卡邦波水电站水-机联合过渡过程大波动研究.pdfVIP

第 11期 广东水利水电 NO．11 2014年 l1月 GUANGD0NG WATER RES0URCESAND HYDR0P0WER NOV．2014 卡邦波水 电站水 一机联合过渡过程大波动研究 冯径军 ，张 帆 (中国电建西北勘测设计研究院有限公司，西安 陕西 摘 要：以赞比亚的卡邦波水电站为例，根据引水发电系统的布置，建立包括 引水隧洞、水轮机、尾水调压洞、尾水隧 洞的数值计算模型 ，模拟在机组开机、停机、甩负荷等各工况下，整个引水系统建筑物各部位的压力、蜗壳末端最大压 力、机组转速上升以及尾水调压洞最高和最低涌浪；同时，论证了将尾水调压洞模拟为尾水调压室计算所得结果的可靠 性。通过水机电联合模拟，得到 了更可信的调节保证参数计算值。 关键词：大波动；调节保证 ；卡邦波水电站 中图分类号：TV135．1 文献标志码：B 文章编号：1008一叭12(2014)()11—0072—08 水 电站引水发 电系统是水 (有压管道、调压室、 求解的特征线方程 引： 无压隧洞、明渠中的水流)机 (水轮机、调速器)电(发 适用于管道下端面的正特征线方程 ： 电机、电网)构成的非线性复杂的动力系统，在运行 Q =Cp—C。 (3) 过程中，由于种种原因，正常的和非正常的，不可避 适用于管道上端面的负特征线方程： 免从某一恒定状态转换到另一种恒定状态。这种转换 P =C +C。 (4) 不是瞬时完成，总得有一个过程，该过程就称为水电 中间各断面的 、Q 可联解式 (3)、式 (4)两方 站过渡过程 ¨。它关系到引水发 电系统的优化设计 以 程，即 及水电站的安全稳定运行和供电品质。本文通过对卡 Q。=0．5(C +C) (5) 邦波水电站引水发电系统的数值模拟，计算了各种工 分岔点： 况下蜗壳末端最大压力值、机组转速上升率、尾水调 IL=(CP!一∑c)／(C。+∑C) (6) 压洞最高和最低涌浪及尾水管真空度等，确保引水系 统在各种过渡过程下输水建筑物的安全。 以上各式中： 1 有压管道水力过渡过程计算的基本原理 =Q + 一 Q IQ 流经封闭管道的瞬变流采用运动方程和连续性方 程描述 。 C=q一 一 P IQ l 运动方程 ： c。= ov g + + +yv =0 (1) 平面上的特征线如图1所示。 连续性方程 ： OH +， 一 in + ：o (2) ∥ gd 式中 日为以某一水平面为基准的测压管水头；V为管 道断面的平均流速 ；D为管道直径 ； 为管道各断面形 心的连线与水平面所成的夹角；f为Darcy—Weisbaeh摩 阻系数；口为水击波传播速度 ；g为重力加速度。 方程 (1)、(2)为偏微分方程 ，转化为便于计算机 图1 X—t平面上的特征线 收稿 日期 ：2014—07—05；修回日期 ：2014—09—29 作者简介：冯径军 (1984)，男，硕士，助理工程师，主要从事水工建筑设计工作。 · 72