過程計算控制值hydraulictransientcalculationcontrolvalues根據(jù)機組在電網(wǎng)中的作用，結(jié)合工程布置特點和類似工程實踐，在計算之前確定的水力過渡過程計算限制性參數(shù)，簡稱計算控制值。水力過渡過程計算值hydraulictransientcalculationvalues由計算得出的輸水發(fā)電系統(tǒng)水力過渡過程參數(shù)值，簡稱計算值。3.5水力過渡過程設(shè)計值regulationguaranteedesignvalues依據(jù)選定工況的水力過渡過程計算值，進行修正后確定的設(shè)計參數(shù)，并應(yīng)滿足的水力過渡過程限制性參數(shù)，簡稱設(shè)計值。水力過渡過程計算工況operatingconditionofcalculation由輸水系統(tǒng)水力過渡過程前的初始邊界條件、擾動和（或）機組運行操作方式構(gòu)成，應(yīng)根據(jù)水電站輸水發(fā)電系統(tǒng)布置、機組型式和參數(shù)、主接線型式、電站接入電力系統(tǒng)方式等擬定，簡稱計算工況。小波動smallfluctuation機組突增或突減不超過10%額定負荷時引起的輸水系統(tǒng)水力過渡過程。大波動largefluctuation機組增減超過10%負荷或突甩全部負荷及其組合時引起的輸水系統(tǒng)水力過渡過程。水力干擾hydraulicdisturbance同一輸水單元中部分機組增減負荷或突甩全部負荷，或機組相繼增減全部負荷時引起的輸水系統(tǒng)水力過渡過程。基本規(guī)定水力過渡過程計算應(yīng)遵循確保安全、經(jīng)濟合理的原則。預(yù)可行性研究階段，應(yīng)根據(jù)初步擬定的機組參數(shù)和輸水建筑物參數(shù)等，針對大波動工況提出水電站調(diào)節(jié)保證設(shè)計初步成果，并對小波動調(diào)節(jié)品質(zhì)作初步評估?？尚行匝芯侩A段，應(yīng)首先結(jié)合輸水發(fā)電系統(tǒng)水力過渡過程計算成果，對機組參數(shù)、輸水系統(tǒng)布置及各個建筑物體型、尺寸等進行技術(shù)經(jīng)濟比選與優(yōu)化。根據(jù)選定的機組參數(shù)、輸水建筑物參數(shù)、主接線型式及接入系統(tǒng)方式等提出調(diào)節(jié)保證設(shè)計值及相應(yīng)的電站運行操作規(guī)則,并評價其運行穩(wěn)定性。招標與施工詳圖階段，應(yīng)根據(jù)確定的輸水系統(tǒng)參數(shù)和水輪發(fā)電機組特性復(fù)核調(diào)節(jié)保證設(shè)計成果。電站建設(shè)調(diào)試階段，應(yīng)配合真機甩負荷試驗進行水力過渡過程計算。輸水發(fā)電系統(tǒng)管徑、長度、機組轉(zhuǎn)動慣量、機組特性等重要參數(shù)有變化時，應(yīng)對水力過渡過程計算成果進行復(fù)核。進水閥不宜參與輸水發(fā)電系統(tǒng)水力過渡過程調(diào)節(jié)。在取得蓄能電站采用的水泵水輪機模型特性曲線前，水力過渡過程宜采用導(dǎo)葉直線關(guān)閉規(guī)律進行計算。計算控制值大波動計算控制值機組甩負荷的蝸殼最大壓力升高率計算控制值宜小于30%,大于30%應(yīng)做技術(shù)經(jīng)濟比選。蝸殼壓力上升率的基準值規(guī)定為上游正常蓄水位與機組安裝高程之差。機組甩負荷時，尾水管內(nèi)的最小壓力計算控制值應(yīng)滿足下列要求：在2%?3.5%凈水頭的壓力脈動、5%?10%壓力下降的計算誤差和海拔高程修正的情況下，尾水管最小壓力不宜小于-0.08MPa。機組甩負荷導(dǎo)葉正常關(guān)閉時，最大轉(zhuǎn)速升高率計算控制值宜小于45%。輸水系統(tǒng)建筑物過渡過程計算控制值應(yīng)滿足下列要求：a）有壓輸水系統(tǒng)全線各斷面最高點處的最小壓力不應(yīng)小于0.02MPaob）調(diào)壓室最高涌波水位以上的安全超高不宜小于1.0m。調(diào)壓室最低涌波水位與調(diào)壓室處壓力水道頂部之間的安全高度不應(yīng)小于2.0m,調(diào)壓室底板應(yīng)留有不小于1.0m的安全水深。c）氣墊式調(diào)壓室的安全水深不應(yīng)小于1.5m。小波動計算控制值小波動過渡過程宜按無調(diào)壓室和有調(diào)壓室的情況進行調(diào)節(jié)品質(zhì)評價，評價標準宜滿足下列要求：a）對無調(diào)壓室水電站，有壓管道系統(tǒng),，值不宜大于4s,進入允許頻率變化帶寬的調(diào)節(jié)時間不宜大于241、衰減度宜大于80%、超調(diào)量宜小于10%、振蕩次數(shù)不大于2次。允許頻率變化帶寬應(yīng)根據(jù)電站的運行方式確定。b）對有調(diào)壓室水電站，機組頻率的變化過程分為主波和尾波，主波應(yīng)滿足無調(diào)壓室的評價標準要求，尾波進入允許頻率變化帶寬的調(diào)節(jié)時間不宜大于調(diào)壓室水位波動周期的一半。小波動過渡過程計算宜按單機孤網(wǎng)運行模式進行。水力干擾計算控制值水力干擾過渡過程主要評價指標應(yīng)包括功率擺動幅值及過載持續(xù)時間。功率擺動主要表現(xiàn)為電流隨時間的變化，定子過電流倍數(shù)與相應(yīng)的允許過載時間應(yīng)滿足GB/T20834《發(fā)電電動機基本技術(shù)條件》的規(guī)定，且達到允許過載時間的對應(yīng)次數(shù)平均每年不應(yīng)超過2次。計算工況大波動過渡過程計算工況應(yīng)根據(jù)蓄能電站輸水發(fā)電系統(tǒng)布置、電氣主接線的連接方式等條件確定，大波動過渡過程計算工況宜參照附錄A選取。小波動過渡過程計算工況宜參照附錄B選取。同一水力單元有多臺機組時應(yīng)進行水力干擾過渡過程計算，工況選擇宜參照附錄C選取。計算與分析基本資料水力過渡過程計算前，應(yīng)準備以下基本資料：a）工程概況，宜包括工程簡要介紹、樞紐布置、工程規(guī)模及主要特點；蓄能電站在電力系統(tǒng)中所占規(guī)模及在系統(tǒng)中的作用與地位。b）水位參數(shù)，宜包括上、下水庫的校核洪水位、設(shè)計洪水位、正常蓄水位、死水位。c）水頭參數(shù)，宜包括最大水頭、額定水頭和最小水頭。d）輸水系統(tǒng)資料，宜包括輸水系統(tǒng)的平面布置圖、沿管線縱剖面圖，以及水道的斷面型式、尺寸等參數(shù)；隧洞和管道的襯砌方式、材料及糙率系數(shù)；進/出水口、引水隧洞、岔管、壓力鋼管、漸變段、轉(zhuǎn)彎段、尾水隧洞等體型參數(shù)及局部水頭損失系數(shù)；調(diào)壓室結(jié)構(gòu)圖，閘門井及通氣孔的結(jié)構(gòu)尺寸及水頭損失系數(shù)等。e）機組參數(shù)，宜包括機組單機容量、轉(zhuǎn)動慣量、額定轉(zhuǎn)速、機組安裝高程；水輪機工況額定功率、額定流量、額定效率；水泵工況最大最小揚程、流量、入力、效率；水泵水輪機轉(zhuǎn)輪進口直徑、出口直徑；水泵水輪機蝸殼和尾水管的單線圖，導(dǎo)葉高度等。f）機組特性曲線宜包括水泵水輪機全特性曲線、飛逸特性曲線、模型綜合特性曲線；水泵水輪機接力器行程和導(dǎo)葉開度的關(guān)系曲線。g）電氣資料宜包括水電站的電氣主接線的連接方式，電網(wǎng)自調(diào)節(jié)能力，發(fā)電機相關(guān)參數(shù)等。計算分析過渡過程計算應(yīng)根據(jù)工程經(jīng)驗，進行導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化分析。在可行性研究階段，水輪機工況宜采用一段關(guān)閉規(guī)律。應(yīng)對機組GD2進行敏感性分析計算。應(yīng)對調(diào)壓井、閘門井孔口尺寸進行敏感性分析。.3計算成果大波動過渡過程計算成果應(yīng)包括以下主要參數(shù)（不限于）：a）推薦的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律；b）推薦的機組轉(zhuǎn)動慣量；c）機組蝸殼進口的最大、最小內(nèi)水壓力；d）尾水管進口斷面的最大、最小內(nèi)水壓力；e）尾水管出口斷面最大內(nèi)水壓力；f）上游壓力引水道沿管線最大、最小內(nèi)水壓力，下游尾水道沿管線最大、最小內(nèi)水壓力、壓力管道上彎段最小內(nèi)水壓力；g）機組最大轉(zhuǎn)速上升率；h）調(diào)壓室最高、最低涌波水位及底板向下、向上最大壓差；i）上、下游閘門井最高、最低涌波水位；j）對應(yīng)控制工況的壓力、轉(zhuǎn)速變化曲線。小波動計算成果應(yīng)包括以下主要參數(shù)：a）推薦的調(diào)速器參數(shù)；b）調(diào)壓室（若設(shè)）水位波動變化曲線，機組轉(zhuǎn)速變化曲線，以及轉(zhuǎn)速進入電網(wǎng)頻率波動帶寬的調(diào)節(jié)時間、最大轉(zhuǎn)速偏差、轉(zhuǎn)速的衰減度、轉(zhuǎn)速的超調(diào)量、振蕩次數(shù)等指標；c）根據(jù)等相關(guān)標準文件，判斷整個引水發(fā)電系統(tǒng)的小波動調(diào)節(jié)品質(zhì)，給出明確的結(jié)論和建議。水力干擾計算成果應(yīng)明確給出被干擾機組出力變化過程，以及出力振蕩最大、最小幅值以及持續(xù)時間，并應(yīng)根據(jù)《水輪發(fā)電機基本技術(shù)條件》（GB/T7894）等規(guī)范和機組招標技術(shù)合同等相關(guān)文件，判斷機組的水力干擾的安全穩(wěn)定性，給出明確的結(jié)論建議。調(diào)節(jié)保證設(shè)計值選取調(diào)節(jié)保證設(shè)計值，應(yīng)根據(jù)工程特點，并參考類似工程經(jīng)驗，對計算值進行修正后確定。機組蝸殼進口最大壓力調(diào)節(jié)保證設(shè)計值，應(yīng)在計算值的基礎(chǔ)上，按甩負荷前凈水頭的5%?7%的壓力脈動和壓力上升值5%?10%的計算誤差修正。如果已取得實際采用的水泵水輪機模型特性曲線，可適當(dāng)降低或不考慮計算誤差。機組尾水管進口最小壓力調(diào)節(jié)保證設(shè)計值，應(yīng)在計算值的基礎(chǔ)上，按甩負荷前凈水頭的2%?3.5%的壓力脈動和5%?10%壓力下降值的計算誤差修正。機組尾水管最大壓力調(diào)節(jié)保證設(shè)計值，應(yīng)在計算值的基礎(chǔ)上，按甩負荷前凈水頭2%?3.5%的壓力脈動和5%?10%壓力上升值的計算誤差修正。輸水系統(tǒng)建筑物調(diào)節(jié)保證設(shè)計值應(yīng)滿足NB/T35021《水電站調(diào)壓室設(shè)計規(guī)范》和NB/T35056《水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范》相關(guān)設(shè)計要求。附錄A：（資料性附錄）水力過渡過程大波動計算典型工況選擇參考表（一洞兩機布置）工況編號說明計算目的T1上庫正常蓄水位，下庫死水位，最大毛水頭工況兩臺機額定出力運行，突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉蝸殼最大內(nèi)水壓力/尾水管最小內(nèi)水壓力T2上庫正常蓄水位，下庫死水位，最大毛水頭工況兩臺機額定出力運行，突甩負荷，導(dǎo)葉一關(guān)一拒蝸殼最大內(nèi)水壓力/尾水管最小內(nèi)水壓力T3上庫正常蓄水位，下庫死水位，最大毛水頭工況兩臺機額定出力運行，突甩負荷，導(dǎo)葉全拒蝸殼最大內(nèi)水壓力/尾水管最小內(nèi)水壓力T4額定水頭，兩臺機額定出力運行，突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉蝸殼最大內(nèi)水壓力/尾水管最小內(nèi)水壓力T5額定水頭，兩臺機額定出力運行，突甩負荷，導(dǎo)葉正常一關(guān)一拒蝸殼最大內(nèi)水壓力/尾水管最小內(nèi)水壓力/最rWj轉(zhuǎn)速T6額定水頭，兩臺機額定出力運行，突甩負荷，導(dǎo)葉全拒蝸殼最大內(nèi)水壓力/尾水管最小內(nèi)水壓力/最iWj轉(zhuǎn)速T7上庫死水位，下庫正常畜水位，最小毛水頭工況兩臺機最大出力運行，突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉上平段末最小內(nèi)水壓力T8上庫死水位，下庫正常畜水位，最小毛水頭工況兩臺機最大出力運行，突甩負荷，導(dǎo)葉一關(guān)一拒上平段末最小內(nèi)水壓力T9上庫死水位，下庫正常畜水位，最小毛水頭工況兩臺機最大出力運行，突甩負荷，導(dǎo)葉全拒上平段末最小內(nèi)水壓力T10上庫正常蓄水位，下庫死水位，兩臺機啟動，增至滿負荷，在流入上游閘門井流量最大時兩臺機突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉閘門井最高涌波T11上庫正常蓄水位，下庫死水位，兩臺機啟動，增至滿負荷，在流入上游調(diào)壓室流量最大時兩臺機突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉蝸殼最大壓力/調(diào)壓井最高涌波T12上庫正常蓄水位，下庫死水位，兩臺機啟動，增至滿負荷，在流出下游調(diào)壓室流量最大時突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉調(diào)壓室最低涌浪T13上庫正常畜水位，下庫死水位，兩臺機啟動，增至滿負荷，在流出下游閘門井流量最大時突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉閘門井最低涌浪T14上庫死水位，下庫正常蓄水位，一臺機最大負荷運行，另一臺機從空載增至最大負荷上平段末最小內(nèi)水壓力T15上庫正常蓄水位，下庫死水位，一臺機額定負荷運行，另一臺機從空載增至額定負荷，在流入上游調(diào)壓室/閘門井流量最大時刻，兩臺機突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉上游調(diào)壓室/閘門井最高涌波水位T16上庫死水位，下庫正常蓄水位，兩臺機最大出力運行，突甩負荷，導(dǎo)葉正常關(guān)閉，在流出上游調(diào)壓室/閘門井流量最大時刻，一臺機從空載增至最大出力上游調(diào)壓室/閘門井最低涌波水位T17上庫死水位，下庫正常蓄水