水道水力过渡过程计算设计大纲范本(2)
(1)控制工况
为了确定诸如压力管道的最高、最低压力、机组的最高速率上升值以及调压室最高、最低涌浪参数，所确立的对应计算条件。
(2)正常运行工况
由于抽水蓄能电站运行工况繁多，分析不同的运行工况，对电站的经济安全运行有着重大的意义。
4.2.2.1 各类调保参数的控制工况
(1)确定引水系统上游侧最大压力
一般出现在上库最高水位，水轮机工况丢弃全负荷。
(2)确定引水系统上游侧最低压力
一般出现在上库最低水位，水泵断电工况，导叶拒动。
(3)确定引水系统下游侧最高压力
一般出现在下库最高水位，水泵断电工况，导叶拒动。
(4)确定引水系统下游侧最低压力
一般出现在下库最低水位，水轮机工况丢弃全负荷，有一台机组拒动。
(5)确定机组最大转速上升
一般出现在水轮机工况，丢弃全负荷，有一台机组拒动。
(6)确定上游调压室最高涌浪
一般出现在上库最高水位，水轮机工况丢弃全负荷，引水系统应采用最小可能的糙率系数；或者水泵起动工况，相应糙率系数取最大值。
(7)确定上游调压室最低涌浪
一般发生在上库最低水位，水泵断电工况，全部机组拒动，引水系统糙率取最大可能值。 11
说明：
(1)文中丢弃全负荷指丢弃允许最大机组台数的负荷，以下同。
(2)如果引水系统设置下游调压室，则还应计算下游调压室最高及最低涌浪。 (3)必要时尚应考虑如下叠加工况：
.水轮机增荷——丢弃全负荷；
.水泵起动后——突然断电；
.水轮机相继丢弃负荷；
.水泵相继断电。
计算条件和工况可按下表3给出：
表3 计算条件和工况
4.2.2.2 其他正常运行工况
除事故工况外，对一切可能运行的正常工况应进行分析与计算；特别对可能成为控制工况的运行工况，如水泵起动、水轮机增荷等工况，更应着重进行研究。
对抽水蓄能电站来说，一般应考虑以下各种运行工况：
(1)水轮机工况：
①起动、同步和并入电网；
②运行机组增减负荷；
③停机(卸弃负荷，发电机脱离电网，水轮机全部关闭，机组制动)。
(2)水泵工况：
①起动水力机组进行水泵工况；
②水泵功率(流量)的增减；停机。
(3)从水泵工况转为水轮机工况。
(4)从水轮机工况转为水泵工况。
12
(5)从水轮机工况转为调相工况。
(6)从水泵工况转为调相工况。
4.3 水力过渡过程的计算内容
4.3.1 稳定流计算
4.3.2 导叶启闭规律的优化
4.3.3 水击波速度计算 考虑水体和管壁的弹性，水击波速度a(m/s)的计算公式为：
a?K/P
1?K/Kc （7）
对于地下埋管，Kｃ可按下面公式计算：
Kc =1/2(A0＋B1＋A1＋B2＋A2＋B3＋C＋N） （8） 括号中的每一项代表每一层的作用：
钢板砌衬：
Eh?? A0?R (9)
第一层混凝土：
E?Ln(R1/R)B1?h
2 (10) 1??h
第一层钢筋：
A1?
第二层混凝土： Ej?Fj1 (11) R1
E?Ln(R2/R1)B2?h(12) 21??h
第二层钢筋：
A2?Ej?Fj2
R2
(13)
第三层混凝土：
E?Ln(R3/R2)B3?h(14) 21??h
灌浆层：
C?
岩石层： EG?Ln(R4/R3) 21??G (15)
N?
Ey 1??y (16)
式中: K——水的弹性模量，kN／ｍ；
ρ——水的(质量)密度,t/m；
R,R1,R2,R3，R 4——分别为各层衬砌、灌浆层、以及钢筋的半径位置（见图1)，ｍ； δ——钢板衬砌厚度，ｍｍ；
F1——1ｍ长度上的环向钢筋面积，cm；
E——各式对应层材料的弹性模量，ｋN／ｍ
；
μ——各式对应层材料的泊松比。
说明：
(1)波速公式适用于圆形断面，其他形状断面参照
有关资料进行计算。
(2)Kｃ计算式是一个通式，也可以在没有某一层或
几层衬砌时使用，只须将式中的相应项取为零即可。
4.3.4 水击压力计算
水击压力计算值，均应表明在何种控制工况计算条件下产生，并应指出相应的时刻。
(1)引水系统上游侧最高压力。
14 2232
(2)引水系统上游侧最低压力及沿线水击压力分布。
(3)引水系统下游侧最高压力。
(4)引水系统下游侧最低压力。
要求尾水管进口断面负压不超过允许值，不出现水柱分离。
4.3.5 调压室涌浪计算
(1)上游调压室最高涌浪及相应控制工况和出现时刻。
(2)上游调压室最低涌浪及相应控制工况和出现时刻。
4.3.6 机组转速上升值计算 机组转速上升最大值及相应控制工况和出现时刻。
4.3.7 水泵断电工况下，机组逆转时间及逆转最大流量和逆转稳定转速计算。
4.3.8 机组特性曲线和转动惯量对水力过渡过程的影响计算
5 小波动水力过渡过程计算
5.1 计算原则与假定
5.1.1 计算原则
在进行方案比较时，以系统的调节时间最短、超调量最小和振荡次数最少为最佳方案； 在确定某一具体方案时，应在保证系统稳定的前提下，视电站在电网中的重要程度，参照同类型电站对调节时间、超调量和振荡次数进行综合考虑。
5.1.2 计算假定
(1)负荷增减为阶跃函数，其变幅不大于额定值的10 %。
(2)小波动计算可以进行线性化近似计算。
5.2 计算工作内容与方法
5.2.1 调速系统稳定域的计算
对调节参数取不同的整定值，根据劳斯一古尔维茨行列式△＝0的条件，划出它们在调节参数坐标平面上的稳定边界。
5.2.2 稳定裕量的计算 利用对数频率特性，求出系统的相角裕量和增益裕量。
5.2.3 小波动过渡过程的数值计算
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6 专题研究(必要时)
根据抽水蓄能电站的实际情况和要求，进行下列专题的研究：
6.1 压力脉动和水力共振分析
6.2 并列运行机组负荷变动对运行机组及电网的影响
6.3 调压室阻抗的数值分析与模型试验研究
6.4 岔管损失对调保参数的影响
研究岔管损失对调保参数的影响，是为了获得最有效的调保参数和从水力过渡过程角度对岔管型式的合理性进行评价，同时也为岔管水头损失系数计算的精确程度对水力过渡过程计算成果有多大影响提供分析依据。
7 应提供的计算成果
7.1 报 告
(1)水力过渡过程计算总报告
(2)必要的专题报告
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(3)水道水力过渡过程计算大纲
(4)计算书
7.2 附 图
(1)各种控制工况的压力管道沿线最大和最小压力分布图；
(2)各种控制工况的合理启闭规律过程线图；
(3)各种控制工况的各种特征参数(各调压室水位、各差动式调压室升管水位和各台机组的蜗壳进口压力、尾水管进口压力、机组转速、动力力矩、流量)的变化过程线图；
(4)各种控制工况的各台机组分别在全特性曲线和力距特性曲线上的瞬时轨迹线图；
(5)各种运行工况的压力管道沿线最大和最小压力分布图；
(6)各种运行工况的合理启闭规律过程线图；
(7)各种运行工况的各种特征参数的变化过程线图；
(8)各种运行工况的各台机组分别在全特性曲线和力矩特性曲线上的瞬时轨迹线图；
(9)小波动过程示波图及稳定域曲线。
附 表：
附表1，各种控制工况的各台机组和各个调压室的特征参数值统计表；
附表2，每号机组调保参数统计表；
附表3，机组调保参数汇总表；
附表4，调压室涌浪汇总表。
以上附表的格式可参考附表A。
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附表A 计算成果汇总表
附表A1各控制工况、各台机组、各调压室的特征参数统计表 控制工况编号：＿＿
表A2 ＿＿号机组调保参数统计表
表A3 机组调保参数汇总表
表A4 ＿＿调压室涌浪汇总表
_
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