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抽水蓄能电站过渡过程计算影响因素分析郑应霞;胡雄峰;邱绍平【摘要】Transient process calculation is the basis of regulation guarantee design. Taking the transient process calculation in feasibility study of a domestic pumped storage power station as an example, the effects on the transient process calculation results exerted by the following factors are calculated and analyzed through Hysim:draft head, runner model characteristics, diameter of tailrace tunnel, generator-unit's moment of inertia and closure law of guide vanes. It is founded that the draft headand runner model characteristics have more significant impact on the transient process calculation results. As the draft head and the station layout can be basically determined in feasibility study while the characteristics of the generator-unit developed by different man-ufacturers are variable, so concern should be attached to the characteristics of the generator-unit in its bid invitation so as to meet the demand of regulation guarantee design.%过渡过程计算是调节保证设计的一种计算手段，也是调节保证设计的基础。
简答题：1、有压进水口高程确定原则及方法？答：原则：（1）要求在出现最低水位运行时，具有一定的淹没深度，以防在进水口处出现漏斗状吸气漩涡，并避免在管道中出现负压。
（2）进水口高程应高于设计淤积高程，保证进水口不被淤积，并防止有害的石块进入引水道。
方法：（1）在漩涡区加设浮排和防涡梁来避免出现吸气漩涡，并保证淹没深度大于0.8m。
（2）在必要的时候，开设排沙孔，以策安全。
2、充水阀作用是什么？其尺寸如何确定？答：作用：在开启闸门前向引水道充水，平衡闸门前后的水压，以便闸门在静水中开启。
尺寸确定方法：根据充水容积、下游漏水量、要求充满水的时间来确定冲水阀的尺寸。
3、水电站引水渠道基本要求是什么？答：（1）有足够的输水能力，并具有适应流量变化能力。
（2）水质要符合要求，防止有害的污物和泥沙进入饮水渠道。
（3）运行安全可靠，做好防冲、防淤、防冰冻措施。
（4）结构设计经济合理，便于施工运行。
4、压力前池的作用？答：（1）加深和加宽渠道以满足压力管道进水口的布置要求。
（2）向各压力管道均匀分配流量并加以必要的控制。
（3）清除水中的污物、泥沙、及浮冰。
（4）宣泄多余水量。
（5）当机组引用流量突然改变时，压力前池起到一定的调节作用，反射压力管道中的水锤波，抑制渠道内水位的过大波动。
5、与引水渠道相比，有压引水隧洞有何优缺点？答：优点：（1）可以采用较短的路线，避免沿线不利的地形、地质条件。
（2）有压隧洞能适应水库水位的大幅度升降和水电站引用流量的迅速变化。
（3）不受冰冻影响，沿程没有水质污染。
（4）运行安全可靠。
缺点：（1）对地形地质条件、施工技术、机械化要求较高。
（2）工程造价单价较高，工期较长。
6、镇墩作用及布置特点是什么？答:作用：承受明管因管道改变方向而产生的不平衡力，将管道固定在山坡上，不允许管道在镇墩发生位移。
布置特点：（1）布置在弯道处，靠自身重量案例保持稳定。
（2）若明管直线段长度超过150m，也需在其中间加设镇墩。
导叶开启时间对水电站过渡过程的影响摘要：针对国内外规范对导叶开启时间的不同规定，结合理论推导和数值计算实例，分析了不同的导叶开启时间对水电站过渡过程的影响。
实例研究结果表明，大波动过渡过程中的蜗壳动水压力、沿管道轴线的压力分布以及调压室阻抗孔口压差等参数均随导叶开启时间变化而变化。
通过研究得到如下结论：国际电工技术委员会标准推荐的增负荷时间30～40s是合理的；在并入小网的水力干扰过渡过程中，需要将运行机组最大初始开度限制在最大临界开度之内，才能保证运行机组转速收敛于额定转速，以满足发电机和电网对调节系统的要求。
关键词：过渡过程导叶开启时间数值计算临界时间前言在水电站运行中，从空载增至全负荷的导叶开启时间，国内外规范有不同的规定：文献[1]中对调节系统的要求：导叶开度的全行程动作时间应符合设计规范，一般为10～40s。
国际电工技术委员会iec(international electrotechnical commission)标准[2]则规定开启时间为20～80s，推荐值30～40s。
上述规程标准给出的取值范围虽有重叠部分，但整体范围并不一致，而导叶开启时间的取值问题一直未进行深入的研究。
本文将结合两机一洞常规水电站和抽水蓄能水电站两个代表性实例，探讨不同的导叶开启时间对水电站过渡过程的影响，寻找恰当的开启时间（直线开启规律），以满足发电机和电网对调节系统的要求。
1导叶开启时间对过渡过程的影响水电站过渡过程涉及到大波动、小波动和水力干扰过渡过程三个方面。
而在小波动过渡过程中，调速器将自动跟踪，机组不受导叶开启时间长短的影响。
因此本文仅讨论导叶开启时间对大波动和水力干扰过渡过程的影响。
1.1导叶开启时间对大波动过渡过程的影响在无穷大电网条件下，增负荷，机组转速不变，调速器将不参与调节，所以增负荷时间的长短将只对机组两个调保参数（蜗壳末端动水压力、尾水管进口断面压力）、管道沿程的压力分布、调压室涌浪水位及阻抗孔口压差等产生相应的影响。
第四章 水轮机调节学习提示内容：介绍水轮机调节的任务，水轮机调节系统特性，水轮机调速器的工作原理，调速器的类型，调速系统的油压装置。
重点：水轮机调节的途径，调速器和油压装置的选择。
要求：了解水轮机调节系统特性，水轮机调速器的工作原理；掌握水轮机调节的概念和调节途径，调速器的种类和适用情况、油压装置的选择。
第一节 水轮机调节的任务一、问题提出水电站作为电力系统的供电电源，不仅要保证供电的安全可靠，而且要保证供电电压和频率的稳定。
在电力系统中，由于电压和频率的过大变化会严重影响供电质量，使电力用户的产品质量和正常生产遭受破坏。
因此，我国电力系统规定：电力系统的频率应保持为50Hz ，当电力系统容量小于50万kW 时，频率偏差值不超过±0.5Hz ；当电力系统容量大于等于50万kW （大电力系统），频率偏差值不超过±0.2Hz 。
用户端电压变动幅度的允许范围是：35kV 及其以上的用户为额定电压的±5%，10kV 及其以下的用户为额定电压的±7%，低压照明用户为额定电压的+5% ～-10%。
一些发达国家，对频率和电压的稳定要求更加严格。
电力系统的负荷是随时不断变化的，由于负荷的变化而引起系统电压和频率变化势必会影响供电质量。
这要求系统中承担调频任务的机组，在系统负荷变化时，能迅速改变其功率使之适应于外界负荷的变化，并同时使电力系统的电压和频率恢复和保持在允许变化范围以内。
在水电站中，电压调整由发电机的电压自动调整系统（励磁装置）实现，频率调整由水轮机的调速器来完成。
二、水轮机调节任务与途径发电机输出电流的频率f 与其磁极对数p 和转速n 的关系为/60f pn =。
对一定的发电机来说，其磁极对数p 是固定不变的，要调节发电机电流频率f 只能调节水轮机的转速n ，所以水轮机调节的实质就是转速调节。
因此，水轮机调节的基本任务就是根据外界负荷的变化，通过调节机组出力使之与外界负荷相适应并保证机组的转速变化在规定范围之内。
抽水蓄能电站水泵调相工况转水泵工况控制流程优化发表时间：2018-03-15T16:04:19.830Z 来源：《防护工程》2017年第31期作者：朱益鹏[导读] 随着我国电力系统的逐渐完善，对于电力设备的使用也需要不断的全面。
江苏国信溧阳抽水蓄能发电有限公司江苏 213334摘要：随着我国电力系统的逐渐完善，对于电力设备的使用也需要不断的全面。
水泵调相工况转水泵工况是抽水蓄能电站重要而常见的工况转换，本文介绍了在抽水蓄能电站该过程调试中遇到的问题，并对其进行分析，在此基础上优化了控制流程，满足了机组控制要求。
关键字：抽水蓄能电站；水泵调相工况；转水泵工况；控制流程优化引言抽水蓄能电站的主要作用是对电网进行用电负荷的调峰填谷，以缓解峰谷差所带来的用电矛盾。
与常规水电厂相比，抽水蓄能电站一个最大的不同就是具有发电和抽水可逆式运行的特点，因此机组工况转换非常频繁。
要想让这些工况转换快捷有序，安全可靠地进行，就必须对监控系统控制进行科学设计，以实现监控系统对机组的有效科学控制。
1水泵调相工况转水泵工况的过程分析水泵调相工况转水泵工况是抽水蓄能机组一种常见的工况转换过程。
抽水蓄能机组必须被SFC或拖动机组从静止状态拖动至水泵调相工况后才能继而转换至水泵工况。
因此水泵调相工况转水泵工况是机组转轮由在空气中转动变为在水中转动，并带满负荷抽水的过渡过程，其中关键问题是机组排气回水的过程与主进水阀、水泵水轮机导叶的打开时间以及励磁和调速器等分系统工作模式转换的配合。
机组在水泵调相工况时，主进水阀、导叶处于全关状态，尾水水位被高压压缩空气压至水泵水轮机转轮以下，转轮在空气中向水泵方向旋转。
当工况转换开始以后，机组监控系统首先调用排气回水流程，停止向转轮内充入压缩空气，关闭充气阀和补气阀，然后关闭蜗壳平衡阀。
在上述过程完成后打开排气阀，使转轮内的空气排出，尾水锥管内的水位逐渐上升，当水位上升至与转轮相接触后，机组便进入造压阶段。
水电站的布置形式及组成建筑物一、填空题1．水电站的基本布置形式有_坝式水电站、引水式水电站、混合式水电站三种，其中坝式水电站分河床式、坝后式、坝内式、溢流式等形式。
2．有压引水式水电站由_________________、_________________、______________、______________、______________等组成；而无压引水式水电站由_____________、_____________、______________、______________、______________等组成。
3．抽水蓄能电站的作用是___________________________________，包括_________________和_________________两个过程。
4．按其调节性能水电站可分为____________和______________两类。
二、思考题1．按照集中落差的方式不同，水电站的开发分为几种基本方式？各种水电站有何特点及适用条件？2．水电站有哪些组成建筑物？其主要作用是什么？3．抽水蓄能电站的作用和基本工作原理是什么？潮汐电站基本工作原理是什么4．何为水电站的梯级开发？水电站进水口及引水建筑物一、判断题1．无压引水进水口，一般应选在河流弯曲段的凸岸。
( )2．有压进水口的底坎高程应高于死水位。
( )3．通气孔一般应设在事故闸门的上游侧。
( )4．进水口的检修闸门是用来检修引水道或水轮机组的。
( )5．渠道的经济断面是指工程投资最小的断面。
( )6．明渠中也会有水击现象产生。
( )二、填空题1．水电站的有压进水口类型有______________、______________、____________、____________等几种。
2．水电站有压进水口主要设备有______________、______________、______________和______________。
＿＿抽水蓄能电站技术设计阶段水道水力过渡过程计算大纲１ 引 言＿＿抽水蓄能电站位于＿＿，在电力系统中的功能是＿＿。
电站总装机容量＿＿MW，单机容量＿＿MW。
机组型号＿＿。
电站开发方式(首部开发、中部开发、尾部开发) ＿＿。
引水系统由＿＿组成。
本工程为＿＿等工程。
可行性研究报告于＿＿年＿＿月审查通过。
2 设计依据文件和规范2.1有关本工程文件(1) 工程可行性研究报告；(2) 工程可行性研究报告审批文件；(3) 技术设计任务书。
２.2主要设计规范(1) SD 303—88 水电站进水口设计规范(2) SD 144—85 水电站压力钢管设计规范(试行)(3) DL/T 5058-1996 水电站调压室设计规范(4) SDJ 173—85 水力发电厂机电设计技术规范(5) SD 134—84 水工隧洞设计规范(试行)(6) GB 9652—88 水轮机调速器与油压装置技术条件2.3 参考资料和手册 12《水电站机电设计手册》(水力机械部分)。
3.计算基本资料３.1 水库(水池)特征水位(1) 上库(上水池)水位：正常蓄水位＿ｍ；死 水 位＿ｍ。
(2) 下库(下水池)水位：正常蓄水位＿ｍ；死 水 位＿ｍ。
提示：对于混合式抽水蓄能电站，尚应补充上、下库设计、校核洪水位。
３.2 引水系统布置 (1)引水系统平面布置 (2)引水系统纵剖面布置 (3)引水系统特征参数，见表1 表1 引水系统特征参数表水头损失系数，×Q 2局部水头损失沿程水头损失管道编号部位 直径 m面积 m 2长度 m 管道末端高程m水轮机工 况水 泵工 况最大值平均值 最小值备注1 …注：（1）引水系统编号示意图，可表示在上表备注栏中。
（2）Q为水轮机流量或水泵流量。
对于沿程水头损失，指管道本身流量，对于局部水头损失，指主管道流量。
（3）水头损失系数按有关水力学手册和规范进行计算，必要时进行水工模拟试验，参照使用试验成果。
3.3 机组参数及特性 3.3.1 机组主要参数(1)机 型 ＿＿；：＿＿r／min；(2)额定转速ｎ：＿＿r／min；(3)飞逸转速ｎｐ(4)额定出力：＿＿MW；(5)输入功率：＿＿MW；(6)转轮直径：＿＿ｍ；(7)飞轮力矩GD2：＿＿t.ｍ2；(8)安装高程：＿＿ｍ；(9)额定水头的发电流量：＿＿ｍ３／ｓ；(10)最高扬程的流量：＿＿ｍ3／ｓ；(11)最低扬程的流量：＿＿ｍ３／ｓ。
西北农林科技大学水利与建筑工程学院《水电站》课程考试试题库主要内容第1部分名词解释 (01)第2部分填空题 (06)第3部分判断是非题 (12)第4部分选择题 (20)第5部分回答题 (26)第6部分计算题 (51)第7部分读图题 (67)第8部分模拟试题 (81)《水电站》课程考试试题库第一部分名词解释录入：余坤、陈宇鹏、张记真、李云清、罗真行、齐波波校核:李凯1.坝式开发(1）答:在河流峡谷处拦河筑坝，坝前壅水，形成水库，在坝址处形成集中落差，这种开发方式称为坝式开发。
2.引水式开发（1）答:在河流坡降较陡的河段,通过人工建造的引水道(渠道，隧洞，管道等）引水到河段下游，集中落差，这种开发方式称为引水式开发。
3.混合式开发(1）答：在一个河段上，同时采用筑坝和有压引水道共同集中落差的开发方式称为混合式开发.4.抽水蓄能电站(1）答：抽水蓄能电站是一种存储系统中多余电能，在电力系统起调峰作用的电站。
包括抽水蓄能和放水发电两个过程：系统负荷低时，将下库的水抽到上库（电动机+水泵）；系统负荷高时，将上库的水放出发电（水轮机+发电机）.5.潮汐水电站（1）答：利用潮汐能发电的水电站称为潮汐水电站.6.梯级开发（1）答:在一条河流上，自上而下,建造一个接一个水利枢纽，成为一系列水利枢纽,这种开发方式称为河流的梯级开发.7.平水建筑物（1）答:用以平稳由于水电站负荷变化在引水或尾水系统中引起的流量及压力变化,保证水电站调节稳定的建筑物。
8.引水建筑物(1）答:用以集中水头，输送流量到水轮发电机组或将发电后的水排往下游河道的建筑物。
9.进水建筑物（1)答：用以从河道或水库按发电要求引进发电流量的引水道首部建筑物。
10.HL240—LJ—250（2）答：表示混流式水轮机，转轮型号240,立轴，金属蜗壳，转轮标称直径为250cm。
11。
2QJ30-W—(2)答：表示一根主轴上有两个转轮的切击式水轮机，转轮型号为30，卧轴,转轮标称直径为150cm，每个转轮上有2个喷嘴,射流直径为10cm 。
第一次作业1. 论述水轮机的基本类型和分类方法(1) 实际水流利用条件千差万别，各种形式的水轮机可以最大限度的利用水能。
1′(2) 水轮机可按能量利用特征、水流特征、转轮结构特征分类。
1′ (3) 水轮机的主要类型可以归纳如下： 4′⎧⎧⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎧⎪⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎩⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩混流式轴流定浆式轴流式轴流转浆式斜流式反击式全贯流式伸缩式 水轮机贯流式半贯流式竖井式灯泡式水斗式（切击式）冲击式斜击式双击式(4) 水轮机按能量转换特征分为两类，为反击式和冲击式:反击式水轮机既利用水流的动能也利用水流的势能； 冲击式水轮机只利用水流的动能。
a.反击式水轮机按转轮区内水流相对于主轴流动方向的不同可分为:混流式（水流辐向进，轴向出）; 轴流式（水流轴向进，轴向出）;斜流式（水流沿着与主轴成某一角度的方向流动）; 贯流式（机组在流道中间，周围过水）。
其中:轴流式水轮机根据其转轮叶片在运行中能否转动，可分为:轴流定桨式和轴流转桨式.贯流式水轮机根据其发电机装置形式的不同，可分为:全贯流式和半贯流式。
b.冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为:水斗式、斜击式和双击式三种。
2′(5) 各种水轮机的适用水头不一样。
水斗式水轮机的适用水头约为300～1700m ，混流式水轮机约为20～700m ，轴流式水轮机约为3～80m ，斜流式水轮机约为40～200m ，贯流式水轮机约为1～25m 。
2′2.绘出混流式水轮机的示意图（沿主轴剖面图及沿蜗壳中心线平面图，图中应标明其主要部件的名称）。
图1混流式水轮机沿主轴剖面图 6′图2混流式水轮机沿蜗壳中心线平面图 4′3.比较混流式、轴流式和水斗式水轮机各主要部件的特征.评分标准：本题中前四种部件是主要方面，学生作答只要涵盖参考答案基本内容即可得分，不要求完全一致。
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3欢迎下载第二次作业1. 试分析尾水管的工作原理，推导尾水管回收的能量表达式。
《水电站》课程考试试题库第二部分填空题1.水电站产生电能的过程是有能水流通过水轮机，将转变，水轮机又带动水轮发电机转动，再将转变为。
（1）答：水能、旋转机械能、旋转机械能、电能2.就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为、和三种基本方式，此外，还有开发利用海洋潮汐水能的。
（1）答：坝式、引水式、混合式、潮汐开发方式3.坝式水电站常包括和两种开发方式。
（1）答：坝内式水电站、坝后式水电站4.引水式水电站据引水建筑物的不同又分为和两种类型。
（1）答：无压引水式水电站、有压引水式水电站5.水电站枢纽的组成建筑物有：、和进水建筑物、、、厂房枢纽建筑物六种。
（1）答：挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、平水建筑物6.水轮机是将水能转变为旋转机械能的动力设备。
根据水能转换的特征，可将水轮机分为和两大类。
（2）答：反击式、冲击式7.混流式水轮机的转轮直径是指；轴流式水轮机的转轮直径是指。
（2）答：转轮叶片进口边的最大直径、转轮叶片轴线相交处的转轮室内径8.水轮机引水室有与两大类。
（2）答：开敞式、封闭式9.封闭式进水室中水流不具有自由水面，常见的形式有：、和三种。
（2）答：压力槽式、罐式、蜗壳式10.水轮机工作过程中的能量损失主要包括三部分，即、和。
（2）答：水力损失、容积损失、机械损失11.根据水轮机空化发生的条件和部位，空化可分为：、、和四种主要类型。
（2）答：翼型空化、间隙空化、局部空化、空腔空化12.水轮机的吸出高度是指转轮中到的垂直距离。
（2）答：压力最低点、下游水面13.水轮机的总效率η包括、、，其关系是η=ηj·ηv·ηs。
（2）答：水力效率ηs、容积效率ηv、机械效率ηj。
14.立式水轮机的安装高程是指高程，卧式水轮机的安装高程是指。
（2）答：导叶高度中心面、水轮机主轴中心线所在水平面高程15.模型与原型水轮机相似，必须满足、和三个相似条件。
（2）答：几何相似、运动相似、动力相似16.水轮机选型遵循的原则是：在满足水电站出力要求和水电站工作参数相适应的条件下，应选用和的水轮机。
导叶开启时间对水电站过渡过程的影响(1)
摘要：针对国内外规范对导叶开启
时间的不同规定，结合理论推导和数值计算实例，分析了不同的导叶开启时间对水电站过渡过程的影响。
实例研究结果表明，大波动过渡过程中的蜗壳动水压力、沿管道轴线的压力分布以及调压室阻抗孔口压差等参数均随导叶开启时间变化而变化。
通过研究得到如下结论：国际电工技术委员会标准推荐的增负荷时间30～40s是合理的；在并入小网的水力干扰过渡过程中，需要将运行机组最大初始开度限制在最大临界开度之内，才能保证运行机组转速收敛于额定转速，以满足发电机和电网对调节系统的要求。
关键词：过渡过程导叶开启时间数值计算临界时间
前言
在水电站运行中，从空载增至全负荷的导叶开启时间，国内外规范有不同的规定：文献[1]中对调节系统的要求：导叶开度的全行程动作时间应符合设计规范，一般为10～40s。
国际电工技术委员会iec(international electrotechnical commission)标准[2]则规定开启时间为20～80s，推荐值30～40s。
上述规程标准给出的取值范围虽有重叠部分，但整体范围并不一致，而导叶开启时间的取值问题一直未进行深入的研究。
本文将结合两机一洞常规水电站和抽水蓄能水电站两个代表性实例，探讨不同的导叶开启时间对水电站过渡过程的影响，寻找恰当的开启时间（直线开启规律），以满足发电机和电网对调节系统的要求。
1导叶开启时间对过渡过程的影响
水电站过渡过程涉及到大波动、小波动和水力干扰过渡过程三个方面。
而在小波动过渡过程中，调速器将自动跟踪，机组不受导叶开启时间长短的影响。
因此本文仅讨论导叶开启时间对大波动和水力干扰过渡过程的影响。
1.1导叶开启时间对大波动过渡过程的影响
在无穷大电网条件下，增负荷，机组转速不变，调速器将不参与调节，所以增负荷时间的长短将只对机组两个调保参数（蜗壳末端动水压力、尾水管进口断面压力）、管道沿程的压力分布、调压室涌浪水位及阻抗孔口压差等产生相应的影响。
文献[3]给出了粗略估算水锤压力的计算公式：，式中、分别为压力管道水流惯性加速时间常数和导叶动作时间，、为水轮机在初始和终了时的相对流量值。
由上式不难看出，在机组增负荷过程中，导叶开启越快，引起的
负水锤越大，蜗壳末端的最小动水压力将越小，尾水管进口的最大动水压力也将越来越大。
另外，由于沿管线压力极值通常呈线性分布，所以机组上游侧沿线最小动水压力分布线的梯度和机组下游侧沿线最大动水压力线的梯度将随着导叶开启时间减短而越来越大。
由文献[4]调压室基本方程式对时间微分（式中、分别表示引水管道及调压室断面积，表示管道中水流速度，为调压室水位，为水轮机引用流量，上游调压室取“＋”号，尾水调压室取“－”号），可得。
从该式可知，导叶开启速度的快慢（可用大小衡量）不仅影响隧洞水流惯性的变化，而且直接影响调压室涌浪水位高低。
1.2导叶开启时间对水力干扰过渡过程的影响
在两机一洞布置方式下，若一台机组并入有限电网正常运行，另一台机组增负荷，该动作机组增负荷时间的长短必然对正常运行机组的调节品质产生影响。
将水轮发电机组的运动方程：
（1）
经适当变换，有：
（2）
而
（3）
所以有：
（4）
上式中，－机组转动惯性矩，－水轮机主动力矩和出力，－发电机阻抗力矩和出力，－机组转动角速度，－水轮机工作水头，－水轮机引用流量，－水轮机效率，－时间。
在动作机组导叶开启过程中，由于水锤作用，水轮机进口断面压力下降而出口断面压力上升，从而导致运行机组工作水头降低。
在机组效率不变的条件下，为保证运行机组出力不变，其引用流量必须增大，也就是说，运行机组导
叶开度将会随着动作机组导叶开启而加大。
导叶开启时间越短，水锤作用越显著，工作水头降低幅度和引用流量增加的幅度也越大，因此导叶开度增加的幅度越大。
在水力干扰过渡过程中，如果动作机组导叶开启太快，而此时运行机组的开度又接近某一限制开度时，调速器的开度限制机构将发挥作用，限制导叶开度不超过该限制开度，从而限制了流量的进一步增加。
同时，发电机的阻力矩维持不变，于是式（4）不能保持平衡，右边小于零，运行机组的转速未达到额定值就开始下降，此后将以小于额定值的某一值为轴作摆动。
该差值若超过有差调节的调差率，即0～8％[5]，则难以满足电网对调节系统稳定性的要求。
2实例
本文选取了设有尾水调压室的常规水电站和设有上游调压室的抽水蓄能水电站作为计算实例，两者均为两机一洞布置方式。
为探求增负荷时间对过渡过程的影响，拟定增负荷时间
范围为10～100s，并以10s为
间隔。
2.1常规水电站实例
该水电站额定水头95.0m，单机引用流量900.7m3/s，额定转速75r/min。
图1～图4为大波动过渡过程中各控制参数随导叶开启时间的变化曲线，图中数据点来源于10～100s的数值计算结果。
图1蜗壳末端动水压力控制值
图2 尾水管进口压力控制值
图3尾水调压室涌浪水位控制值
图4调压室底板压差控制值
图1～图4图例说明：
从图中可以看出，蜗壳最大动水压力发生在导叶开启初始时刻，其大小等于恒定流压力；而蜗壳最小动水压力则随增负荷时间的延长而增大(图1)，极值发生时间均在附近(图5)；且存在某一临界增负荷时间，当时压力极值变化较为显著，时压力变化则较为平缓。
结果表明：该临界导叶开启时间为30s。
尽管在增负荷工况下，尾水管进口压力不是过渡过程的控制值，但从图2可知，其极值随的变化趋势仍然以30s为临界值，超过60s后尾水管压力大小几乎不变。
与此类似，引水发电系统的沿线压力也以30s为临界值（图7）。
尾
水调压室最低涌浪水位以40s为临界值，并在后最低涌浪水位与调压室初始水位保持齐平(图3)。
这是因为随着的延长，调压室涌浪的第二振幅水位反而高于初始水位（见图6）。
最高涌浪水位则无明显的临界值，随着的延长而逐渐降低。
调压室阻抗孔口的向上向下最大压差分别以30s、40s为临界值(图4)。
总之，以上各控制参数的临界值均在30～40s之间，与iec的推荐值是一致的。
在并入有限电网的水力干扰过渡过程中，运行机组有关参数变化过程见图8～图11。
作为示例，图中仅选取了＝10s、30s、50s、100s四种增负荷时间。
结果表明：在运行机组起始开度≥98％时，无论动作机组导叶开启时间多长，调速器参数如何整定，其转速均不能恢复到额定转速75r/min，而是收敛于一小于额定转速的数值（图8）：＝100％时，其相对差值为10.67％，大于规范规定的最大有差调差率8%；＝98％时，相对差值为2.67％，在8％以内。
此时若将电网自调节系数由0依次增加至0.5、0.8，则前述相对差值减小（图9）。
而当起始开度减小到97％时，运行机组转速均能收敛到额定转速。
上述结果表明水力干扰过渡过程中运行机组存在最大临界初始开度，即。
另外，随着开启时间的延长，运行机组出力变化幅度减小，振荡周期略有增加（图10）。
与并入大网的水力干扰（图11）相比，并入小网运行机组的出力变化幅度较大而且衰减较慢。
图5 蜗壳末端动水压力变化曲线簇
图6 调压室涌浪水位变化曲线簇
图7 引水发电系统沿线压力曲线簇
图8运行机组转速变化曲线簇
图9运行机组转速变化曲线簇
图10 运行机组出力变化曲线簇(并小网)
图11运行机组出力变化曲线簇(并大网)
2.2抽水蓄能水电站算例
该水电站额定水头195.0m，单机引用流量185.46m3/s，额定转速
250r/min。
大波动计算结果表明，蜗壳末端的压力极值变化规律与前述的常规水电站一致：蜗壳最大动水压力发生在导叶开启初始时刻，最小动水压力则随增负荷时间的延长而增大，极值的发生时间均在附近，略有不同的是临界时间提前到20s左右。
随导叶开启时间的增加，尾水管进口压力的变化趋势是先显
著后平缓，临界时间在40s左右。
与常规水电站类似，引水发电系统的沿线压力也以30s为临界值。
上游调压室最高涌浪为初始值，这是因为增负荷在调压室产生的第二振幅低于恒定水位，最低涌浪随增荷时间的增加呈现的规律是先减小后增加，临界时间在40s左右。
总的来说，以上大波动控制参数的临界值也在30～40s之间，与iec的推荐值是一致的。
对于同一抽水蓄能电站，正常运行机组分别采用不同的导叶初始开度，作为示例仅选取了97.4%、90%、88%三种初始开度值，在不同的增荷时间下
（10s、30s、50s、100s）得到一系列转速和出力变化曲线。
与前述常规水电站一样，只有当运行机组初始开度小于等于88%时，其转速才能恢复到额定转速250r/min；大于此开度值时，无论将导叶开启时间延长多久都不能使运行机组转速围绕额定转速波动：。
