摘要：本文从理论和已建抽水蓄能电站统计分析，说明了抽水蓄能电站输水系统特点，并对是否需要设置调压井进行初步的判断。在电站设计的前期工作中，一般难以得到较详细机组资料，如何选取输水系统的设计内水压力在为比较突出的问题。本文根据工程经验分析了初步确定抽水蓄能电站输水系统内水压力的方法。
关键词：抽水蓄能电站输水系统调压井设计内水压力
抽水蓄能电站主要任务是在电网中承担调峰、填谷、调频、调相及事备用任务，电站的经济性取决于电站的投资和其在电力系统中的运行能力。电站的运行能力是指电站对电网负荷变化的迅速响应能力。水泵水轮机组转速调节的稳定性主要受到输水系统的布置、流速、机组特性等的影响。由于经济性的要求，抽水蓄能电站输水系统的引用流速通常比较大，从而降低了电站的响应能力。高流速与电站良好调节性能和运行灵活性之间构成一对矛盾。流速高，则调解时间长，必要时需布置调压井。要解决好这对矛盾在电站可行性研究阶段就应重视这一方面的问题，通过选择合理的输水系统布置、调压井的布置、断面尺寸、机组贯性参数、导叶关闭规律等来实现。
1抽水蓄能电站设置调压井的初步判断
1.1从水力学角度分析设置调压井的条件
在初步判断是否需要设置上游调压井时，可以根据导叶关闭时间ts和高压管道中水击压力允许值来近似判断。对常规电站水头一般低于200m，高压管道水击类型一般是未相水击，其简化公式为：
式中：
hm－未项水击压力通过上式可确定贯性时间常数ｔw：
对于抽水蓄能电站，最高水击压力一般是由水轮机甩负荷工况控制，过渡过程计算与常规电站没有本质区别。抽水蓄能电站较经济水头一般为400～600m，蓄能电站的水头一般是比较高的，对于高水头电站，输水系统水击类型往往是第一相水击，其简化公式为：
式中：h1－第一相水击压力相对值；
τ0－导叶的起始相对开度；
a－水击波波速。
通过上式可确定贯性时间常数ｔw：
当μτ0＞1时，水击压力为第一相水击；当μτ0＜1时，水击压力为未相水击。当μτ0＝１时第一相水击压力与未相水击压力相等。在相同导叶关闭时间，产生相同水击压力，不同水击类型所要求的输水系统贯性时间常数tw并不相同，第一相水击要求的ｔw要比未相水击要求的小。也就是说，蓄能电站设置调压井的条件要比常规电站严格。
1.2从电站调节性能方面分析设置调压井的条件
抽水蓄能电站对电网负荷变化的迅速响应能力通过合理选择输水系统、机组和控制设备参数来实现。要想使电站具有良好的调节性能，在可行性研究阶段就应注重这一方面的问题。
否则方案一旦确定，就无法在后期建设中实现良好的运行方式。在前期设计中，主要通过调整输水系统的惯性时间常数tw和机组加速时间常数ta来解决这一问题。通过图１对日本和我国大型抽水蓄能电站的统计可以看出，各蓄能电站基本全部位于《水电站调压井规范》dl/t5058-1996推荐的调速性能好的区域内，再一次证明抽水蓄能电站对电站调节性能要求要比常规电站严格。
2设计内水压力的初步确定
常规电站当水头大于100m时，控制水击压力的上升值不超过30。对于蓄能电站来说，设计水头比较高，由于经济性和机组特性等原因，使蓄能电站输水系统的设计内水压力的采用值比常规电站要高。在电站前期设计中，很难得到机组全特性曲线，难以进行较确切的过渡过程分析。在这种情况下，可以寻求替代方法。通过对中日27个大型电站统计分析发现最大设计内水压力h1与最大静水头h2有很好的相关性，详见图2。相关系数ｒ＝0.99，相关方程为:
h1/h2=1.307
在没有机组资料情况下，设计内水压力可按管道最大静水头1.31倍来考虑。
3结论
对于抽水蓄能电站来说，设计头比较高，流速较大，水击压力为第一相水击的可能性比较大，同时在电网中承担调峰、调频、调相等任务，对其运行灵活性要求比较高，所以蓄能电站设置调压井的条件应比常规电站高。在电站前期设计工作中，可结合调压井规范，根据已建工程统计分析结果进行初步判断，最终通过过渡过程分析确定。
蓄能电站输水系统的设计内水压力取值比常规电站要高，在没有资料情况下可根据统计分析的结果，按输水系统最大静水头的1.31倍选用。
来源：bjx
