灯泡贯流式水力发电机甩负荷研究

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灯泡贯流式水力发电机甩负荷研究

1 概况

牛栏沟水电站位于云南省横江流域岔河至盐津县城段，电站引用流量 230.4m3/s, 额定水头

12.3m, 电站主要任务是发电。装设 2 台12.4MW 的灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量为

24.8MW. 机组年利用小时为 4560h, 多年平均发电量 1.14 亿kW·h.电站为低水头径流式日调节水

电站，上游水位基本在正常蓄水位和死水位之间波动，变幅不大，下游水位受下泄流量影响，

有较大变幅。

2 机组特点

灯泡贯流式机组的发电机置于水下的灯泡体内，发电机体积小、重量轻、转动惯量小、飞轮力

矩GD2 相应较小；机组额定转速低，起动和停机过程短，转速变化快；低水头大流量，机组

动态调节品质比较难以控制。调速器通过限制两个主配压阀活塞开腔、关腔的行程来满足主机

厂给出的导叶、桨叶最快开关速度；而主机厂给出的导叶关闭速度最快 10.5s,导叶的开启速度

较慢一般在 10s, 常规设定桨叶的开启 20s 、关闭 40s 速度更是比导叶的开关速度慢很多；造成

调速器主配压阀活塞的限制行程严重不对称，导致在调速器 PID 运算输出相同控制量对应的导

叶、桨叶开关速度的不对称。

2.1 设计要求

牛栏沟电站水轮机型号 GZ995a-WP-380, 在额定水头 12.3m 工况下，机组飞轮力矩 GD2（发电

机GDf2=3800KN·m² 、转轮 GDz2=400KN·m² 、转轮水体 GDw2=1000KN·m²）=5200KN·m²

时，按第一段关闭时间 Ts 为3.0s 、第二段关闭时间为 7.5s 时，机组甩 100%负荷的转速率上升

值βmax≤60%. 在最大水头 15.2m 时，机组甩 100% 负荷，导叶前的最大压力上升值不大于 50%.

调速器型号 GLT-100-6.3, 采用了智能变结构、变参数的调节模式，并网前为 PID 调节，并网后

为PI 调节，根据工况辨识设置不同的调节参数，以确保各种工况下调节的稳定性和速动性。

桨叶控制采用数字协联，由可编程控制器采集水头与导叶接力器行程，按协联函数关系进行查

表计算，计算值经数模转换变为电压信号，带动桨叶电液随动装置，使桨叶转角等于计算值，

从而实现桨叶协联。当导叶开度等于零，或者转速低于 52%时，起动转角信号将使桨叶开至起

动转角。

调节保证，导叶分两段关闭，第一段关闭时间：3.0s,第二段关闭时间：7.5s,拐点：30%aomax.

桨叶关闭时间：40s.

调速器主要技术指标：

转速死区 ix≤0.04% 静态特性线性度误差 ε≤5%

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灯泡贯流式水力发电机甩负荷研究1概况牛栏沟水电站位于云南省横江流域岔河至盐津县城段，电站引用流量230.4m3/s,额定水头12.3m,电站主要任务是发电。装设2台12.4MW的灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量为24.8MW.机组年利用小时为4560h,多年平均发电量1.14亿kW·h.电站为低水头径流式日调节水电站，上游水位基本在正常蓄水位和死水位之间波动，变幅不大，下游水位受下泄流量影响，有较大变幅。2机组特点灯泡贯流式机组的发电机置于水下的灯泡体内，发电机体积小、重量轻、转动惯量小、飞轮力矩GD2相应较小；机组额定转速低，起动和停机过程短，转速变化快；低水头大流量，机组动态调节品质比较...

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