第五章 水电站调节保证计算
5.1调节保证计算的目的、任务
（1）调保计算目的、任务
在水电站运行中，负荷与机组出力达到平衡使机组转速稳定。但由于各种突发事故，造成机组突然与系统解列，机组甩掉部分，或者全部负荷。在甩负荷时，由于导叶迅速的关闭，水轮机的流量急剧变化，因此在水轮机过水系统内产生水击。调保计算就是在电站初步设计阶段计算出上述过程中的最大转速上升及最大压力上升值。另外，调保计算
的目的是使压力升高和转速升高不超过允许值，确保电站水机系统安全稳定运行。
调节保证计算一般应对两个工况进行，即计算设计水头和最大水头甩全负荷的压力上升和速率上升，并取其较大者。一般在前者发生最大速率升高，在后者发生最大压力升高。
（2）灯泡贯流式机组过渡过程的特点
灯泡水轮发电机组的调节过渡过程与常规机组相比有一些不同，一般轴流机组惯性力矩主要取决于发电机的飞轮力矩，对于灯泡机组来说，由于受灯泡比的限制，发电机直径约为立式机组的3/5，其惯性力矩仅相当于立式机组的1/10左右，因而，水轮机惯性和水体附加惯性力矩所占的比重应大大增加，而水体附加惯性力矩则随叶片安放角的增加而增加，所以对灯泡机组的过渡过程分析必须考虑其影响。
（3）调保计算标准
根据/51862004DL T -《水力发电厂机电设计规范》，水轮机在机组甩负荷时
的最大转速升高率max β宜小于60%；导水叶前最大压力上升率宜为70%100%～。根据有关已建电站试验证明，采用导叶分段关闭规律，
8m 尾水管的真空度不大于水柱。
（4）已知计算参数 装机容量：418.5⨯MW
水头参数：max 6.8H =m ， 5.82Hav =m ， 5.3r H =m ，5.1min =H m 水轮机参数：水轮机型号：()1102730GZ WP --，68.2/min r n r =，
3398.6/r Q m s =，
尾水管参数：尾水管进口直径3==7.1D d (m)
尾水管直锥段长度：211=2.0=2.07.3=14.6L D ⨯(m)
尾水管直锥段直径：41=1.428=1.4287.3=10.42D D ⨯(m)
尾水管混合过渡段长度：221=2.7=2.77.3=19.71L D ⨯(m)
尾水管混合过渡段高度：1h=1.453=1.4537.3=10.61D ⨯(m) 尾水管混合过渡段宽度：1B=2.04=2.047.3=14.892D ⨯(m)
机组转动部分飞轮力矩()3t m ⋅：
查《灯泡贯流式水电站》155P ：22
22GD GD D D G G =++水体附加发电机水轮机
发电机飞轮力矩23i t KD l GD =发电机
式中：K -经验系数, 查《灯泡贯流式水电站》126P ,表6-10：
68.2/min r n r =，=4.7~5.1K ，取=5K 。
即： 332=57.14 1.02=1856.4i t K D D G l =⨯⨯发电机()3t m ⋅ 取： 2=850GD 水轮机()3t m ⋅
02441=
sin 8
B GD D L π
γα水体-d （）
（水轮机转轮区水体） 式中：γ-水体比重； 0L -叶片弦片长；
B d -轮毂直径，之前取轮毂比为0.33，即1=/0.33B D d ，故
=0.337.3=2.41B d ⨯m ：
αθϕ=+，θ为桨叶角为时0的叶片安放角；ϕ为桨叶角度；
即：40244041=
sin =sin =1220.58
8
7.3 2.41B
GD D L L π
π
γαα⨯水体-d -（）（）()3t m ⋅ 故：2222=3926.9GD GD GD GD =++水体附加发电机水轮机()3t m ⋅
5.2设计工况下的调节保证计算
5.2.1管道特性系数
1、进口到导叶段：
经以前的计算111.7~2.1B D =
（）；取：113.5(m)B = 流量：设计工况时流量已计算，398.7r Q =3/m s 取：12
2
2
211398.7
4.147.313.5/2
/2
44r
Q V D B ππ=
=
=⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫++⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣
⎦⎣
⎦/m s
进口到导叶段的长度11113.820.721 3.122.63L D D D =-==(m)
11
1
1
22.63 4.14=93.688LV L V =⨯=⨯∑2
/m
s
2、转轮室：
22
2
1398.7
9.5267.322r
Q V D ππ=
=
=⎛⎫
⎛⎫
⨯⨯
⎪
⎪⎝⎭
⎝⎭
/m s
前面已经计算出21(0.65~0.84) 5.5L D ==(m)
22
229.526 5.552.39L V
L V =⨯=⨯=∑2/m s
3、尾水管：
322
32398.7
==4.02/27.114.89210.61/222r r Q Q V S S D B h ππ⨯==+⎡⎤⎛⎫⎛⎫+⨯⨯+⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦
进出（）/m s
前面已经计算出31(4.5~5.0)34.5L D ==(m)
33
34.5 4.02138.56L V
=⨯=∑2/m s
则管道特性系数：
