水泵水轮机“S”形特性区研究进展
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- 水泵水轮机S特性发展1“S”特性对机组运行稳定性的影响主要有三个方面[1]：
⑴对发电机空载运行产生影响。当水头较低、调速器不参与自动调节、机组处于空载开度时，在“S”形区域内，机组将在水轮机工况、制动工况、甚至反水泵工况之间来回转换，表现为机组转速的来回摆动，水头越低，出现摆动的转速越小，摆动的振幅越大，进入不稳定区的范围越大；当调速器参与自动调节时，由于机组水力惯性影响，调速器与“S”特性相互影响，导叶来回调节，机组并网困难或甩负荷后不能达到空载稳定以至跳机。
⑵对带负荷产生影响。当机组并网后或调相转发电以及发电转调相时的导叶开启/关闭过程中，如果工况点经过“S”特性区域附近，为了维持机组与电网同步，机组转速不变，机组将从系统吸收较大的功率，如果吸收功率超过整定值，将导致机组逆功率保护动作跳机。
⑶对机组甩负荷时水锤压力、机组转速上升率产生影响。由于“S”特性影响对压力钢管中的水流将造成类似导叶快速关闭的效果，将导致进入机组的流量快速减少，从而形成压力钢管的第二个水锤压力峰值。
2 水泵水轮机“S”特性研究进展
周嘉元[2]等从物理上分析了“S”形特性产生的原因，从理论上分析了其影响,结合实际,剖析了“S”形特性对抽水蓄能电站日常运行的影响, 并介绍了常用的解决方法。认为当水流如图1进入水轮机转轮的时候，动转轮以W速度旋转,
水流也被转轮夹着一起旋转。以一个单位水流质点分析，该指点的矢量速度可以分解为WZ、WY分量:其中WY质点顺转轮向下流动进入尾水管的速度分量、WZ是该指点贴着转轮叶片旋转的圆周速度分量。而在做圆周运动的时候,该水流质点必须受到足够大的向心力的作用。当该质点受到的向心力不足以支持这样的圆周运动的时候, 该质点旋转的半径就会变大,从实际来说，该质点就会顺着转轮上游侧的外沿被甩出去。这就是为什么低比转速、高转速的水泵水轮机容易进入水轮机制动工况乃至反水泵工况运行的原因。
程云山[3]提出了水泵水轮机“S”特性区的危害性并且提出几种解决对策：预开启部分导叶法、导叶异步控制法和数字式单元式接力器。它们都是将原先的“S”型曲线在空载开度时拉直了一些,使水泵水轮机在水轮机空载工况时不易“滑入”不稳定区,所以可以避开“S”特性区。其中,单元式接力器在水泵水轮机领域的应用已经进一步完善并正在拓宽。...
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