【摘要】：水力發(fā)電機組作為電網(wǎng)中重要的骨干電源,主要承擔電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰任務,保證其良好的調(diào)節(jié)品質以及高質量的電能輸出具有重要的意義。對于含調(diào)壓室水電站而言,在小波動過程中,水輪發(fā)電機組經(jīng)常會因為調(diào)壓室水位波動而產(chǎn)生轉速尾波衰減速度過慢等問題,進而影響機組調(diào)節(jié)品質,這些問題一直是人們關注的焦點。為提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質,工程中常將調(diào)壓室布置在距離水輪機較近的位置,但也常因此帶來尾波問題較為嚴重,甚至為了減小尾波影響不惜增加調(diào)壓室斷面面積,使整個工程的預期投資金額大幅度增加。所以,對于此類水電站,研究分析各因素對含調(diào)壓室水電站小波動調(diào)節(jié)品質的影響規(guī)律等問題有著重要的工程應用價值和理論指導意義。首先,本文建立了包含壓力管道、調(diào)壓室、尾水隧洞、水輪發(fā)電機組、調(diào)速器等多個部件在內(nèi)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的五階數(shù)學模型。其次,由于五次及以上的方程無法求取解析解,因此需要對原五階系統(tǒng)進行簡化處理。本文通過理論推導和數(shù)值仿真分析了各因素對過渡過程中機組轉速變化的影響大小,發(fā)現(xiàn)壓力管道水擊壓力波引起的機組水頭變化對水輪機流量特性的影響不大,忽略后機組轉速波動與原系統(tǒng)機組的轉速波動過程非常接近,由此將原模型簡化為四階模型;對四階模型的特征方程進行分解后得到兩個二階環(huán)節(jié)的疊加,這兩個二階環(huán)節(jié)分別表征了轉速的主波和尾波特征;通過分析這兩個二階環(huán)節(jié)最終得到了超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等表征調(diào)節(jié)品質指標的解析表達式,并通過工程實例驗證了解析公式的正確性,此研究成果為類似電站提供了參考依據(jù)。最后,以調(diào)節(jié)品質指標的理論表達式為基礎,結合工程實例研究了調(diào)壓室位置、調(diào)壓室斷面面積、調(diào)速器參數(shù)、發(fā)電機及負載自調(diào)節(jié)系數(shù)、機組慣性時間常數(shù)等因素對小波動調(diào)節(jié)品質的影響規(guī)律,并通過數(shù)值仿真進行了對比驗證。
[Abstract]:As an important backbone power supply in the power network, hydroelectric generating units are mainly responsible for the tasks of power network frequency modulation and peak regulation. It is of great significance to ensure its good regulating quality and high quality power output. For the hydropower station with surge chamber, in the process of small fluctuation, the speed coda attenuation speed is too slow due to the fluctuation of water level in the surge chamber, which further affects the regulating quality of the unit. These problems have always been the focus of attention. In order to improve the regulating quality of the system, the surge chamber is often arranged near the hydraulic turbine in engineering, but the coda problem is often serious, even in order to reduce the influence of the coda, the section area of the surge chamber is increased. The expected investment in the whole project has increased substantially. Therefore, for this kind of hydropower station, it has important engineering application value and theoretical guiding significance to study and analyze the influence of various factors on the regulation quality of small fluctuation regulation of hydropower station with surge chamber. First of all, the fifth order mathematical model of regulating system including pressure pipe, surge chamber, tailrace tunnel, turbine generator set, governor and so on is established in this paper. Secondly, because the equations of order 5 and above can not be solved, it is necessary to simplify the original fifth order system. In this paper, through theoretical derivation and numerical simulation, the influence of various factors on the speed change of the turbine during the transition process is analyzed. It is found that the change of the turbine head caused by the water hammer pressure wave of the pressure pipe has little effect on the flow characteristics of the turbine. The speed fluctuation of the unit is very close to that of the original system, so the original model is simplified to the fourth order model. After decomposing the characteristic equations of the fourth-order model, the superposition of two second-order links is obtained. The two second-order links represent the main wave and coda characteristics of the rotational speed respectively. Through the analysis of the two second-order links, the analytical expressions of the overshoot quantity and the regulating time are obtained, and the correctness of the analytical formula is verified by an engineering example. The research results provide a reference for similar power stations. Finally, based on the theoretical expression of regulating quality index, the location of surge chamber, the sectional area of surge chamber, the parameters of governor, the self-regulating coefficient of generator and load are studied in combination with engineering examples. The influence of inertia time constant on the regulation quality of small fluctuation is compared and verified by numerical simulation.
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TV732.5

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本文編號：2359769