energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2022-15-1-23-30energsecurity-794Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЯ, РАСЧЕТЫDESIGN, RESEARCH, CALCULATIONSВлияние режимов регулирования частоты и мощности на техническое состояние гидроагрегатов ГЭСInfluence of frequency and power control modes on the technical condition of hydraulic units of hydroelectric power plantsБайковВ. Н.BaikovV. N.

ул. Красноказарменная, 14, 111250, г. Москва

Krasnokazarmennaya 14, Moscow, 111250

baikovvn@mpei.ruВолковА. В.VolkovA. V.

ул. Красноказарменная, 14, 111250, г. Москва

Krasnokazarmennaya 14, Moscow, 111250

ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт»РоссияNational Research University "Moscow Power Engineering Institute"Russian Federation2022060520221512330Copyright © Байков В.Н., Волков А.В., 20222022Байков В.Н., Волков А.В.Baikov V.N., Volkov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/794

Рассмотрены особенности работы гидроагрегатов (ГА) ГЭС, которые привлекаются для регулирования частоты и мощности в энергосистеме с широким диапазоном изменения нагрузки и с разной степенью интенсивности изменения режима. Предлагается подход к оценке влияния на надежность гидротурбинного оборудования используемого в этих режимах. При обследовании оборудования действующих ГЭС выявлено, что наибольшее влияние на техническое состояние гидротурбин оказывает режим автоматического вторичного регулирования частоты и перетоков мощности в энергосистеме (АВРЧМ). Интенсивное участие в регулировании приводит к увеличению динамических нагрузок на гидроагрегат, нагрузок на пары трения регулирующих органов гидротурбины по сравнению с базовым, полупиковым и пиковым режимами и приводит к дополнительному износу, снижению надежности и ухудшению технического состояния оборудования. Работа в режиме АВРЧМ гидроагрегатов на разных ГЭС отличается в зависимости от выполняемой функции в энергосистеме. Для определения нагруженности гидроагрегата переходными режимами изменения нагрузки при работе в АВРЧМ, предлагается ввести параметр, характеризующий интенсивность работы гидроагрегатов ГЭС в режиме АВРЧМ, и производить его учет с целью накопления данных о фактических режимах работы гидроагрегатов и применения при оценке и прогнозировании технического состояния оборудования. 

The features of the operation of hydroelectric power plants, which are used to regulate the frequency and power in the power system with a wide range of load variations and with varying degrees of intensity of operation mode variations, are considered. An approach is proposed to assess the impact on the reliability of hydraulic turbine equipment used in these modes. When examining the equipment of existing hydroelectric power plants, it has been revealed that the mode of automatic secondary regulation of frequency and power flows in the power system has the greatest impact on the technical condition of hydraulic turbines. Intense participation in regulation leads to an increase in dynamic loads on the hydraulic unit, loads on the friction pairs of the regulating elements of the turbine compared to the basic, semipeak and peak modes and leads to additional wear, reduced reliability and deterioration of the technical condition of the equipment. The operation in the automatic secondary regulation mode of hydraulic units at different HPPs differs depending on the function performed in the power system. To determine the loading of a hydraulic unit with transient load variation modes during operation in the mode of automatic secondary regulation of frequency and power flows, it is proposed to introduce a parameter characterizing the intensity of operation of hydraulic units of HPP in the aforesaid mode and to take it into account in order to accumulate data on the actual operating modes of hydraulic units and use it in assessing and predicting the technical condition of equipment. 

ГЭСгидроагрегатгидротурбинамеханическая часть гидрогенераторасистема регулированиярегулирование частоты и мощностиавтоматическое вторичное регулирование частоты и перетоков активной мощностинадежностьhydroelectric power planthydraulic unithydro turbinemechanical part of the hydro generatorgovernor and control systemfrequency and power regulationautomatic secondary regulation of frequency and active power flowsreliabilityReferencesIEC 62256:2017 Hydraulic turbines, storage pumps and pumpturbines – rehabilitation and performance improvement.IEC 62256:2017 Hydraulic turbines, storage pumps and pumpturbines – rehabilitation and performance improvement.Георгиевская Е. В. Влияние переходных процессов на надежность и ресурс мощных турбо- и гидроагрегатов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2017; 3(323): 22–30.Georgiyevskaya Ye. V. Impact of transients on reliability and service life of powerful turbine and hydraulic units // Fundamental and applied problems of engineering and technology. 2017; 3(323): 22–30.Георгиевская Е. В. Методология оценки и принципы управления ресурсом гидротурбин в условиях фактической эксплуатации. Санкт-Петербург: Астерион 2019.Georgiyevskaya Ye. V. Methodology of assessment and principles of control of service life of hydroturbines in actual operating conditions. Saint-Petersburg: Asterion 2019.Mäkinen T., Leinonen A., and Ovaskainen M., “Modelling and benefits of combined operation of hydropower unit and battery energy storage system on grid primary frequency control,” in 2020 IEEE EEEIC / ICPS Europe 2020.Mäkinen T., Leinonen A., and Ovaskainen M., “Modelling and benefits of combined operation of hydropower unit and battery energy storage system on grid primary frequency control,” in 2020 IEEE EEEIC / ICPS Europe 2020.“Wear reduction or hydropower turbines considering frequency quality of power systems: A study on controller filters,” W. Yang, P. Norrlund, L. Saarinen, J. Yang, W. Zeng, and U. Lundin IEEE Transactions on Power Systems 2017; 32: 2.“Wear reduction or hydropower turbines considering frequency quality of power systems: A study on controller filters,” W. Yang, P. Norrlund, L. Saarinen, J. Yang, W. Zeng, and U. Lundin IEEE Transactions on Power Systems 2017; 32: 2.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.