高水头抽水蓄能电站一洞四机同时甩负荷技术

文 | 陈泓宇

特约栏目主编 | 陈泓宇（1975—），硕士，曾先后获得南方电网2014～2016年度表扬立功二等功、南方电网超高压输变电公司“劳动模范”、南方电网公司“在岗培训优秀师傅”、调峰调频发电公司“十大杰出青年”。主持的技术创新项目《三维建模在抽水蓄能电站管路及电缆桥架上的应用》获得南方电网职工技术创新成果金奖。长期从事水电厂机电建设与运维技术管理工作，2012年至今，作为清远抽水蓄能电站机电建设的主要负责人之一，电站水库蓄水、水道充水、高压设备充电、机组考核试运行等均一次成功，在世界上首次成功开展了抽水蓄能电站四机同时甩负荷试验，工程质量经受住了严峻考验，创下了各项主要技术指标均领先国内先进水平的良好成绩，清远抽水蓄能电站获得南方电网公司嘉奖令。

高水头抽水蓄能电站一洞四机同时甩负荷技术

文 | 陈泓宇

近年来，随着抽水蓄能电站的迅速发展，其过渡过程的研究越显迫切。机组甩负荷过渡过程，比日常运行工况要复杂得多。若转速升高超过允许值，机组振动摆度会明显加剧，机组转动部件离心力增加,可能导致机组受损；压力升高超过允许值，对机组顶盖、蜗壳、压力钢管、进水阀等过流部件均是严峻的考验；尾水管真空超标，可能发生液柱分离，产生的反水锤轻则导致抬机等设备设施受损事故、严重的甚至会发生水淹厂房事故。国内外曾发生过多起因为甩负荷过程中控制不当而导致的严重事故。国内浙江天荒坪、广东惠州、福建仙游、山西西龙池、河南宝泉、湖北白莲河、江苏宜兴和辽宁蒲石河等抽水蓄能电站，都先后开展了大容量机组双机甩负荷试验，但对于高水头大容量机组“三机甩负荷”“四机甩负荷”仍然没有现场实践先例。

清远抽水蓄能电站位于广东省，电站总装机容量4×320MW，由于该电站采用“一洞四机”供水、单回出线送出，发生四机甩负荷的几率增加，过渡过程的复杂程度增强，迫切需要开展四台机组甩负荷的研究及实践，以保证电站的安全可靠运行。同时，国内部分新建抽水蓄能电站，如梅州抽水蓄能电站和阳江抽水蓄能电站等，也面临类似亟待解决的问题。

本专题组织了6篇文章对蓄能电站多机组甩负荷过渡过程进行分析研究，特别国际电工委员会（IEC）原委员、国际水电协会（IHA）原理事、国际水电协会抽水蓄能发电常设委员会原委员长、株式会社东芝能源事业本部首席技术总监田中宏先生为本专题精心策划了一篇《高水头水泵水轮机的关键技术开发》文章，针对高水头抽水蓄能电站出现的高水头水泵水轮机的动静叶片干涉、水泵水轮机水泵启动和调相运行工况下的尾水管内水流变动、水泵水轮机转轮的效率提高和低振动化等各种关键技术问题进行了详细阐述，为多机同时甩负荷技术研究奠定了基础。

同一高压输水系统四台机组同时甩负荷试验在国内外抽水蓄能电站都极为罕见，本专题以清远抽水蓄能电站为例，对一洞四机同时甩负荷试验结果进行分析，并对一洞多机布置形式应注意的相关技术问题进行阐述。从清远蓄能电站“一洞四机”甩负荷研究可以看出，对于新建抽水蓄能电站，输水系统采用“一洞二机”“一洞三机”和“一洞四机”的布置方式，从技术层面都是可行的。具体采用何种布置方式要进行综合评估，不仅要考虑调节保证计算成果满足规范要求，还要考虑输水发电系统地质成洞条件、电站在电网中的地位、电站对年运行小时数的要求以及电站在整个运行生命周期内的初期建设成本、后续运维及检修综合成本最优。

高水头抽水蓄能电站一洞四机同时甩负荷技术对今后类似电站现场试验和工程建设提供借鉴和参考，清远抽水蓄能电站首次开展的“一洞四机”多工况现场甩负荷试验及其试验成果为该电站机组的今后生产运行和新建抽水蓄能电站的设计提供了宝贵经验。

特约栏目主编

陈泓宇