我国低水头资源相对丰富,因此极大地促进了转桨式水轮机的发展。转桨式水轮机适用于中低水头水电站,转动惯量小,甩负荷后转速调节品质差,导致转速上升值过高或转速调节存在超调现象,难以在短时间稳定在额定转速,影响了机组的安全。水电机组调节系统在整个电力系统中起着举足轻重的作用,一旦控制参数设置不当将严重影响过渡过程的稳定性,危及电站和电网安全。本文采用数值仿真的方法开展了转桨式水轮机甩负荷转速过渡过程的研究,主要研究内容如下:(1)开展了轴流转桨式水轮机三维特性曲线提取的研究。通过编制计算程序,将水轮机综合特性曲线转换成以桨叶角度为参变量,单位转速及导叶开度为变量的水轮机流量和力矩的三维特性曲线,为水轮机数学模型的建立提供基础。(2)建立了转桨式水轮机甩负荷过渡过程数学模型。分别建立了机组事故停机甩负荷和机组甩负荷至空载工况过渡过程的数值仿真模型,并通过实际工程的现场实测数据验证了模型的可行性。(3)分析了事故停机导、桨叶关闭规律对甩负荷转速过渡过程的影响。首先,分析了导、桨叶协联情况下导叶关闭规律、桨叶关闭规对甩负荷转速过渡过程的影响,得出:导叶分两阶段关闭时,第一阶段关闭时间对过渡过程的影响较大,时间越短转速上升率越小;桨叶关闭时间越长转速上升率越小,桨叶不动时转速上升率最小;其次,分析得出在导、桨叶非协联情况下,固定导叶和桨叶关闭规律,甩相同目标负荷时桨叶角度越大机组转速上升率越小。(4)开展了轴流转桨式水轮机甩负荷至空载工况的影响因素研究。得出:调速器参数bt和Td对转速过渡过程影响较大,Tn对其影响不大;桨叶关闭时间越短转速上升率越大、调节时间越长,关闭时间越长则转速的超调越大、振荡次数越多,桨叶不关时调节时间最长;同一水头甩不同负荷,负荷越小转速上升率越小;不同水头甩相同负荷,水头越高转速上升率越大;Tw越小系统稳定性越好;Tr对机组转速几乎无影响。