1、ICS 号中国标准文献分类号 中 国 电 力 企 业 联 合 会 标 准T/CEC XXXX-XXXX抽水蓄能电站水力过渡过程计算分析导则 Calculation and Analysis Guide for Hydraulic Transient of Pumped Storage Power Stations（征求意见讨论稿）XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施中 国 电 力 企 业 联 合 会 发 布I目 次1 范围 .32 规范性引用文件 .33 术语和定义 .34 基本规定 .45 计算控制值 .56 计算工况 .67 计算与分析 .68 调节保证设
2、计值选取 .7附录 A： .9水力过渡过程大波动计算典型工况选择参考表（一洞两机布置） .9附录 B 11水力过渡过程小波动计算工况选择参考表 .11附录 C 12水力过渡过程水力干扰计算工况选择参考表（一洞两机布置） .12II前 言本标准根据中电联抽水蓄能标准化技术委员会关于下达 2018 年第一批中国电力企业联合会标准制订计划的通知 （抽蓄标准20173 号）的要求编制。本标准编写格式和规则符合GB/T 1.12009标准化工作导则第1 部分：标准的结构和编写的规定。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国电力企业联合会抽水蓄能标准化技术
3、委员会提出并归口。本标准主要起草单位：本标准参编单位：本标准主要起草人： 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市西城区白广路二条一号，100761)。本标准于XX年XX月XX日首次发布。3抽水蓄能电站水力过渡过程计算分析导则1 范围本标准规定了抽水蓄能电站（以下简称蓄能电站）水力过渡过程的计算控制值、计算工况、计算与分析和设计值的选取等应遵循的一般原则。本标准适用于新建、改建和扩建的抽水蓄能电站。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）适用
4、于本文件。GB/T 20834 发电电动机基本技术条件NB/T 35021 水电站调压室设计规范NB/T 35056 水电站压力钢管设计规范NB/T 35080 水电站气垫式调压室设计规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1水力过渡过程 hydraulic transient of hydropower station抽水/发电输水系统从某一稳定运行状态转换到另一稳定运行状态随时间变化的暂态过程。3.2调节保证设计 regulation guarantee design结合水电站安全运行基本要求，以工程的技术经济合理为目标，通过水力过渡过程计算与分析研究，提出并确定输水发电系统水力
5、过渡过程控制性参数及相应的机组运行条件。3.3水力过渡过程计算控制值 hydraulic transient calculation control values根据机组在电网中的作用，结合工程布置特点和类似工程实践，在计算之前确定的水力过渡过程计算限制性参数，简称计算控制值。3.4水力过渡过程计算值 hydraulic transient calculation values由计算得出的输水发电系统水力过渡过程参数值，简称计算值。43.5水力过渡过程设计值 regulation guarantee design values依据选定工况的水力过渡过程计算值，进行修正后确定的设计参数，并应满足
6、的水力过渡过程限制性参数，简称设计值。3.6水力过渡过程计算工况 operating condition of calculation由输水系统水力过渡过程前的初始边界条件、扰动和（或）机组运行操作方式构成，应根据水电站输水发电系统布置、机组型式和参数、主接线型式、电站接入电力系统方式等拟定，简称计算工况。3.7小波动 small fluctuation机组突增或突减不超过 10%额定负荷时引起的输水系统水力过渡过程。3.8大波动 large fluctuation机组增减超过 10%负荷或突甩全部负荷及其组合时引起的输水系统水力过渡过程。3.9水力干扰 hydraulic disturban
7、ce同一输水单元中部分机组增减负荷或突甩全部负荷，或机组相继增减全部负荷时引起的输水系统水力过渡过程。4 基本规定4.1 水力过渡过程计算应遵循确保安全、经济合理的原则。4.2 预可行性研究阶段，应根据初步拟定的机组参数和输水建筑物参数等，针对大波动工况提出水电站调节保证设计初步成果，并对小波动调节品质作初步评估。4.3 可行性研究阶段，应首先结合输水发电系统水力过渡过程计算成果，对机组参数、输水系统布置及各个建筑物体型、尺寸等进行技术经济比选与优化。根据选定的机组参数、输水建筑物参数、主接线型式及接入系统方式等提出调节保证设计值及相应的电站运行操作规则，并评价其运行稳定性。4.4 招标与施工
8、详图阶段，应根据确定的输水系统参数和水轮发电机组特性复核调节保证设计成果。4.5 电站建设调试阶段，应配合真机甩负荷试验进行水力过渡过程计算。4.6 输水发电系统管径、长度、机组转动惯量、机组特性等重要参数有变化时，应对水力过渡过程计算成果进行复核。4.7 进水阀不宜参与输水发电系统水力过渡过程调节。54.8 在取得蓄能电站采用的水泵水轮机模型特性曲线前，水力过渡过程宜采用导叶直线关闭规律进行计算。5 计算控制值5.1 大波动计算控制值5.1.1 机组甩负荷的蜗壳最大压力升高率计算控制值宜小于30%，大于30%应做技术经济比选。蜗壳压力上升率的基准值规定为上游正常蓄水位与机组安装高程之差。5.
9、1.2 机组甩负荷时，尾水管内的最小压力计算控制值应满足下列要求：在 2%3.5%净水头的压力脉动、5%10%压力下降的计算误差和海拔高程修正的情况下，尾水管最小压力不宜小于-0.08MPa。5.1.3 机组甩负荷导叶正常关闭时，最大转速升高率计算控制值宜小于45%。5.1.4 输水系统建筑物过渡过程计算控制值应满足下列要求：a) 有压输水系统全线各断面最高点处的最小压力不应小于 0.02MPa。b) 调压室最高涌波水位以上的安全超高不宜小于 1.0m。调压室最低涌波水位与调压室处压力水道顶部之间的安全高度不应小于 2.0m，调压室底板应留有不小于 1.0m 的安全水深。c) 气垫式调压室的安
10、全水深不应小于 1.5m。5.2 小波动计算控制值5.2.1 小波动过渡过程宜按无调压室和有调压室的情况进行调节品质评价，评价标准宜满足下列要求：a) 对无调压室水电站，有压管道系统 值不宜大于 4s，进入允许频率变化带宽的调wT节时间不宜大于 24 、衰减度宜大于 80、超调量宜小于 10、振荡次数不大于w2 次。允许频率变化带宽应根据电站的运行方式确定。b) 对有调压室水电站，机组频率的变化过程分为主波和尾波，主波应满足无调压室的评价标准要求，尾波进入允许频率变化带宽的调节时间不宜大于调压室水位波动周期的一半。5.2.2 小波动过渡过程计算宜按单机孤网运行模式进行。5.3 水力干扰计算控制
11、值水力干扰过渡过程主要评价指标应包括功率摆动幅值及过载持续时间。功率摆动主要表现为电流随时间的变化，定子过电流倍数与相应的允许过载时间应满足 GB/T20834发电电动机基本技术条件的规定，且达到允许过载时间的对应次数平均每年不应超过 2 次。66 计算工况6.1 大波动过渡过程计算工况应根据蓄能电站输水发电系统布置、电气主接线的连接方式等条件确定，大波动过渡过程计算工况宜参照附录 A 选取。6.2 小波动过渡过程计算工况宜参照附录 B 选取。6.3 同一水力单元有多台机组时应进行水力干扰过渡过程计算，工况选择宜参照附录 C 选取。7 计算与分析7.1 基本资料水力过渡过程计算前，应准备以下基
12、本资料：a）工程概况，宜包括工程简要介绍、枢纽布置、工程规模及主要特点；蓄能电站在电力系统中所占规模及在系统中的作用与地位。b）水位参数，宜包括上、下水库的校核洪水位、设计洪水位、正常蓄水位、死水位。c）水头参数，宜包括最大水头、额定水头和最小水头。d）输水系统资料，宜包括输水系统的平面布置图、沿管线纵剖面图，以及水道的断面型式、尺寸等参数；隧洞和管道的衬砌方式、材料及糙率系数；进/出水口、引水隧洞、岔管、压力钢管、渐变段、转弯段、尾水隧洞等体型参数及局部水头损失系数；调压室结构图，闸门井及通气孔的结构尺寸及水头损失系数等。e）机组参数，宜包括机组单机容量、转动惯量、额定转速、机组安装高程；水
13、轮机工况额定功率、额定流量、额定效率；水泵工况最大最小扬程、流量、入力、效率；水泵水轮机转轮进口直径、出口直径；水泵水轮机蜗壳和尾水管的单线图，导叶高度等。f）机组特性曲线宜包括水泵水轮机全特性曲线、飞逸特性曲线、模型综合特性曲线；水泵水轮机接力器行程和导叶开度的关系曲线。g）电气资料宜包括水电站的电气主接线的连接方式，电网自调节能力，发电机相关参数等。7.2 计算分析7.2.1 过渡过程计算应根据工程经验，进行导叶关闭规律优化分析。在可行性研究阶段，水轮机工况宜采用一段关闭规律。7.2.2 应对机组 GD2 进行敏感性分析计算。7.2.3 应对调压井、闸门井孔口尺寸进行敏感性分析。7.3 计
14、算成果7.3.1 大波动过渡过程计算成果应包括以下主要参数（不限于）：a） 推荐的导叶关闭规律；7b） 推荐的机组转动惯量；c） 机组蜗壳进口的最大、最小内水压力；d） 尾水管进口断面的最大、最小内水压力；e） 尾水管出口断面最大内水压力；f） 上游压力引水道沿管线最大、最小内水压力，下游尾水道沿管线最大、最小内水压力、压力管道上弯段最小内水压力；g） 机组最大转速上升率；h） 调压室最高、最低涌波水位及底板向下、向上最大压差；i） 上、下游闸门井最高、最低涌波水位；j） 对应控制工况的压力、转速变化曲线。7.3.2 小波动计算成果应包括以下主要参数：a）推荐的调速器参数；b）调压室（若设）水
15、位波动变化曲线，机组转速变化曲线，以及转速进入电网频率波动带宽的调节时间、最大转速偏差、转速的衰减度、转速的超调量、振荡次数等指标；c）根据等相关标准文件，判断整个引水发电系统的小波动调节品质，给出明确的结论和建议。7.3.3 水力干扰计算成果应明确给出被干扰机组出力变化过程，以及出力振荡最大、最小幅值以及持续时间，并应根据水轮发电机基本技术条件 （GB/T7894）等规范和机组招标技术合同等相关文件，判断机组的水力干扰的安全稳定性，给出明确的结论建议。8 调节保证设计值选取8.1 调节保证设计值，应根据工程特点，并参考类似工程经验，对计算值进行修正后确定。8.2 机组蜗壳进口最大压力调节保证
16、设计值，应在计算值的基础上，按甩负荷前净水头的5%7%的压力脉动和压力上升值5%10% 的计算误差修正。如果已取得实际采用的水泵水轮机模型特性曲线，可适当降低或不考虑计算误差。8.3 机组尾水管进口最小压力调节保证设计值，应在计算值的基础上，按甩负荷前净水头的2%3.5%的压力脉动和5% 10% 压力下降值的计算误差修正。8.4 机组尾水管最大压力调节保证设计值，应在计算值的基础上，按甩负荷前净水头2%3.5%的压力脉动和5% 10% 压力上升值的计算误差修正。8.5 输水系统建筑物调节保证设计值应满足NB/T 35021 水电站调压室设计规范和NB/T 35056 水电站压力钢管设计规范相关
17、设计要求。8附录 A：（资料性附录）水力过渡过程大波动计算典型工况选择参考表（一洞两机布置）工况编号 说明 计算目的T1 上库正常蓄水位，下库死水位，最大毛水头工况两台机额定出力运行，突甩负荷，导叶正常关闭蜗壳最大内水压力/尾水管最小内水压力T2 上库正常蓄水位，下库死水位，最大毛水头工况两台机额定出力运行，突甩负荷，导叶一关一拒蜗壳最大内水压力/尾水管最小内水压力T3 上库正常蓄水位，下库死水位，最大毛水头工况两台机额定出力运行，突甩负荷，导叶全拒蜗壳最大内水压力/尾水管最小内水压力T4额定水头，两台机额定出力运行，突甩负荷，导叶正常关闭蜗壳最大内水压力/尾水管最小内水压力T5额定水头，两台
18、机额定出力运行，突甩负荷，导叶正常一关一拒蜗壳最大内水压力/尾水管最小内水压力/最高转速T6额定水头，两台机额定出力运行，突甩负荷，导叶全拒蜗壳最大内水压力/尾水管最小内水压力/最高转速T7 上库死水位，下库正常畜水位，最小毛水头工况两台机最大出力运行，突甩负荷，导叶正常关闭上平段末最小内水压力T8 上库死水位，下库正常畜水位，最小毛水头工况两台机最大出力运行，突甩负荷，导叶一关一拒上平段末最小内水压力T9 上库死水位，下库正常畜水位，最小毛水头工况两台机最大出力运行，突甩负荷，导叶全拒上平段末最小内水压力T10 上库正常蓄水位，下库死水位，两台机启动，增至满负荷，在流入上游闸门井流量最大时两
19、台机突甩负荷，导叶正常关闭 闸门井最高涌波T11 上库正常蓄水位，下库死水位，两台机启动，增至满负荷，在流入上游调压室流量最大时两台机突甩负荷，导叶正常关闭 蜗壳最大压力/调压井最高涌波T12 上库正常蓄水位，下库死水位，两台机启动，增至满负荷，在流出下游调压室流量最大时突甩负荷，导叶正常关闭 调压室最低涌浪T13 上库正常蓄水位，下库死水位，两台机启动，增至满负荷，在流出下游闸门井流量最大时突甩负荷，导叶正常关闭 闸门井最低涌浪T14 上库死水位，下库正常蓄水位，一台机最大负荷运行，另一台机从空载增至最大负荷 上平段末最小内水压力T15上库正常蓄水位，下库死水位，一台机额定负荷运行，另一台机
20、从空载增至额定负荷，在流入上游调压室/闸门井流量最大时刻，两台机突甩负荷，导叶正常关闭上游调压室/闸门井最高涌波水位T16上库死水位，下库正常蓄水位，两台机最大出力运行，突甩负荷，导叶正常关闭，在流出上游调压室/闸门井流量最大时刻，一台机从空载增至最大出力上游调压室/闸门井最低涌波水位T17上库死水位，下库正常蓄水位，两台机最大出力运行，突甩负荷，在流入下游调压室/闸门井流量最大时刻，一台机从空载增至最大出力下游调压室/闸门井最高涌波水位T18 上库正常蓄水位，下库死水位，一台机额定出力运行，另外一台机 下游调压室/闸门9增至额定负荷，在流出下游调压室/闸门井流量最大时刻，两台机突甩负荷，导叶
21、正常关闭井最低涌波水位P1 上库正常蓄水位，下库死水位，最大扬程，两台水泵抽水断电，导叶紧急关闭 引调最高涌波P2 上库正常蓄水位，下库死水位，最大扬程，两台水泵抽水断电，导叶一关一拒P3 上库正常蓄水位，下库死水位，最大扬程，两台水泵抽水断电，导叶全拒 尾水洞最小压力P4 上库死水位，下库正常蓄水位，最小扬程，两台水泵抽水，流量最大时，两台机同时断电，导叶全关尾水管最高压力/尾调及尾闸最高涌浪P5 上库死水位，下库正常蓄水位，最小扬程，两台水泵同时启动抽水，当流出上游调压井流量最大时，两台机同时断电，导叶全拒上游调压井最低涌波、下游调压井最高涌波P6 上库死水位，下库正常蓄水位，最小扬程，两
22、台机同时启动抽水, 在流出上游调压室流量最大时抽水断电，导叶同时紧急关闭上游调压井最低涌波、下游调压井最高涌波P7 上库死水位，下库正常蓄水位，两台机抽水启动, 在流入下游调压室流量最大时抽水断电，导叶同时紧急关闭 下游调压井最高涌波P8 上库死水位，下库正常蓄水位，两台机抽水启动, 在流入下游调压室流量最大时抽水断电，导叶全拒 下游调压井最高涌波P9 上库死水位，下库正常蓄水位，两台机抽水启动, 在流出上游闸门井流量最大时抽水断电，导叶同时紧急关闭 上游闸门井最低涌波P10 上库死水位，下库正常蓄水位，最小扬程，一台机处于检修状态，尾闸关闭。另一台正常抽水，突然断电，导叶关闭， 尾水事故闸门
23、下游侧最大压力10附录 B（资料性附录）水力过渡过程小波动计算工况选择参考表工况编号 说明 计算目的X1 最小水头空载突增 5%负荷扰动X2 最小水头空载突增 10%负荷扰动X3 最小水头满负荷突减 5%负荷扰动X4 最小水头满负荷突减 10%负荷扰动X5 额定水头空载突增 5%负荷扰动X6 额定水头空载突增 10%负荷扰动X7 额定水头满负荷突减 5%负荷扰动X8 额定水头满负荷突减 10%负荷扰动X9 最大水头空载突增 5%负荷扰动X10 最大水头空载突增 10%负荷扰动X11 最大水头满负荷突减 5%负荷扰动X12 最大水头满负荷突减 10%负荷扰动11附录 C （资料性附录）水力过渡过程水力干扰计算工况选择参考表（一洞两机布置）工况编号 说明 计算目的GRT1 最大水头，两台机额定功率运行，一台机突甩负荷，导叶正常关闭GRT2 额定水头，两台机额定功率运行，一台机突甩负荷，导叶正常关闭GRT3 最小水头，两台机满功率运行，一台机突甩负荷，导叶正常关闭GRT4 最大水头，一台机额定功率运行，一台机增至满负荷GRT5 额定水头，一台机额定功率运行，一台机增至满负荷GRT6 额定水头，两台机额定功率运行，一台机突甩负荷，导叶拒动
