水泵水輪機“S”形特性區研究進展
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- 水泵水輪機S特性發展1“S”特性對機組運行穩定性的影響主要有三個方面[1]：
⑴對發電機空載運行產生影響。當水頭較低、調速器不參與自動調節、機組處于空載開度時，在“S”形區域內，機組將在水輪機工況、制動工況、甚至反水泵工況之間來回轉換，表現為機組轉速的來回擺動，水頭越低，出現擺動的轉速越小，擺動的振幅越大，進入不穩定區的范圍越大；當調速器參與自動調節時，由于機組水力慣性影響，調速器與“S”特性相互影響，導葉來回調節，機組并網困難或甩負荷后不能達到空載穩定以至跳機。
⑵對帶負荷產生影響。當機組并網后或調相轉發電以及發電轉調相時的導葉開啟/關閉過程中，如果工況點經過“S”特性區域附近，為了維持機組與電網同步，機組轉速不變，機組將從系統吸收較大的功率，如果吸收功率超過整定值，將導致機組逆功率保護動作跳機。
⑶對機組甩負荷時水錘壓力、機組轉速上升率產生影響。由于“S”特性影響對壓力鋼管中的水流將造成類似導葉快速關閉的效果，將導致進入機組的流量快速減少，從而形成壓力鋼管的第二個水錘壓力峰值。
2 水泵水輪機“S”特性研究進展
周嘉元[2]等從物理上分析了“S”形特性產生的原因，從理論上分析了其影響,結合實際,剖析了“S”形特性對抽水蓄能電站日常運行的影響, 并介紹了常用的解決方法。認為當水流如圖1進入水輪機轉輪的時候，動轉輪以W速度旋轉,
水流也被轉輪夾著一起旋轉。以一個單位水流質點分析，該指點的矢量速度可以分解為WZ、WY分量:其中WY質點順轉輪向下流動進入尾水管的速度分量、WZ是該指點貼著轉輪葉片旋轉的圓周速度分量。而在做圓周運動的時候,該水流質點必須受到足夠大的向心力的作用。當該質點受到的向心力不足以支持這樣的圓周運動的時候, 該質點旋轉的半徑就會變大,從實際來說，該質點就會順著轉輪上游側的外沿被甩出去。這就是為什么低比轉速、高轉速的水泵水輪機容易進入水輪機制動工況乃至反水泵工況運行的原因。
程云山[3]提出了水泵水輪機“S”特性區的危害性并且提出幾種解決對策：預開啟部分導葉法、導葉異步控制法和數字式單元式接力器。它們都是將原先的“S”型曲線在空載開度時拉直了一些,使水泵水輪機在水輪機空載工況時不易“滑入”不穩定區,所以可以避開“S”特性區。其中,單元式接力器在水泵水輪機領域的應用已經進一步完善并正在拓寬。...
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