中国水利水电第八工程局有限公司 湖南省长沙市 410000
摘要：巨型水电站机组投产初期，涉及到动水调试和试水运行等多方面的复杂工况试验。而且多数巨型水电站引水系统较长、机组数量较多，在各种复杂工况中均需要秉承调试期安全运行基本原则，才能确保巨型水电站机组投产初期的安全运行。为此，本文主要分析了动水调试期安全运行的工况及运行原则，分析了动水调试阶段的安全调试基本要求，提出了试运行期安全运行指标。
关键词：巨型水电站；机组投产；安全运行
一、动水调试期安全运行分析
（一）动水调试工况
根据《水轮发电机组安装技术规范》要求，将机组负荷试验的额定值控制在25%、50%、75%、100%等比例下进行调试，同时详细记录各参数值条件下数据变化情况。甩负荷试验中，需调整机组负荷至试验数值，数值波动稳定后再进行试验。部分水电站引水系统较长时，机组增减负荷需根据调压室给出最大涌浪波动幅值的界限为参考。根据工况额定负荷的参考比值，由低到高依次逐级上调试验负荷，其分级试验的目标就是控制涌浪振幅的稳定性，从而研究水电机组在不同负荷条件下的运行时间，确定水电机组长期保持稳定安全运行状态，在任何负荷条件下均可达到正常运行的最佳安全效果。
（二）动水调试期运行原则
根据《水轮发电机组启动试验规程》等试验项目要求规范，对发电机组运行情况进行过速试验及负荷试验。由于部分水电站引水系统较长，在试验现场需尽量保持运行工况单一，避免工况复杂调换造成的试验数据失真问题。运行工况尽量以机组运行计算结果为评估条件，增减负荷导叶的全程开关以150秒为时间单位，机组甩负荷导叶的全程开关以13秒为时间单位。在调试机组的环节上，引水系统初始状态必须详细记录，同时过渡环节中各项指标参量的变化情况也必须记录精准。同时需要对仿真数据进行校准，避免边界数值模糊的情况出现。可以参考采集指标的偏差幅值，对初期运行环境下的基础数据进行修订。进一步的分析工作中，以工况变化前的初始值为参考，避免功率波动对计算结果产生较大的临界误差影响。调试阶段秉承稳妥安全的基本思路，其基本原则为：机组负荷变化时，以调压室水位波动小于五米的总振幅为准，亦或是在水位波动接近于平稳状态时再进行调试。
二、动水调试阶段的安全调试基本要求
根据动水调试阶段的各项要求，以及调压室水位波动分析结果，对小于五米的水位波动总振幅小取值范围进行控制，甩负荷试验中要求水电站各机组完成以下调试要求。
（一）机组负荷时长要求
导叶开关增减负荷时，要求全程在150秒内的直线规律下完成。25%额定负荷下，等待时长不少于1.6小时，操作指令为负荷150 MW，后续指令要求在2.2小时后发出。50%额定负荷下，等待时长不少于1.6小时，操作指令为负荷300 MW，后续指令要求在2.5小时后发出。75%额定负荷下，等待时长不少于1.8小时，操作指令为负荷450 MW，后续指令要求在2.6小时后发出。100%额定负荷下，等待时长不少于2.7小时，操作指令为负荷600 MW，后续指令要求在2.6小时后发出。
（二）机组水力学精度要求
在明确了运行负荷的基本要求之后，需对水电站各机组产生的异常振动区域进行复查，调节机组运行负荷的取值范围，以保障水电机组的运行安全稳定性。在实践操作中，边界条件和计算理论往往与实际工况相去甚远。那么增减负荷的试验中，则需要实时监控调压室水位衰减变化，并在工况现场临时开会讨论时间间隔是否需要进行二次调整。在水力学试验中，必须强调试验数据的精准度，为此更需要在试验前期对调压室初始水位进行测量，必须保证水位平稳才能进行下一阶段的试验。
（三）选择待调试机组要求
对各机组的动水调试过程中，在必须同时开启两台机组试验时，仅允许其中一台机组超负荷运行调试。在调试阶段可以对其中一台机组进行停机，再调试另一台机组。假设其中一台机组正在72小时的带负荷试运行时，则另一台机组不允许过载负荷进行同期调试，且不允许机械和电气过载过速参与试验。
三、试运行期安全运行分析
（一）试运行基本原则
试运行期期间，要求在同一水力单元下只允许开启两台机组试运行发电，其他机组依据工况变化情况选择调试时机。如果试运行期间要求机组运行工况变化时，则需要先行判断调压室涌浪是否处于稳定状态。假设等待时间延长，且已经影响到机组试运行期间的调度灵活性，主要是因为机组数量有限，可调度的机组数量无法满足电网供电需求。但是也因为引水系统并未接受各种工况的实际考验，故而必须严谨管理试运行期间的机组运行工况。要求增减负荷导叶的全程开关以150秒为时间单位，机组甩负荷导叶的全程开关以13秒为时间单位。因此，初期试运行阶段的机组运行方案基本原则是，增减负荷时必须要求调压室涌浪振幅不高于30米，方可实施增减负荷的试验操作。
（二）机组增负荷运行要求
首先，机组在开机时，不允许两台机组同时增加负荷。第一台机组开机负荷可以上调到270MW，间隔30分钟后上调到600MW，第二台机组可以开机负荷增加方式与第一台机组相同。
其次，为保证机组安全运行，增减负荷时需遵从初期运行阶段的基本要求，并符合相应的水位波动安全指标。除开机阶段负荷连续增加的工况以外，其他机组可按照试验要求等比例增加负荷。首次增加负荷总振幅不超过30米，变量负荷保持在300MW之内，可进行下一阶段的增负荷试验。如果首次增负荷运行状态良好，第二次增负荷时间不受限制。
再次，事故甩负荷后的运行要求，主要是针对事故甩负荷工况进行负荷量的等比试验，当甩负荷容量超过300 MW时，参考调压室涌浪总振幅不高于30米的安全运行标准，才可以开展进一步的安全运行试验，反之则需要下调负荷容量比例，后续增负荷试验中可以不限定间隔时间要求。甩负荷工况时间间隔为：400MW间隔18分钟，500MW间隔27分钟，600MW间隔27分钟，900MW间隔29分钟，1200MW间隔37分钟。后续增量时间间隔为：每增加100MW间隔18分钟，每增加150MW间隔27分钟，每增加200MW间隔29分钟，每增加300MW间隔37分钟，每增加500MW间隔1小时。
最后，要求各机组在连续完成两次增减负荷的试验操作后，依据调压室涌浪不超过30米的波动幅度，来明确下一次试验操作的时间间隔。在单次调频过程中，引发负荷波动时，可以不考虑上述控制条件。上述各机组安全运行控制条件，逐一对应水电站水库上游及下游水位的变化情况，如发现水位浮动变化过大的情况，需及时暂停机组运行试验。
结语
综上所述，巨型水电站机组投产初期安全运行，必须综合分析个机组安全运行的基本原则和试运行方案的合理性。在模拟水位变化时，各种工况的水位条件变化必须采取针对性的分析方案。依据等比例增加负荷的试运行条件，来控制各机组在该工况下的运行效率。在动水阶段、运行初期，均需要符合安全调试基本要求，以确保后期安全运行积累运行经验，在保证水电站各机组安全运行的前提下，灵活增加电站机组达到合理配置机组资源的最佳组合效果。
参考文献：
[1]张伟辉,左燕霞,吴君乐,董紫苑.土贤庄水电站水轮机主轴密封运行与改造措施[J].小水电,2020(05):19-20.
[2]王博.杜童水电站35kV电力电缆故障检测与方法研究[J].小水电,2020(05):33-35.
[3]赵爽,董钟明,王凯.大型水电站运行管理单位前期参与工程建设全深度探讨[J].水电与新能源,2020,34(09):36-38.