抽水蓄能机组抽水调相与发电调相的异同

汪军元

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

抽水蓄能机组抽水调相与发电调相的异同

汪军元

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

介绍了抽水蓄能机组抽水调相和发电调相运行时的相同点和作用、启动过程、保护等几方面的不同点，并特别强调了机组抽水调相和发电调相运行时一个易被疏忽和实用的细节。

抽水蓄能机组；抽水调相；发电调相；异同

蓄能机组两向旋转，有两个用途，可以发电，也可以抽水。相对应地，蓄能机组作为调相机运行时，也分为两种，即发电调相和抽水调相。这两者有什么相同点，又有什么不同的地方呢？本文试着加以总结区分。

1　相同点

蓄能机组发电调相和抽水调相都是从电网吸收少量有功以维持机组转动，发出无功调节电网电压，机端电流相位超前机端电压。发电调相和抽水调相时，机组导水叶关闭，调速器处于“调相”模式；励磁处于正常自动电压控制方式。为了尽可能减少从电网中吸收有功功率，通过调相压水，转轮室充满了高压气，转轮在空气中运转。由于转轮在空气中运转，导水机构上、下迷宫环温度偏高，为此，大型机组设置了上、下迷宫冷却水冷却回路，该回路在机组发电或抽水时被切断，而在发电调相和抽水调相时都开启。发电调相和抽水调相时，上、下迷宫冷却水在机组高速转动带动下，在导水叶四周形成水环，水环的形成有利于转轮室里的空气不外逸，从而减少了机组调相补气气量，但水环太厚会和转轮碰撞，增加机组从电网吸收的有功功率，为此设置水环排水阀排水，或导水叶保持微小开度将水环的水排到蜗壳。发电调相和抽水调相时，转轮室里的高压气都会少量漏到蜗壳中去，引起蜗壳压力升高，为此，需设置蜗壳泄压阀和蜗壳排气阀，蜗壳泄压阀安装在蜗壳和尾水管之间连接管路上，在发电调相和抽水调相时始终开启；蜗壳排气阀直接将蜗壳与外界空气连通，隔几分钟开启几秒钟。

不论发电调相还是抽水调相，都不宜长时间运行。

2　不同点

2.1基本的不同

发电调相和抽水调相两者转向相反，相应地，机组换相刀一个合在发电机方向，一个合在电动机方向。

2.2作用不一样

发电调相和抽水调相，以单作为调相，调节电网电压和无功而言，作用是一样。不过目前电网几乎不会因为调节电压把蓄能机组作为调相机运行。

蓄能机组发电调相一般用于电网紧急情况，作为电网的紧急备用。虽然说，蓄能机组从停机到发电带满负荷只要2～3min，完全满足旋转备用的要求，不过从发电调相到发电带满负荷还是要更快一些，在电网十分紧急的时候，调度有时会要求蓄能机组运行在发电调相，当电网需要时，以更快发电带满负荷。不过，这种情况很少，笔者所在的电厂运行10年以来，仅在2008年汶川地震时遇到一回。

蓄能机组抽水调相是天天要碰到的。它是作为机组从停机到抽水转换过种中必须经过的一个中间状态用的。只要有抽水，必定有抽水调相。和发电不一样，机组抽水启动，必须要有外力拖动，在外力拖动过程中，导水叶是关闭的，为减少助力和损耗，转轮室处于空气中，当这样拖到额定转速并网后，就处于抽水调相状态了，这时可以立刻转到抽水状态，也可以停顿一段时间再转抽水，实际运行中，以后者居多。

2.3启动过程不一样

蓄能机组发电调相，由于转向和发电时一样，可以开启导水叶利用水力冲转水轮发电机，并网后（这时机组处于发电状态了），再关闭导水叶和对转轮室调相压水补气，开启迷宫冷却水和开启蜗壳泄压程序，机组便处于发电调相状态了。

蓄能机组抽水调相则要复杂得多。由于机组抽水调相的转向和水力冲转机组的转向相反，所以不能同发电调相一样用水力冲转的方法，而必须用外力拖动。常用方式有利用静止变频器（SFC）拖动和机组背靠背拖动，为此蓄能电站增加了很多启动设备，如启动母线、机组拖动刀与被拖动刀、静止变频器（SFC）等。机组在SFC拖动或背靠背拖动过程中，导水叶是关闭的，为减少阻力和损耗，转轮室在拖动过程中已经压水补气了，所以一旦并网，机组即处在抽水调相状态了，不需要经过抽水状态过渡，与发电调相时要经过发电状态过渡不一样。

蓄能机组，发电调相必经发电状态，发电不经发电调相状态；抽水必经抽水调相状态，抽水调相不经抽水状态。日常运行时，经常发电、抽水，所以抽水调相经常出现，而发电调相几乎不出现。

2.4运行时保护不一样

由于发电调相和抽水调相转向不一样，电压、电流相序不一样，因而有些和相位相序有关的双向配置的保护，发电调相和抽水调相时就不一样，如负序过流保护、相序保护、失磁保护、失步保护，发电调相时，发电方向的保护投入，抽水方向的被闭锁，抽水调相时则相反。

2.5一个需要特别注意的小差别

抽水调相启动过程中，机组是在零转速或低转速（如先拖到10%额定转速）压水的，机组发电调相则是在发电转发电调相过程中100%额定转速压水的。机组在零转速时压水，压的是静水，仅有压缩空气的力作用在尾水上，相对比较平稳，低转速时与此接近。而机组在发电调相压水时，除了压缩空气的力作用在尾水上，机组100%额定转速运行，水流有向下流的惯性和趋势，所以，作用在尾水上的力比较剧烈，水锤作用比较明显。蓄能机组尾水管一般布置有补气孔，抽水调相时，由于作用在尾水上的力比较平缓，尾水管上压力比较平稳，尾水管补气孔不会喷出水和气。发电调相时，作用在尾水上的力比较剧烈，尾水管上压力急遽波动，尾水管补气孔极有可能会喷出大量水，若此时尾水管补气孔旁有人，会被伤及到。笔者所在蓄能电站尾水管补气孔高出下库水面十多米，在某次试验机组发电调相启动时，尾水管补气孔仍大量喷水，将其正对面的铁栏杆冲倒。当下库水位较高，发电调相时，尾水管补气孔喷水将更加厉害。发电调相时，务必要注意这一细节，以免人员受伤。由于不少蓄能电站几乎不运行发电调相，这一点也更容易被忽略，所以本文特别提及这一点。

汪军元（1975-），男，高级工程师，从事水电运行工作。

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1672-5387（2015）11-0023-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.008

2015-07-31