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第九章

水电站的水锤与调节保证计算

浙江水利水电专科学校

2007年7月

浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz

重点内容

1.水电站有压引水系统非恒定流

现象及调节保证计算的任务；

2.简单管水锤简化计算、复杂管

路的水锤解析计算及适用条件；

3.机组转速变化的计算方法和改

善调节保证的措施。

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第一节概述

一、水电站的不稳定工况

由于负荷变化而引起导水叶开度、水轮机流量、水电

站水头、机组转速的变化，称为水电站的不稳定工况。

(一)引起水轮机流量变化的两种情况

Ø水电站正常运行情况下的负荷变化。

担任峰荷或调频任务的电站，水轮机的流量处于不

断变化中；正常的开机或停机。

Ø水电站事故引起的负荷变化。水电站可能会各种各

样的事故，可能要求水电站丢弃全部或部分负荷。

这是水电站水锤计算的控制条件。

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(二)水电站的不稳定工况表现形式

1.引起机组转速的较大变化

v丢弃负荷：剩余能量→机组转动部分动能→机组

转速升高

v增加负荷：与丢弃负荷相反。

2.在有压引水管道中发生“水锤”现象

v导时关闭时，在压力管道和蜗壳中将引起压力上

升，尾水管中则造成压力下降。

v导叶开启时则相反。

3.在无压引水系统中产生水位波动现象。

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二、调节保证计算的任务

(一)水锤的危害

(1)压强升高过大→水管强度不够而破裂；

(2)尾水管中负压过大→尾水管空蚀，水轮机运行

时产生振动；

(3)压强波动→机组运行稳定性和供电质量下降。

(二)调节保证计算

水锤和机组转速变化的计算，一般称为调节保证

计算。

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v计算有压引水系统最大和最小内水压力。最大内水

压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度

的依据；最小内水压力作为压力管道线路布置，防

止管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据；

v计算丢弃负荷和增加负荷时转速变化率，并检验其

是否在允许的范围内。

v选择调速器合理的调节时间和调节规律，保证压力

和转速变化不超过规定的允许值。

v研究减小水锤压强及机组转速变化的措施。

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第二节水锤现象及特性

一、水锤现象

v0~L/c:升压波，由阀门向水库

传播，水库为异号等值反射。

vL/c~2L/c:降压波，由水库向

阀门传播，阀门为同号等值反

射。

v2L/c~3L/c:降压波，阀门→水

库。

v3L/c~4L/c:升压波，水库→阀

门。

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二、水锤特性

①水锤压力实际上是由于水流速度变化而产生的

惯性力。当突然启闭阀门时，由于启闭时间短、

流量变化快，因而水锤压力往往较大，而且整

个变化过程是较快的。

②由于管壁具有弹性和水体的压缩性，水锤压力

将以弹性波的形式沿管道传播。摩擦阻力的存

在造成能量损耗，水锤波将逐渐衰减。

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