高水頭抽水蓄能電站一洞四機(jī)同時甩負(fù)荷技術(shù)

文 | 陳泓宇

特約欄目主編 | 陳泓宇（1975—），碩士，曾先后獲得南方電網(wǎng)2014～2016年度表揚(yáng)立功二等功、南方電網(wǎng)超高壓輸變電公司“勞動模范”、南方電網(wǎng)公司“在崗培訓(xùn)優(yōu)秀師傅”、調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司“十大杰出青年”。主持的技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目《三維建模在抽水蓄能電站管路及電纜橋架上的應(yīng)用》獲得南方電網(wǎng)職工技術(shù)創(chuàng)新成果金獎。長期從事水電廠機(jī)電建設(shè)與運(yùn)維技術(shù)管理工作，2012年至今，作為清遠(yuǎn)抽水蓄能電站機(jī)電建設(shè)的主要負(fù)責(zé)人之一，電站水庫蓄水、水道充水、高壓設(shè)備充電、機(jī)組考核試運(yùn)行等均一次成功，在世界上首次成功開展了抽水蓄能電站四機(jī)同時甩負(fù)荷試驗(yàn)，工程質(zhì)量經(jīng)受住了嚴(yán)峻考驗(yàn)，創(chuàng)下了各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)均領(lǐng)先國內(nèi)先進(jìn)水平的良好成績，清遠(yuǎn)抽水蓄能電站獲得南方電網(wǎng)公司嘉獎令。

高水頭抽水蓄能電站一洞四機(jī)同時甩負(fù)荷技術(shù)

文 | 陳泓宇

近年來，隨著抽水蓄能電站的迅速發(fā)展，其過渡過程的研究越顯迫切。機(jī)組甩負(fù)荷過渡過程，比日常運(yùn)行工況要復(fù)雜得多。若轉(zhuǎn)速升高超過允許值，機(jī)組振動擺度會明顯加劇，機(jī)組轉(zhuǎn)動部件離心力增加,可能導(dǎo)致機(jī)組受損；壓力升高超過允許值，對機(jī)組頂蓋、蝸殼、壓力鋼管、進(jìn)水閥等過流部件均是嚴(yán)峻的考驗(yàn)；尾水管真空超標(biāo)，可能發(fā)生液柱分離，產(chǎn)生的反水錘輕則導(dǎo)致抬機(jī)等設(shè)備設(shè)施受損事故、嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)生水淹廠房事故。國內(nèi)外曾發(fā)生過多起因?yàn)樗ω?fù)荷過程中控制不當(dāng)而導(dǎo)致的嚴(yán)重事故。國內(nèi)浙江天荒坪、廣東惠州、福建仙游、山西西龍池、河南寶泉、湖北白蓮河、江蘇宜興和遼寧蒲石河等抽水蓄能電站，都先后開展了大容量機(jī)組雙機(jī)甩負(fù)荷試驗(yàn)，但對于高水頭大容量機(jī)組“三機(jī)甩負(fù)荷”“四機(jī)甩負(fù)荷”仍然沒有現(xiàn)場實(shí)踐先例。

清遠(yuǎn)抽水蓄能電站位于廣東省，電站總裝機(jī)容量4×320MW，由于該電站采用“一洞四機(jī)”供水、單回出線送出，發(fā)生四機(jī)甩負(fù)荷的幾率增加，過渡過程的復(fù)雜程度增強(qiáng)，迫切需要開展四臺機(jī)組甩負(fù)荷的研究及實(shí)踐，以保證電站的安全可靠運(yùn)行。同時，國內(nèi)部分新建抽水蓄能電站，如梅州抽水蓄能電站和陽江抽水蓄能電站等，也面臨類似亟待解決的問題。

本專題組織了6篇文章對蓄能電站多機(jī)組甩負(fù)荷過渡過程進(jìn)行分析研究，特別國際電工委員會（IEC）原委員、國際水電協(xié)會（IHA）原理事、國際水電協(xié)會抽水蓄能發(fā)電常設(shè)委員會原委員長、株式會社東芝能源事業(yè)本部首席技術(shù)總監(jiān)田中宏先生為本專題精心策劃了一篇《高水頭水泵水輪機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)》文章，針對高水頭抽水蓄能電站出現(xiàn)的高水頭水泵水輪機(jī)的動靜葉片干涉、水泵水輪機(jī)水泵啟動和調(diào)相運(yùn)行工況下的尾水管內(nèi)水流變動、水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的效率提高和低振動化等各種關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了詳細(xì)闡述，為多機(jī)同時甩負(fù)荷技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)。

同一高壓輸水系統(tǒng)四臺機(jī)組同時甩負(fù)荷試驗(yàn)在國內(nèi)外抽水蓄能電站都極為罕見，本專題以清遠(yuǎn)抽水蓄能電站為例，對一洞四機(jī)同時甩負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并對一洞多機(jī)布置形式應(yīng)注意的相關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行闡述。從清遠(yuǎn)蓄能電站“一洞四機(jī)”甩負(fù)荷研究可以看出，對于新建抽水蓄能電站，輸水系統(tǒng)采用“一洞二機(jī)”“一洞三機(jī)”和“一洞四機(jī)”的布置方式，從技術(shù)層面都是可行的。具體采用何種布置方式要進(jìn)行綜合評估，不僅要考慮調(diào)節(jié)保證計(jì)算成果滿足規(guī)范要求，還要考慮輸水發(fā)電系統(tǒng)地質(zhì)成洞條件、電站在電網(wǎng)中的地位、電站對年運(yùn)行小時數(shù)的要求以及電站在整個運(yùn)行生命周期內(nèi)的初期建設(shè)成本、后續(xù)運(yùn)維及檢修綜合成本最優(yōu)。

高水頭抽水蓄能電站一洞四機(jī)同時甩負(fù)荷技術(shù)對今后類似電站現(xiàn)場試驗(yàn)和工程建設(shè)提供借鑒和參考，清遠(yuǎn)抽水蓄能電站首次開展的“一洞四機(jī)”多工況現(xiàn)場甩負(fù)荷試驗(yàn)及其試驗(yàn)成果為該電站機(jī)組的今后生產(chǎn)運(yùn)行和新建抽水蓄能電站的設(shè)計(jì)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

特約欄目主編

陳泓宇