抽水蓄能機(jī)組抽水調(diào)相與發(fā)電調(diào)相的異同

汪軍元

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

抽水蓄能機(jī)組抽水調(diào)相與發(fā)電調(diào)相的異同

汪軍元

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

介紹了抽水蓄能機(jī)組抽水調(diào)相和發(fā)電調(diào)相運(yùn)行時(shí)的相同點(diǎn)和作用、啟動(dòng)過(guò)程、保護(hù)等幾方面的不同點(diǎn)，并特別強(qiáng)調(diào)了機(jī)組抽水調(diào)相和發(fā)電調(diào)相運(yùn)行時(shí)一個(gè)易被疏忽和實(shí)用的細(xì)節(jié)。

抽水蓄能機(jī)組；抽水調(diào)相；發(fā)電調(diào)相；異同

蓄能機(jī)組兩向旋轉(zhuǎn)，有兩個(gè)用途，可以發(fā)電，也可以抽水。相對(duì)應(yīng)地，蓄能機(jī)組作為調(diào)相機(jī)運(yùn)行時(shí)，也分為兩種，即發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相。這兩者有什么相同點(diǎn)，又有什么不同的地方呢？本文試著加以總結(jié)區(qū)分。

1　相同點(diǎn)

蓄能機(jī)組發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相都是從電網(wǎng)吸收少量有功以維持機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出無(wú)功調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓，機(jī)端電流相位超前機(jī)端電壓。發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相時(shí)，機(jī)組導(dǎo)水葉關(guān)閉，調(diào)速器處于“調(diào)相”模式；勵(lì)磁處于正常自動(dòng)電壓控制方式。為了盡可能減少?gòu)碾娋W(wǎng)中吸收有功功率，通過(guò)調(diào)相壓水，轉(zhuǎn)輪室充滿(mǎn)了高壓氣，轉(zhuǎn)輪在空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)輪在空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)上、下迷宮環(huán)溫度偏高，為此，大型機(jī)組設(shè)置了上、下迷宮冷卻水冷卻回路，該回路在機(jī)組發(fā)電或抽水時(shí)被切斷，而在發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相時(shí)都開(kāi)啟。發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相時(shí)，上、下迷宮冷卻水在機(jī)組高速轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)下，在導(dǎo)水葉四周形成水環(huán)，水環(huán)的形成有利于轉(zhuǎn)輪室里的空氣不外逸，從而減少了機(jī)組調(diào)相補(bǔ)氣氣量，但水環(huán)太厚會(huì)和轉(zhuǎn)輪碰撞，增加機(jī)組從電網(wǎng)吸收的有功功率，為此設(shè)置水環(huán)排水閥排水，或?qū)~保持微小開(kāi)度將水環(huán)的水排到蝸殼。發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相時(shí)，轉(zhuǎn)輪室里的高壓氣都會(huì)少量漏到蝸殼中去，引起蝸殼壓力升高，為此，需設(shè)置蝸殼泄壓閥和蝸殼排氣閥，蝸殼泄壓閥安裝在蝸殼和尾水管之間連接管路上，在發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相時(shí)始終開(kāi)啟；蝸殼排氣閥直接將蝸殼與外界空氣連通，隔幾分鐘開(kāi)啟幾秒鐘。

不論發(fā)電調(diào)相還是抽水調(diào)相，都不宜長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

2　不同點(diǎn)

2.1基本的不同

發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相兩者轉(zhuǎn)向相反，相應(yīng)地，機(jī)組換相刀一個(gè)合在發(fā)電機(jī)方向，一個(gè)合在電動(dòng)機(jī)方向。

2.2作用不一樣

發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相，以單作為調(diào)相，調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓和無(wú)功而言，作用是一樣。不過(guò)目前電網(wǎng)幾乎不會(huì)因?yàn)檎{(diào)節(jié)電壓把蓄能機(jī)組作為調(diào)相機(jī)運(yùn)行。

蓄能機(jī)組發(fā)電調(diào)相一般用于電網(wǎng)緊急情況，作為電網(wǎng)的緊急備用。雖然說(shuō)，蓄能機(jī)組從停機(jī)到發(fā)電帶滿(mǎn)負(fù)荷只要2～3min，完全滿(mǎn)足旋轉(zhuǎn)備用的要求，不過(guò)從發(fā)電調(diào)相到發(fā)電帶滿(mǎn)負(fù)荷還是要更快一些，在電網(wǎng)十分緊急的時(shí)候，調(diào)度有時(shí)會(huì)要求蓄能機(jī)組運(yùn)行在發(fā)電調(diào)相，當(dāng)電網(wǎng)需要時(shí)，以更快發(fā)電帶滿(mǎn)負(fù)荷。不過(guò)，這種情況很少，筆者所在的電廠(chǎng)運(yùn)行10年以來(lái)，僅在2008年汶川地震時(shí)遇到一回。

蓄能機(jī)組抽水調(diào)相是天天要碰到的。它是作為機(jī)組從停機(jī)到抽水轉(zhuǎn)換過(guò)種中必須經(jīng)過(guò)的一個(gè)中間狀態(tài)用的。只要有抽水，必定有抽水調(diào)相。和發(fā)電不一樣，機(jī)組抽水啟動(dòng)，必須要有外力拖動(dòng)，在外力拖動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)水葉是關(guān)閉的，為減少助力和損耗，轉(zhuǎn)輪室處于空氣中，當(dāng)這樣拖到額定轉(zhuǎn)速并網(wǎng)后，就處于抽水調(diào)相狀態(tài)了，這時(shí)可以立刻轉(zhuǎn)到抽水狀態(tài)，也可以停頓一段時(shí)間再轉(zhuǎn)抽水，實(shí)際運(yùn)行中，以后者居多。

2.3啟動(dòng)過(guò)程不一樣

蓄能機(jī)組發(fā)電調(diào)相，由于轉(zhuǎn)向和發(fā)電時(shí)一樣，可以開(kāi)啟導(dǎo)水葉利用水力沖轉(zhuǎn)水輪發(fā)電機(jī)，并網(wǎng)后（這時(shí)機(jī)組處于發(fā)電狀態(tài)了），再關(guān)閉導(dǎo)水葉和對(duì)轉(zhuǎn)輪室調(diào)相壓水補(bǔ)氣，開(kāi)啟迷宮冷卻水和開(kāi)啟蝸殼泄壓程序，機(jī)組便處于發(fā)電調(diào)相狀態(tài)了。

蓄能機(jī)組抽水調(diào)相則要復(fù)雜得多。由于機(jī)組抽水調(diào)相的轉(zhuǎn)向和水力沖轉(zhuǎn)機(jī)組的轉(zhuǎn)向相反，所以不能同發(fā)電調(diào)相一樣用水力沖轉(zhuǎn)的方法，而必須用外力拖動(dòng)。常用方式有利用靜止變頻器（SFC）拖動(dòng)和機(jī)組背靠背拖動(dòng)，為此蓄能電站增加了很多啟動(dòng)設(shè)備，如啟動(dòng)母線(xiàn)、機(jī)組拖動(dòng)刀與被拖動(dòng)刀、靜止變頻器（SFC）等。機(jī)組在SFC拖動(dòng)或背靠背拖動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)水葉是關(guān)閉的，為減少阻力和損耗，轉(zhuǎn)輪室在拖動(dòng)過(guò)程中已經(jīng)壓水補(bǔ)氣了，所以一旦并網(wǎng)，機(jī)組即處在抽水調(diào)相狀態(tài)了，不需要經(jīng)過(guò)抽水狀態(tài)過(guò)渡，與發(fā)電調(diào)相時(shí)要經(jīng)過(guò)發(fā)電狀態(tài)過(guò)渡不一樣。

蓄能機(jī)組，發(fā)電調(diào)相必經(jīng)發(fā)電狀態(tài)，發(fā)電不經(jīng)發(fā)電調(diào)相狀態(tài)；抽水必經(jīng)抽水調(diào)相狀態(tài)，抽水調(diào)相不經(jīng)抽水狀態(tài)。日常運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常發(fā)電、抽水，所以抽水調(diào)相經(jīng)常出現(xiàn)，而發(fā)電調(diào)相幾乎不出現(xiàn)。

2.4運(yùn)行時(shí)保護(hù)不一樣

由于發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相轉(zhuǎn)向不一樣，電壓、電流相序不一樣，因而有些和相位相序有關(guān)的雙向配置的保護(hù)，發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相時(shí)就不一樣，如負(fù)序過(guò)流保護(hù)、相序保護(hù)、失磁保護(hù)、失步保護(hù)，發(fā)電調(diào)相時(shí)，發(fā)電方向的保護(hù)投入，抽水方向的被閉鎖，抽水調(diào)相時(shí)則相反。

2.5一個(gè)需要特別注意的小差別

抽水調(diào)相啟動(dòng)過(guò)程中，機(jī)組是在零轉(zhuǎn)速或低轉(zhuǎn)速（如先拖到10%額定轉(zhuǎn)速）壓水的，機(jī)組發(fā)電調(diào)相則是在發(fā)電轉(zhuǎn)發(fā)電調(diào)相過(guò)程中100%額定轉(zhuǎn)速壓水的。機(jī)組在零轉(zhuǎn)速時(shí)壓水，壓的是靜水，僅有壓縮空氣的力作用在尾水上，相對(duì)比較平穩(wěn)，低轉(zhuǎn)速時(shí)與此接近。而機(jī)組在發(fā)電調(diào)相壓水時(shí)，除了壓縮空氣的力作用在尾水上，機(jī)組100%額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，水流有向下流的慣性和趨勢(shì)，所以，作用在尾水上的力比較劇烈，水錘作用比較明顯。蓄能機(jī)組尾水管一般布置有補(bǔ)氣孔，抽水調(diào)相時(shí)，由于作用在尾水上的力比較平緩，尾水管上壓力比較平穩(wěn)，尾水管補(bǔ)氣孔不會(huì)噴出水和氣。發(fā)電調(diào)相時(shí)，作用在尾水上的力比較劇烈，尾水管上壓力急遽波動(dòng)，尾水管補(bǔ)氣孔極有可能會(huì)噴出大量水，若此時(shí)尾水管補(bǔ)氣孔旁有人，會(huì)被傷及到。筆者所在蓄能電站尾水管補(bǔ)氣孔高出下庫(kù)水面十多米，在某次試驗(yàn)機(jī)組發(fā)電調(diào)相啟動(dòng)時(shí)，尾水管補(bǔ)氣孔仍大量噴水，將其正對(duì)面的鐵欄桿沖倒。當(dāng)下庫(kù)水位較高，發(fā)電調(diào)相時(shí)，尾水管補(bǔ)氣孔噴水將更加厲害。發(fā)電調(diào)相時(shí)，務(wù)必要注意這一細(xì)節(jié)，以免人員受傷。由于不少蓄能電站幾乎不運(yùn)行發(fā)電調(diào)相，這一點(diǎn)也更容易被忽略，所以本文特別提及這一點(diǎn)。

汪軍元（1975-），男，高級(jí)工程師，從事水電運(yùn)行工作。

TK734

A

1672-5387（2015）11-0023-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.008

2015-07-31