中國儲能網(wǎng)訊：同一高壓輸水系統(tǒng)內的三臺機或四臺機同時甩負荷試驗在國內抽水蓄能電站極為罕見，北方的抽水蓄能電站一般為一洞兩機布置形式，如：寶泉、白蓮河、仙游、仙居電站等，更早期的天荒坪電站上游輸水系統(tǒng)為一洞三機布置，下游尾水系統(tǒng)卻為一管一機布置，1999年同一輸水管內的1號、2號機組進行了同時甩300MW負荷試驗，但沒有再進行三臺機同時甩負荷試驗；南方的廣蓄、惠蓄及清蓄上游輸水系統(tǒng)、下游尾水系統(tǒng)均為一洞四機布置形式，惠蓄#5和#6機在2011年進行了雙機甩負荷試驗，但未進行過三機同時甩負荷試驗；國外日本今市一洞三機360MW抽水蓄能電站做過三機同甩試驗，但其輸水管和尾水管無均有調壓井；目前國內清蓄三臺機組和四臺機組均進行過同時甩負荷試驗有重大的意義。
進行多機同時甩負荷試驗的目的主要是檢測三機甩負荷時壓力鋼管和每臺機組蝸殼最大壓力上升值、每臺機組尾水管真空度、每臺機組最高轉速上升值及導葉接力器關閉規(guī)律，評價機組能否滿足調保計算及設備生產(chǎn)廠家關于壓力上升率、轉速上升率的設計要求。如果開關站只設置一回500kV出線，在線路跳閘的情況下，所有運行機組將甩負荷停機。通過電站“一洞四機”三機同時甩負荷試驗，檢測試驗測量的主要參數(shù)的數(shù)值是否與計算結果接近？蝸殼最大壓力、尾水壓力誤差在5%以內、最大轉速上升率的誤差在3% 以內？驗證了廠家用于水力過渡過程導葉兩段關閉規(guī)律是否可行的?各振動擺度及軸承溫度變化趨勢穩(wěn)定，為電站長期安全穩(wěn)定運行提供了試驗依據(jù)。
在各種組合工況過渡過程中：一般活動導葉采用2 段關閉模式，進水球閥采用1 段關閉模式。一般要求機組最大轉速（含計算誤差）不大于1.45倍額定轉速，蝸殼進口中心線處的最大壓力值（含壓力脈動和計算誤差）不大于780mH2O，轉輪出口處最大壓力值不超過165mH2O，轉輪出口處最低水壓值不少于12mH2O（絕對壓力）。導葉關閉規(guī)律優(yōu)化是減小水輪機甩負荷過渡過程中水錘壓力、解決調保矛盾的有效措施，國內外有關研究比較充分，有代表性的關閉規(guī)律優(yōu)化方法有試算法、反算法、最優(yōu)化分析及遺傳算法等。
同一高壓輸水系統(tǒng)內的多臺機同時甩負荷試驗在國內抽水蓄能電站極為罕見，多機同甩試驗為一洞多機布置形式提供了提供安全實證，并驗證和推導了甩負荷工況，為將來機組結構設計和一洞多機選型提供實踐依據(jù)，對今后工程建設產(chǎn)生一定影響。
蓄能電站的水頭一般較高， 以往對其作導葉關閉規(guī)律優(yōu)化時，常會遇到比常規(guī)水電站更大的矛盾和困難，若按照“最優(yōu)”要求確定關閉規(guī)律，則導葉行程曲線可能很復雜或斜率很陡，調速器難以實現(xiàn)，而且不同工況差別很大，調節(jié)規(guī)律不能統(tǒng)一；若取較簡單而統(tǒng)一的關閉規(guī)律，則不能有效降低水錘，為了折中，不少高水頭抽水蓄能電站取關閉時間較長的直線或折線規(guī)律，但這樣可能會使機組工作點在反S 區(qū)擺動過久，可逆機組的特性不同于常規(guī)水輪機的特性，球閥關閉對過渡過程也能產(chǎn)生有利影響，以往對這兩方面的分析和重視的不夠， 從國內已建的幾個高水頭抽水蓄能電站的運行實踐和過渡過程的計算分看，可以通過充分利用可逆機組的特性和合理設計球閥關閉規(guī)律，來大幅降低水錘壓力。
高水頭可逆式水泵水輪機在形狀和結構上與水泵相似，轉輪扁平，葉片徑向較長，加之機組轉速通常較高，故轉輪上的離心力大，水流經(jīng)過時“截止效應”明顯，甩負荷后即使轉速上升不大，其離心力的增大也會使水流難以進入轉輪，從而引起流量的顯著下降，該特點表現(xiàn)在流量特性曲線上就是等開度線急速向下彎曲，幾乎與n11垂直，甚至向n11減小的方向彎曲而形成反S曲線G 因此，可逆式機組甩負荷后，即使導葉不動作，流量也會有明顯下降，從而產(chǎn)生較大水錘壓力，若導葉關閉較快，將使水錘壓力加劇，故此可逆機組的導葉關閉一般比常規(guī)機組慢些，但如果導葉關閉太慢，則常常由于反H 特性的影響，流量降為0 后，繼續(xù)下降為負值（反水泵區(qū)），然后恢復為正，之后發(fā)生若干周期的波動，直到導葉完全關閉，這種流量波動表現(xiàn)在水錘壓力上就是幾個陡峻的高峰和很深的低谷，這是高水頭可逆機組水錘壓力變化的一個特點。
根據(jù)高水頭抽水蓄能電站甩負荷過渡過程中的特點，以及可逆機組和球閥的不同特性，提出如下導葉和球閥配合的關閉規(guī)律，導葉采用先很慢后稍快的關閉規(guī)律，總的關閉時間仍取通常范圍內的值甩負荷后，導葉在最大轉速和最大水錘壓力發(fā)生前緩慢關閉或根本不動作，之后才以常規(guī)的速率關閉導葉慢關或不動作的目的是在保證轉速不超標的前提下盡量減小流量的變化率，從而減小水錘壓力，球閥采用先很快后較慢的關閉規(guī)律，快關的速率以不加劇由機組特性所引起的流量變化率為準，快速關閉終點時刻應在流量降到0 的附近，相應閥開度應在使球閥兩端壓差控制在一定范圍內的條件下盡量小, 球閥雖然第一段關閉較快，但由于閥特性，以及快關段后期流量較小，故閥體兩端的壓力差不會太大，球閥后一段關閉較慢，但由于開度小，可抑制機組反S區(qū)的流量振蕩所引起的巨大水錘，這種導葉和球閥配合關閉的特點是：導葉慢關以減小水錘壓力,球閥快關以抑制反S區(qū)的水力振蕩。
如某高水頭抽水蓄能電站裝機4*300MW，機組額定轉速500rpm，針對甩負荷工況，在上庫水位760m，下庫水位205m，單機引用流量70立方/秒的額定水頭工況下，給定未優(yōu)化的規(guī)律導葉40s直線關閉，球閥不動作；優(yōu)化的關閉規(guī)律：導葉兩段40s 關閉，前10s遲滯不動，后30s 直線關秒閉，球閥也是兩段關閉規(guī)律，前10s 快關到15%，其后100s 緩慢關死, 應用優(yōu)化和未優(yōu)化兩種導葉和球閥關閉規(guī)律，計算三種水頭情況,比較后可看出，導葉和球閥相互配合的規(guī)律優(yōu)化后，有效地抑制了工作點在水輪機制動區(qū)和反水泵區(qū)的擺動，消除了水錘壓力的第二個高峰，同時由于導葉有一段慢關，使第一個峰的數(shù)值也大幅下降，優(yōu)化結果相對于未優(yōu)化結果，閥前最大壓力降低4MPa，轉輪出口最小壓力提高1.1MPa，而轉速只增大2 rpm。
某高水頭混流可逆式水泵水輪機優(yōu)化調保參數(shù)的調節(jié)規(guī)律，可以利用該調節(jié)規(guī)律的特點是導葉慢關以減小水錘壓力，球閥快關以抑制反S區(qū)的水力振蕩/ 實例計算證明，這種優(yōu)化的調節(jié)規(guī)律可大幅降低水錘壓力，明顯抑制水力振蕩，值得在實際工程中加以應用。
