从水轮机的安全稳定性谈变速水轮机开发的迫切性

ＡＧＣ装置投运，高参数水轮机的应用均影响水轮机稳定运行，应从运行，设计，模型试验等采取对策。变频水轮发电机组具有改善工况，提高效率，大幅度扩大电网连续稳定调节范围的特点，大大增加系统调峰，调频，快速控制电网潮流的能力。建议加快开发建设速度，以改善电网安全，稳定，经济运行状况。

降低变速水泵水轮机无叶区压力脉动的活动导叶优化研究

通过数值模拟,研究了某变速水泵水轮机活动导叶型线优化后水轮机工况内部流场、无叶区压力脉动和效率的变化情况,分析了活动导叶优化对水泵工况水力性能的影响。结果表明:活动导叶优化后,水轮机工况内部流态改善,无叶区压力脉动幅值减小,效率提高,且部分负荷时的效果更为明显,在最小水头40%负荷,活动导叶优化后无叶区压力脉动幅值减小了1.2%,效率提高了1.64%;活动导叶优化对水泵工况的水力性能无不利影响,且最低扬程下的流道效率提高了0.1%,无叶区压力脉动幅值减小了0.2%,说明活动导叶优化是提高变速水泵水轮机稳定性能和能量性能的有效手段。

基于自适应反步滑模的变速抽蓄机组调速系统控制

目前变速抽蓄机组多数采用变流器/交流励磁控功率方式,存在功率快速变化引起转速反向超调的问题,且传统调速器难以保证良好的控制效果,影响变速机组运行效率。为研究变速机组有功功率调节下调速系统控制,提出了自适应反步滑模控制(ABSMC)的变速抽蓄机组的调速系统。首先,建立包含最优转速模块的变速抽蓄机组调速系统数学模型;其次,将电磁功率作为系统扰动,设计了变速抽蓄机组调速系统的自适应反步滑模控制器,并进行稳定性分析;最后,搭建变速抽蓄机组调速系统仿真试验平台,开展了在发电工况功率给定下变速抽蓄机组转速的动态响应仿真分析。与滑模控制器(SMC)、PID控制器对比结果表明,ABSMC控制的机组转速反向超调小,调节时间短,跟踪最优转速效果理想,验证了所设计控制器的有效性。

变速抽水蓄能机组水泵工况运行范围分析

以某300 MW变速水泵水轮机为例,分析了转速变化范围、扬程变幅、最大入力、吸出高度、驼峰裕量以及转轮直径对水泵工况运行范围的影响,并据此提出应适当加大转速变化范围、控制扬程变幅、放宽最大入力限制值、增大吸出高度、降低驼峰考核指标的建议,水力设计应重点优化空化性能并提高驼峰裕量,选型阶段应通过综合性能比较确定出最优的转轮直径,从而扩大水泵工况运行范围,提高入力调节能力,为变速水泵水轮机参数选择及水力设计提供参考。

河北丰宁抽水蓄能电站交流励磁变速机组工程设计与认识

河北丰宁抽水蓄能电站两台变速机组为中国首次建设的大型交流励磁变速抽水蓄能机组,目前工程设计取得了阶段性成果。本文介绍了丰宁抽水蓄能电站交流励磁变速机组的建设背景和交流励磁变速机组设备的当前设计,并对交流励磁变速机组的电气系统设计以及变速水泵水轮机及其附属设备、变速发电电动机及其附属设备、交流励磁设备、控制和保护设备等的部分关键技术问题提出了认识性建议和研究方向,旨在为后续同类机组的建设提供相关参考。

变速水泵水轮机优势分析

Goldistha抽水蓄能电站安装了4台额定容量为265MW的机组。所有水泵水轮机的水力和结构设计都是完全相同的。其中两台机组为异步电机，可变速运行，另外两台为同步电机。试运行结果表明机组在采用变速技术后所有预期的优势都达到了。水泵工况实际的功率调节范围比预期值要大。由于采用了变频技术，水轮机动态特性和水力效率都有显著地改善，在部分负荷时表现得尤为明显。此外，变速机组在工况转换时也显示出了优势。

加拿大超低水头水轮机的应用

超低水头（VLH）水轮机是一种诞生在欧洲水头适应范围在1．4-4．2m的新型水轮机技术。VLH水轮机的首要目标是安装在已有水工建筑物上，提供低影响、低成本、高效率的解决方案。超过35台VLH水轮机已成功安装在欧洲，北美的第一台安装在加拿大的Wasdell瀑布下面。在加拿大应用该项技术市场潜力巨大，预计在北美有80，000个水工建筑物适合低水头水轮机的开发。为了满足水力、环境、电气和社会要求，在加拿大应用VLH水轮机技术有几个新的挑战及重大问题需要考虑。在确定合适的设计方法及设计方案的修改以降低风险和确定水轮机的性能方面已完成了几项研究。现有的不同类型的堰及溢洪道造成了一定的水力设计挑战。VLH应用选择的物理和数学建模可以进行装置的性能优化。对于这个应用，完成了模型水渠上游障碍物的影响以及全尺寸原型机动态性能测量的研究工作。寒冷气候适应计划（CCA）的开发使得水轮机可以在冰雪覆盖的河流上全年运行。CCA计划包括水轮机提取和冰作用力、水中夹冰、自冷冻和低温等欧洲现场不存在的问题。永磁发电机（PMG）提出了为了满足加拿大实用互联要求的情况下的一些独特的挑战。需特别关注变频驱动控制及保护的要求，将导致驱动器具有更大的过电压能力以及其他重要性能。欧洲的环境研究包括鱼类友好性能测试，包含多种鱼类的河流生存测试。最新测试结果表明，鱼通过生存力接近100％。在年末，加拿大将计划进一步进行鱼类研究。项目成功的实施必须满足社会要求，从而获得社会的接受和公众的认可。美学的考虑因素包括低噪音，装饰美观控制建筑物和谨慎地将水轮机整合到现有的低流线水工结构。最终的设计应用在现有历史悠久的国家公园的水道结构。所有这些设计元素的融合使得VLH水轮机成功应用在加拿大。