《抽水蓄能電站水力過渡過程計算分析導則》

ICS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

計算分析導則

CalculationandAnalysisGuideforHydraulicTransientofPumped

StoragePowerStations

（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

目次

1范圍...................................................................................................................................................3

2規(guī)范性引用文件...............................................................................................................................3

3術語和定義.......................................................................................................................................3

4基本規(guī)定...........................................................................................................................................4

5計算控制值.......................................................................................................................................5

6計算工況...........................................................................................................................................6

7計算與分析.......................................................................................................................................6

8調(diào)節(jié)保證設計值選取.......................................................................................................................7

附錄A：........................................................................................................................................................8

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）...................................................8

附錄B......................................................................................................................................................10

水力過渡過程小波動計算工況選擇參考表.........................................................................................10

附錄C......................................................................................................................................................11

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）.....................................................11

I

II

抽水蓄能電站水力過渡過程計算分析導則

1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、計算與分析和設計值的選取等應遵循的一般原則。

本標準適用于新建、改建和擴建的抽水蓄能電站。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。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)電電動機基本技術條件

NB/T35021水電站調(diào)壓室設計規(guī)范

NB/T35056水電站壓力鋼管設計規(guī)范

NB/T35080水電站氣墊式調(diào)壓室設計規(guī)范

3術語和定義

下列術語和定義適用于本標準。

3.1

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)轉換到另一穩(wěn)定運行狀態(tài)隨時間變化的暫態(tài)過

程。

3.2

調(diào)節(jié)保證設計regulationguaranteedesign

結合水電站安全運行基本要求，以工程的技術經(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)及相應的機組運行條件。

3.3

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。

3.4

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

3.5

水力過渡過程設計值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計參數(shù)，并應滿足的水力過

渡過程限制性參數(shù)，簡稱設計值。

3.6

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成，應

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。

3.7

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。

3.8

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。

3.9

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。

4基本規(guī)定

4.1水力過渡過程計算應遵循確保安全、經(jīng)濟合理的原則。

4.2預可行性研究階段，應根據(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)保證設計初步成果，并對小波動調(diào)節(jié)品質作初步評估。

4.3可行性研究階段，應首先結合輸水發(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)保證設計值及相應的電站運行操作規(guī)則，

并評價其運行穩(wěn)定性。

4.4招標與施工詳圖階段，應根據(jù)確定的輸水系統(tǒng)參數(shù)和水輪發(fā)電機組特性復核調(diào)節(jié)保證設

計成果。

4.5電站建設調(diào)試階段，應配合真機甩負荷試驗進行水力過渡過程計算。

4.6輸水發(fā)電系統(tǒng)管徑、長度、機組轉動慣量、機組特性等重要參數(shù)有變化時，應對水力過

渡過程計算成果進行復核。

4.7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)。

4

4.8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葉直線關閉

規(guī)律進行計算。

5計算控制值

5.1大波動計算控制值

5.1.1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%應做技術經(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。

5.1.2機組甩負荷時，尾水管內(nèi)的最小壓力計算控制值應滿足下列要求：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。

5.1.3機組甩負荷導葉正常關閉時，最大轉速升高率計算控制值宜小于45%。

5.1.4輸水系統(tǒng)建筑物過渡過程計算控制值應滿足下列要求：

a)有壓輸水系統(tǒng)全線各斷面最高點處的最小壓力不應小于0.02MPa。

b)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小于2.0m，調(diào)壓室底板應留有不小于1.0m的安

全水深。

c)氣墊式調(diào)壓室的安全水深不應小于1.5m。

5.2小波動計算控制值

5.2.1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)Tw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24Tw、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。

5.2.2小波動過渡過程計算宜按單機孤網(wǎng)運行模式進行。

5.3水力干擾計算控制值

水力干擾過渡過程主要評價指標應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)與相應的允許過載時間應滿足GB/T20834《發(fā)電電

動機基本技術條件》的規(guī)定，且達到允許過載時間的對應次數(shù)平均每年不應超過2次。

5

6計算工況

6.1大波動過渡過程計算工況應根據(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。

6.2小波動過渡過程計算工況宜參照附錄B選取。

6.3同一水力單元有多臺機組時應進行水力干擾過渡過程計算，工況選擇宜參照附錄C選取。

7計算與分析

7.1基本資料

水力過渡過程計算前，應準備以下基本資料：

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)壓室結構圖，閘

門井及通氣孔的結構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、轉動慣量、額定轉速、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葉開度的關系曲線。

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)電機相關參數(shù)

等。

7.2計算分析

7.2.1過渡過程計算應根據(jù)工程經(jīng)驗，進行導葉關閉規(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閉規(guī)律。

7.2.2應對機組GD2進行敏感性分析計算。

7.2.3應對調(diào)壓井、閘門井孔口尺寸進行敏感性分析。

7.3計算成果

7.3.1大波動過渡過程計算成果應包括以下主要參數(shù)（不限于）：

a）推薦的導葉關閉規(guī)律；

b）推薦的機組轉動慣量；

6

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）對應控制工況的壓力、轉速變化曲線。

7.3.2小波動計算成果應包括以下主要參數(shù)：

a）推薦的調(diào)速器參數(shù)；

b）調(diào)壓室（若設）水位波動變化曲線，機組轉速變化曲線，以及轉速進入電網(wǎng)頻率波動

帶寬的調(diào)節(jié)時間、最大轉速偏差、轉速的衰減度、轉速的超調(diào)量、振蕩次數(shù)等指標；

c）根據(jù)等相關標準文件，判斷整個引水發(fā)電系統(tǒng)的小波動調(diào)節(jié)品質，給出明確的結論和

建議。

7.3.3水力干擾計算成果應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，并應根據(jù)《水輪發(fā)電機基本技術條件》（GB/T7894）等規(guī)范和機組招標技術

合同等相關文件，判斷機組的水力干擾的安全穩(wěn)定性，給出明確的結論建議。

8調(diào)節(jié)保證設計值選取

8.1調(diào)節(jié)保證設計值，應根據(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。

8.2機組蝸殼進口最大壓力調(diào)節(jié)保證設計值，應在計算值的基礎上，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，可適當降低或不考慮計算誤差。

8.3機組尾水管進口最小壓力調(diào)節(jié)保證設計值，應在計算值的基礎上，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。

8.4機組尾水管最大壓力調(diào)節(jié)保證設計值，應在計算值的基礎上，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。

8.5輸水系統(tǒng)建筑物調(diào)節(jié)保證設計值應滿足NB/T35021《水電站調(diào)壓室設計規(guī)范》和NB/T

35056《水電站壓力鋼管設計規(guī)范》相關設計要求。

7

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蝸殼最大內(nèi)水壓

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，

力/尾水管最小內(nèi)

突甩負荷，導葉正常關閉

水壓力

T2蝸殼最大內(nèi)水壓

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，

力/尾水管最小內(nèi)

突甩負荷，導葉一關一拒

水壓力

T3蝸殼最大內(nèi)水壓

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，

力/尾水管最小內(nèi)

突甩負荷，導葉全拒

水壓力

T4蝸殼最大內(nèi)水壓

額定水頭，兩臺機額定出力運行，突甩負荷，導葉正常關閉力/尾水管最小內(nèi)

水壓力

T5蝸殼最大內(nèi)水壓

額定水頭，兩臺機額定出力運行，突甩負荷，導葉正常一關一拒力/尾水管最小內(nèi)

水壓力/最高轉速

T6蝸殼最大內(nèi)水壓

額定水頭，兩臺機額定出力運行，突甩負荷，導葉全拒力/尾水管最小內(nèi)

水壓力/最高轉速

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，上平段末最小內(nèi)

突甩負荷，導葉正常關閉水壓力

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，上平段末最小內(nèi)

突甩負荷，導葉一關一拒水壓力

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，上平段末最小內(nèi)

突甩負荷，導葉全拒水壓力

上庫正常蓄水位，下庫死水位，兩臺機啟動，增至滿負荷，在流入上閘門井最高涌波

T10游閘門井流量最大時兩臺機突甩負荷，導葉正常關閉

上庫正常蓄水位，下庫死水位，兩臺機啟動，增至滿負荷，在流入上蝸殼最大壓力/調(diào)

T11

游調(diào)壓室流量最大時兩臺機突甩負荷，導葉正常關閉壓井最高涌波

上庫正常蓄水位，下庫死水位，兩臺機啟動，增至滿負荷，在流出下調(diào)壓室最低涌浪

T12游調(diào)壓室流量最大時突甩負荷，導葉正常關閉

上庫正常蓄水位，下庫死水位，兩臺機啟動，增至滿負荷，在流出下閘門井最低涌浪

T13游閘門井流量最大時突甩負荷，導葉正常關閉

上庫死水位，下庫正常蓄水位，一臺機最大負荷運行，另一臺機從空上平段末最小內(nèi)

T14

載增至最大負荷水壓力

上庫正常蓄水位，下庫死水位，一臺機額定負荷運行，另一臺機從空上游調(diào)壓室/閘門

T15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，兩臺機突井最高涌波水位

甩負荷，導葉正常關閉

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，導上游調(diào)壓室/閘門

T16葉正常關閉，在流出上游調(diào)壓室/閘門井流量最大時刻，一臺機從空載井最低涌波水位

增至最大出力

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，在下游調(diào)壓室/閘門

T17

流入下游調(diào)壓室/閘門井流量最大時刻，一臺機從空載增至最大出力井最高涌波水位

上庫正常蓄水位，下庫死水位，一臺機額定出力運行，另外一臺機增下游調(diào)壓室/閘門

T18

至額定負荷，在流出下游調(diào)壓室/閘門井流量最大時刻，兩臺機突甩負井最低涌波水位

8

荷，導葉正常關閉

上庫正常蓄水位，下庫死水位，最大揚程，兩臺水泵抽水斷電，導葉引調(diào)最高涌波

P1緊急關閉

上庫正常蓄水位，下庫死水位，最大揚程，兩臺水泵抽水斷電，導葉

P2一關一拒

上庫正常蓄水位，下庫死水位，最大揚程，兩臺水泵抽水斷電，導葉尾水洞最小壓力

P3全拒

尾水管最高壓力/

上庫死水位，下庫正常蓄水位，最小揚程，兩臺水泵抽水，流量最大

尾調(diào)及尾閘最高

P4時，兩臺機同時斷電，導葉全關

涌浪

上游調(diào)壓井最低

上庫死水位，下庫正常蓄水位，最小揚程，兩臺水泵同時啟動抽水，

涌波、下游調(diào)壓井

P5當流出上游調(diào)壓井流量最大時，兩臺機同時斷電，導葉全拒

最高涌波

上游調(diào)壓井最低

上庫死水位，下庫正常蓄水位，最小揚程，兩臺機同時啟動抽水在

,涌波、下游調(diào)壓井

P6流出上游調(diào)壓室流量最大時抽水斷電，導葉同時緊急關閉

最高涌波

上庫死水位，下庫正常蓄水位，兩臺機抽水啟動,在流入下游調(diào)壓室下游調(diào)壓井最高

P7

流量最大時抽水斷電，導葉同時緊急關閉涌波

上庫死水位，下庫正常蓄水位，兩臺機抽水啟動,在流入下游調(diào)壓室下游調(diào)壓井最高

P8

流量最大時抽水斷電，導葉全拒涌波

上庫死水位，下庫正常蓄水位，兩臺機抽水啟動,在流出上游閘門井上游閘門井最低

P9

流量最大時抽水斷電，導葉同時緊急關閉