水轮机调速器参数分析及试验.docx

水轮机调速器参数分析及试验鲜 其 军( 水轮机调速器参数分析及试验 鲜 其 军 ( 宝珠寺水电建设管理局, 四川 广元 628003) 摘 要: 分析了调速器的运行参数, 阐述了调速器相关试验, 对调速器参数的整定有借鉴作用。 关键词: 水轮机调速器; 参数; 试验; 分析 中图分类号: T K 73; T K 730. 4+ 1 文献标识码: B 文章编号: 100122184 ( 2001) 0220070202 1 概 述 随着我国水电事业的发展, 水轮机调速器的发 展也经过了几个发展阶段, 由过去的机械液压调速 器发展为电气液压调速器, 进而又发展到微机调速 器。为了确保电网的安全和用户对电能质量的要求, 要求调速器在孤机运行时有一定的稳定性, 在并入 电网后又有一定的灵敏性和速动性。 调速器并网时 的过调现象是由于调速器参数整定不合理, 尤其是 缓冲反馈强度 (暂态调差率) bt 和缓冲时间常数 T d 的配置不合理, 这就需要根据厂家提出的参数, 结合 引水系统、电网、机组的特点, 采用定性分析, 定量估 算, 现场试验的程序, 确定出调速器的最优配置参 数。以下就调速器运行参数作一分析。 较小的 bt, 增加调速器的灵敏性, 缩短并网时间; 并 网后, 为确保在电网负荷变化时调速器能及时地调 节导叶开度, 增减有功, 最好使 b t 趋于零。bt 趋于零, 则调速器的稳定性能必须降低, 但电网的自调节足 以使调速器稳定。就调频电厂而言, 通过减小 b t, 对 增加调速器的速动性和提高电能质量尤为重要。 2. 2 永态转差系数 bp 永态转差系数 bp 是电力系统各机组间负荷分 配的关键参数, 根据电厂在系统的作用不同, 各电厂 调速器的 bp 应有所不同。当系统负荷发生变化时, 首先由bp 值较小的机组承担变化后的负荷, 再由bp 值较大的机组承担变化后的负荷, 最后由 bp 值最大 的机组承担变化的负荷。基于此原则, 担任调峰、调 频任务的水电机组的 bp 值比非调峰、非调频电厂机 组的 bp 值小。bp 参数是一个综合指标, 应根据电厂 的位置、作用和经济效益来确定机组的 bp 值。 2. 3 缓冲时间常数 T d T d 的作用主要是提高调速系统的稳定性, 减少 调节过程中的振荡次数; 但对超调量无显著作用。过 分 增大 T d 值, 弹性反馈就变为刚性反馈, 其后果是 延长了调节时间, 增加了转速偏差, 使衰减系数也增 加, 导致调节品质变差。反之, T d 减小, 则可提高调 速器的灵敏性和速动性。为了得到良好的灵敏性和 快速调节能力, 机组并入电网后可将缓冲时间常数 切除, 这相当于 T d = 0。 2. 4 引水系统水流惯性时间常数 T w 调速器运行参数的性能分析 水 轮机调速系统中的调节对象为: 水轮机引水 系统、发电机及电网部分, 这三者对机组的动态特性 都有一定影响, 它们与调速器构成闭环调节系统。 在 分析调速器参数以前, 首先应对调速器主要 参数的物理意义和计算方法进行认真选择, 根据调 速器的每个单元, 推导出其数学模型, 估算出稳定运 行的大概参数范围。在实际工作中, 在设计和制造的 前提下, 调速系统的稳定性主要取决于调速器参数 的整定和受控系统参数的选择, 后者包括引水系统 惯性时间常数 T w , 机组惯性时间常数 T a 及水轮发 电机组所处工况点的负载特性等。调速器中影响动 态 品质的参数主要是 bt 和 T d。总之, 从水轮机调速 系统的对象来看, 调节系统各参数间都是相互影响 的, 不能独立地去调某一个参数, 只有整体考虑各参 数的配合, 才能获得良好的动态品质。 2. 1 暂态转差系数 b t 的选择 暂态转差系数 bt 是防止调节系统出现过调节 现 象, 从而获得稳定的无差调节。增加 bt 值有利于 调速系统的稳定, 但灵敏性变差; 反之, 会恶化调速 器的动态品质, 使调节动作迟缓, 转速偏差增大, 调 节时间加长。并网时, 在确保稳定的条件下, 应设置 2 引水系统水流惯性时间常数 T w = L ×Q r?G ×F ×H r, 其物理意义是引入管道的水流在额定水 头作用下, 流量从Q = 0 增加到 Q = Q r 所需的时 间, 即表示引水管道中水流惯性的大小, 它是表示引 水管道特性的一个综合指标, 与管道的长短、流量大 小以及水头的高低有一定的关系。T w 越大, 水流惯 性越大, 水击作用越显著, 它的存在是恶化水轮机调 节过程的主要因素, 调节过程的振幅、振荡次数和调 节时间都会随 T w 增加而加大。为了补偿水锤恶化 收稿日期: 2001201210 70 调节质量这