高水頭抽水蓄能電站一洞四機同時甩負荷技術

文 | 陳泓宇

特約欄目主編 | 陳泓宇（1975—），碩士，曾先后獲得南方電網2014～2016年度表揚立功二等功、南方電網超高壓輸變電公司“勞動模范”、南方電網公司“在崗培訓優秀師傅”、調峰調頻發電公司“十大杰出青年”。主持的技術創新項目《三維建模在抽水蓄能電站管路及電纜橋架上的應用》獲得南方電網職工技術創新成果金獎。長期從事水電廠機電建設與運維技術管理工作，2012年至今，作為清遠抽水蓄能電站機電建設的主要負責人之一，電站水庫蓄水、水道充水、高壓設備充電、機組考核試運行等均一次成功，在世界上首次成功開展了抽水蓄能電站四機同時甩負荷試驗，工程質量經受住了嚴峻考驗，創下了各項主要技術指標均領先國內先進水平的良好成績，清遠抽水蓄能電站獲得南方電網公司嘉獎令。

高水頭抽水蓄能電站一洞四機同時甩負荷技術

文 | 陳泓宇

近年來，隨著抽水蓄能電站的迅速發展，其過渡過程的研究越顯迫切。機組甩負荷過渡過程，比日常運行工況要復雜得多。若轉速升高超過允許值，機組振動擺度會明顯加劇，機組轉動部件離心力增加,可能導致機組受損；壓力升高超過允許值，對機組頂蓋、蝸殼、壓力鋼管、進水閥等過流部件均是嚴峻的考驗；尾水管真空超標，可能發生液柱分離，產生的反水錘輕則導致抬機等設備設施受損事故、嚴重的甚至會發生水淹廠房事故。國內外曾發生過多起因為甩負荷過程中控制不當而導致的嚴重事故。國內浙江天荒坪、廣東惠州、福建仙游、山西西龍池、河南寶泉、湖北白蓮河、江蘇宜興和遼寧蒲石河等抽水蓄能電站，都先后開展了大容量機組雙機甩負荷試驗，但對于高水頭大容量機組“三機甩負荷”“四機甩負荷”仍然沒有現場實踐先例。

清遠抽水蓄能電站位于廣東省，電站總裝機容量4×320MW，由于該電站采用“一洞四機”供水、單回出線送出，發生四機甩負荷的幾率增加，過渡過程的復雜程度增強，迫切需要開展四臺機組甩負荷的研究及實踐，以保證電站的安全可靠運行。同時，國內部分新建抽水蓄能電站，如梅州抽水蓄能電站和陽江抽水蓄能電站等，也面臨類似亟待解決的問題。

本專題組織了6篇文章對蓄能電站多機組甩負荷過渡過程進行分析研究，特別國際電工委員會（IEC）原委員、國際水電協會（IHA）原理事、國際水電協會抽水蓄能發電常設委員會原委員長、株式會社東芝能源事業本部首席技術總監田中宏先生為本專題精心策劃了一篇《高水頭水泵水輪機的關鍵技術開發》文章，針對高水頭抽水蓄能電站出現的高水頭水泵水輪機的動靜葉片干涉、水泵水輪機水泵啟動和調相運行工況下的尾水管內水流變動、水泵水輪機轉輪的效率提高和低振動化等各種關鍵技術問題進行了詳細闡述，為多機同時甩負荷技術研究奠定了基礎。

同一高壓輸水系統四臺機組同時甩負荷試驗在國內外抽水蓄能電站都極為罕見，本專題以清遠抽水蓄能電站為例，對一洞四機同時甩負荷試驗結果進行分析，并對一洞多機布置形式應注意的相關技術問題進行闡述。從清遠蓄能電站“一洞四機”甩負荷研究可以看出，對于新建抽水蓄能電站，輸水系統采用“一洞二機”“一洞三機”和“一洞四機”的布置方式，從技術層面都是可行的。具體采用何種布置方式要進行綜合評估，不僅要考慮調節保證計算成果滿足規范要求，還要考慮輸水發電系統地質成洞條件、電站在電網中的地位、電站對年運行小時數的要求以及電站在整個運行生命周期內的初期建設成本、后續運維及檢修綜合成本最優。

高水頭抽水蓄能電站一洞四機同時甩負荷技術對今后類似電站現場試驗和工程建設提供借鑒和參考，清遠抽水蓄能電站首次開展的“一洞四機”多工況現場甩負荷試驗及其試驗成果為該電站機組的今后生產運行和新建抽水蓄能電站的設計提供了寶貴經驗。

特約欄目主編

陳泓宇