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 317200）

抽水蓄能機組抽水調(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 317200）

介紹了抽水蓄能機組抽水調(diào)相和發(fā)電調(diào)相運行時的相同點和作用、啟動過程、保護(hù)等幾方面的不同點，并特別強調(diào)了機組抽水調(diào)相和發(fā)電調(diào)相運行時一個易被疏忽和實用的細(xì)節(jié)。

抽水蓄能機組；抽水調(diào)相；發(fā)電調(diào)相；異同

蓄能機組兩向旋轉(zhuǎn)，有兩個用途，可以發(fā)電，也可以抽水。相對應(yīng)地，蓄能機組作為調(diào)相機運行時，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，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

蓄能機組發(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組轉(zhuǎn)動，發(fā)出無功調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓，機端電流相位超前機端電壓。發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相時，機組導(dǎo)水葉關(guān)閉，調(diào)速器處于“調(diào)相”模式；勵磁處于正常自動電壓控制方式。為了盡可能減少從電網(wǎng)中吸收有功功率，通過調(diào)相壓水，轉(zhuǎn)輪室充滿了高壓氣，轉(zhuǎn)輪在空氣中運轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)輪在空氣中運轉(zhuǎn)，導(dǎo)水機構(gòu)上、下迷宮環(huán)溫度偏高，為此，大型機組設(shè)置了上、下迷宮冷卻水冷卻回路，該回路在機組發(fā)電或抽水時被切斷，而在發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相時都開啟。發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相時，上、下迷宮冷卻水在機組高速轉(zhuǎn)動帶動下，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，從而減少了機組調(diào)相補氣氣量，但水環(huán)太厚會和轉(zhuǎn)輪碰撞，增加機組從電網(wǎng)吸收的有功功率，為此設(shè)置水環(huán)排水閥排水，或?qū)~保持微小開度將水環(huán)的水排到蝸殼。發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相時，轉(zhuǎn)輪室里的高壓氣都會少量漏到蝸殼中去，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)相時始終開啟；蝸殼排氣閥直接將蝸殼與外界空氣連通，隔幾分鐘開啟幾秒鐘。

不論發(fā)電調(diào)相還是抽水調(diào)相，都不宜長時間運行。

2　不同點

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，機組換相刀一個合在發(fā)電機方向，一個合在電動機方向。

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)電壓和無功而言，作用是一樣。不過目前電網(wǎng)幾乎不會因為調(diào)節(jié)電壓把蓄能機組作為調(diào)相機運行。

蓄能機組發(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，蓄能機組從停機到發(fā)電帶滿負(fù)荷只要2～3min，完全滿足旋轉(zhuǎn)備用的要求，不過從發(fā)電調(diào)相到發(fā)電帶滿負(fù)荷還是要更快一些，在電網(wǎng)十分緊急的時候，調(diào)度有時會要求蓄能機組運行在發(fā)電調(diào)相，當(dāng)電網(wǎng)需要時，以更快發(fā)電帶滿負(fù)荷。不過，這種情況很少，筆者所在的電廠運行10年以來，僅在2008年汶川地震時遇到一回。

蓄能機組抽水調(diào)相是天天要碰到的。它是作為機組從停機到抽水轉(zhuǎn)換過種中必須經(jīng)過的一個中間狀態(tài)用的。只要有抽水，必定有抽水調(diào)相。和發(fā)電不一樣，機組抽水啟動，必須要有外力拖動，在外力拖動過程中，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，這時可以立刻轉(zhuǎn)到抽水狀態(tài)，也可以停頓一段時間再轉(zhuǎn)抽水，實際運行中，以后者居多。

2.3啟動過程不一樣

蓄能機組發(fā)電調(diào)相，由于轉(zhuǎn)向和發(fā)電時一樣，可以開啟導(dǎo)水葉利用水力沖轉(zhuǎn)水輪發(fā)電機，并網(wǎng)后（這時機組處于發(fā)電狀態(tài)了），再關(guān)閉導(dǎo)水葉和對轉(zhuǎn)輪室調(diào)相壓水補氣，開啟迷宮冷卻水和開啟蝸殼泄壓程序，機組便處于發(fā)電調(diào)相狀態(tài)了。

蓄能機組抽水調(diào)相則要復(fù)雜得多。由于機組抽水調(diào)相的轉(zhuǎn)向和水力沖轉(zhuǎn)機組的轉(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。常用方式有利用靜止變頻器（SFC）拖動和機組背靠背拖動，為此蓄能電站增加了很多啟動設(shè)備，如啟動母線、機組拖動刀與被拖動刀、靜止變頻器（SFC）等。機組在SFC拖動或背靠背拖動過程中，導(dǎo)水葉是關(guān)閉的，為減少阻力和損耗，轉(zhuǎn)輪室在拖動過程中已經(jīng)壓水補氣了，所以一旦并網(wǎng)，機組即處在抽水調(diào)相狀態(tài)了，不需要經(jīng)過抽水狀態(tài)過渡，與發(fā)電調(diào)相時要經(jīng)過發(fā)電狀態(tài)過渡不一樣。

蓄能機組，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)。日常運行時，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運行時保護(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)相時就不一樣，如負(fù)序過流保護(hù)、相序保護(hù)、失磁保護(hù)、失步保護(hù)，發(fā)電調(diào)相時，發(fā)電方向的保護(hù)投入，抽水方向的被閉鎖，抽水調(diào)相時則相反。

2.5一個需要特別注意的小差別

抽水調(diào)相啟動過程中，機組是在零轉(zhuǎn)速或低轉(zhuǎn)速（如先拖到10%額定轉(zhuǎn)速）壓水的，機組發(fā)電調(diào)相則是在發(fā)電轉(zhuǎn)發(fā)電調(diào)相過程中100%額定轉(zhuǎn)速壓水的。機組在零轉(zhuǎn)速時壓水，壓的是靜水，僅有壓縮空氣的力作用在尾水上，相對比較平穩(wěn)，低轉(zhuǎn)速時與此接近。而機組在發(fā)電調(diào)相壓水時，除了壓縮空氣的力作用在尾水上，機組100%額定轉(zhuǎn)速運行，水流有向下流的慣性和趨勢，所以，作用在尾水上的力比較劇烈，水錘作用比較明顯。蓄能機組尾水管一般布置有補氣孔，抽水調(diào)相時，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)，尾水管補氣孔不會噴出水和氣。發(fā)電調(diào)相時，作用在尾水上的力比較劇烈，尾水管上壓力急遽波動，尾水管補氣孔極有可能會噴出大量水，若此時尾水管補氣孔旁有人，會被傷及到。筆者所在蓄能電站尾水管補氣孔高出下庫水面十多米，在某次試驗機組發(fā)電調(diào)相啟動時，尾水管補氣孔仍大量噴水，將其正對面的鐵欄桿沖倒。當(dāng)下庫水位較高，發(fā)電調(diào)相時，尾水管補氣孔噴水將更加厲害。發(fā)電調(diào)相時，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行發(fā)電調(diào)相，這一點也更容易被忽略，所以本文特別提及這一點。

汪軍元（1975-），男，高級工程師，從事水電運行工作。

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1672-5387（2015）11-0023-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.008

2015-07-31