孫 凱，舒 瓊，薛 峰

［福伊特智能控制（上海）有限公司，上海市 200240］

0 引言

抽水蓄能機(jī)組具有起停迅速、反應(yīng)靈敏以及可應(yīng)調(diào)度要求在短時(shí)間內(nèi)迅速轉(zhuǎn)換為發(fā)電、抽水或調(diào)相等所需工況等特點(diǎn)，在系統(tǒng)電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用及黑起動(dòng)等諸多任務(wù)，因此日平均起停次數(shù)較多，且工況轉(zhuǎn)換頻繁。這對于工況轉(zhuǎn)換的時(shí)間、可靠性和控制流程的質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求。

近年來，由于采用交流勵(lì)磁的可變速抽水蓄能機(jī)組具有在抽水工況下也可以通過調(diào)節(jié)機(jī)組的機(jī)械轉(zhuǎn)速以改變水泵入力，從而擴(kuò)大水泵水輪機(jī)最佳運(yùn)行范圍，并可參與電網(wǎng)頻率的自動(dòng)控制等特點(diǎn)，在國內(nèi)開始小規(guī)模試驗(yàn)和興建，例如在建的豐寧二期抽水蓄能電站機(jī)組等。

但由于變速機(jī)組具備自起動(dòng)這一特有的起動(dòng)方式，因此工況轉(zhuǎn)換、控制流程以及相關(guān)電氣設(shè)備等與定速機(jī)組存在不小差異。本文主要基于筆者所參與的數(shù)個(gè)抽水蓄能項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)等介紹定速機(jī)組的工況轉(zhuǎn)換與控制流程，對變速機(jī)組不做涉及。

1 工況簡介

抽水蓄能機(jī)組的運(yùn)行工況，依照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)以及國內(nèi)各抽水蓄能電站的實(shí)際運(yùn)行情況，總體來說可以歸納為10種，并簡要羅列如下[1]：

1.1 停機(jī)工況

機(jī)組處于靜止停機(jī)狀態(tài)。

1.2 旋轉(zhuǎn)熱備工況

機(jī)組以發(fā)電工況起動(dòng)，機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速、電壓達(dá)到額定電壓而不并網(wǎng)運(yùn)行的一種工況，也稱空載工況。

在這種工況下，機(jī)組能在最短時(shí)間內(nèi)響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)度，并入電網(wǎng)。

機(jī)組在空載工況下的水力特性和振擺情況等決定了在該工況下機(jī)組的最長運(yùn)行時(shí)間。

1.3 發(fā)電工況

從上水庫放水流向下水庫，驅(qū)動(dòng)機(jī)組水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將水的勢能轉(zhuǎn)化為電能的運(yùn)行狀態(tài)。這也是水電站最為普遍的工況。

1.4 發(fā)電調(diào)相工況

轉(zhuǎn)輪室壓水后轉(zhuǎn)輪在空氣中旋轉(zhuǎn)，機(jī)組發(fā)電方向并網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)。

一般是機(jī)組走發(fā)電工況方向直至同期并網(wǎng)，并在機(jī)組出口斷路器合上后，關(guān)閉導(dǎo)葉和進(jìn)水閥，執(zhí)行轉(zhuǎn)輪室壓水流程后，轉(zhuǎn)換為發(fā)電調(diào)相工況運(yùn)行，從電網(wǎng)吸收少量有功功率，并同時(shí)發(fā)出或吸收相應(yīng)的無功功率，以調(diào)節(jié)區(qū)域電網(wǎng)的無功功率及電壓質(zhì)量。

由于發(fā)電方向下的調(diào)相運(yùn)行不需要變頻起動(dòng)器或其他機(jī)組拖動(dòng)，消耗較少。若機(jī)組處于停機(jī)工況時(shí)，電網(wǎng)如有調(diào)相需求，一般多采用發(fā)電調(diào)相工況運(yùn)行。

國際上也有實(shí)例采用靜止變頻器（SFC）將機(jī)組由停機(jī)工況經(jīng)壓水后拖動(dòng)至發(fā)電調(diào)相工況，主要是避免發(fā)電方向下的轉(zhuǎn)輪室壓水對于主軸密封的振動(dòng)影響，本文不予展開。

1.5 抽水工況

機(jī)組從下水庫向上水庫抽水，將電能轉(zhuǎn)化為水的勢能的運(yùn)行狀態(tài)。

在抽水工況下，若上下庫揚(yáng)程變化很小，定速抽水蓄能機(jī)組從電網(wǎng)吸收的有功功率可視為幾乎不變，一般在電網(wǎng)有填谷的需求時(shí)運(yùn)行。而變速機(jī)組從電網(wǎng)吸收的有功功率可調(diào)，更具有靈活性。

1.6 抽水調(diào)相工況

該工況與發(fā)電調(diào)相工況除了運(yùn)行方向以外，其他基本一致。

由于抽水方向下機(jī)組的起動(dòng)需要SFC或需另一臺機(jī)組進(jìn)行拖動(dòng)，一般多用于機(jī)組運(yùn)行在抽水工況時(shí)電網(wǎng)有調(diào)相需求。

1.7 靜止變頻起動(dòng)

利用SFC，從電網(wǎng)吸收有功功率，通過起動(dòng)回路驅(qū)動(dòng)機(jī)組以發(fā)電或抽水方向起動(dòng)的方式。

如上文所提及，實(shí)際工程應(yīng)用中，一般多用于抽水方向的機(jī)組起動(dòng)。

1.8 背靠背起動(dòng)/拖動(dòng)

背靠背起動(dòng)是指一臺機(jī)組以拖動(dòng)工況起動(dòng)，通過起動(dòng)回路驅(qū)動(dòng)另一臺機(jī)組以抽水方向起動(dòng)的同步起動(dòng)方式。

背靠背拖動(dòng)是指機(jī)組以背靠背方式起動(dòng)，拖動(dòng)機(jī)運(yùn)行在發(fā)電方向并提供變頻電流將被拖動(dòng)機(jī)拖至額定轉(zhuǎn)速并且并網(wǎng)的一種工況。

背靠背起動(dòng)方式因?yàn)樾枰加靡慌_機(jī)組作為拖動(dòng)機(jī)，且電站內(nèi)的最后一臺機(jī)組不能被拖動(dòng)，從所需增加的設(shè)備以及電廠機(jī)組可用狀態(tài)的角度來說不是最優(yōu)選擇，但由于受到SFC可靠性和SFC拖動(dòng)過程中產(chǎn)生的高次諧波等的影響，為保證隨時(shí)備用的要求，以往的抽水蓄能電站不得不采用SFC起動(dòng)為主、背靠背起動(dòng)為輔的策略，從而不可避免地帶來了高額的拖動(dòng)設(shè)備的投資和繁瑣的電氣閉鎖等問題。

隨著SFC設(shè)備的不斷升級完善和對于SFC拖動(dòng)過程中產(chǎn)生的高次諧波的觀念更改，目前的設(shè)計(jì)理念是若廠房中機(jī)組少于或等于4臺，則仍沿用SFC起動(dòng)為主、背靠背起動(dòng)為輔的設(shè)計(jì)理念，設(shè)置至少1臺套SFC和相應(yīng)的背靠背拖動(dòng)設(shè)備；若機(jī)組多于4臺，則設(shè)置至少兩套SFC，取消背靠背拖動(dòng)功能及相應(yīng)的電氣設(shè)備，以節(jié)約投資，簡化設(shè)計(jì)。[2-3]

1.9 黑起動(dòng)工況

在廠用電源及外部電網(wǎng)供電消失后，用廠用自備應(yīng)急電源作為起動(dòng)電源，用直流系統(tǒng)或備用交流系統(tǒng)整流作為起勵(lì)電源，機(jī)組以零起升壓方式給主變壓器、線路充電的一種運(yùn)行狀態(tài)。

當(dāng)區(qū)域電網(wǎng)因故障自系統(tǒng)解列后，調(diào)度將會要求電站以黑起動(dòng)工況起動(dòng)機(jī)組，分片恢復(fù)區(qū)域電網(wǎng)，然后逐步恢復(fù)整個(gè)電網(wǎng)的供電，在最短時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)恢復(fù)帶負(fù)荷的能力。

1.10 線路充電工況

電站廠用電源正常時(shí)，由機(jī)組帶主變壓器、線路以零起升壓方式給主變壓器、線路充電的一種運(yùn)行方式，與黑起動(dòng)工況較為相似。

2 工況轉(zhuǎn)換及流程簡介

參考相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)[1]并結(jié)合筆者所參與項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行要求，本文把工況分為穩(wěn)態(tài)工況、過渡工況及特殊工況。其中，穩(wěn)態(tài)工況包括停機(jī)工況、發(fā)電及發(fā)電調(diào)相工況、抽水及抽水調(diào)相工況。過渡工況則指旋轉(zhuǎn)熱備工況。特殊工況包括線路充電、黑起動(dòng)、SFC拖動(dòng)、背靠背起動(dòng)及拖動(dòng)等工況。而機(jī)組從其中某一工況到另一工況的過程則稱為工況轉(zhuǎn)換。

下文將以圖1為例，對于機(jī)組的工況轉(zhuǎn)換及流程控制做逐一介紹。限于篇幅，對于一般性流程不做具體介紹。[4-6]

圖1 工況轉(zhuǎn)換示意簡圖Figure 1 Mode change diagram

2.1 停機(jī)至發(fā)電工況（SR1-G1）

當(dāng)機(jī)組處于停機(jī)工況，無事故，且相關(guān)設(shè)備和條件滿足機(jī)組發(fā)電方向運(yùn)行的要求時(shí)，可由調(diào)度遠(yuǎn)方或電站以自動(dòng)或手動(dòng)控制的方式起動(dòng)機(jī)組。

首先由監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)令，將調(diào)速器、勵(lì)磁等主要的子系統(tǒng)置為發(fā)電方向，同時(shí)需投入或閉鎖相關(guān)保護(hù)功能。

例如，需在發(fā)電工況下投入發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)，防止機(jī)組在發(fā)電工況時(shí)導(dǎo)葉誤關(guān)閉，致使機(jī)組從電網(wǎng)吸收有功功率。而在抽水或調(diào)相等工況下需閉鎖該保護(hù)功能。

主要子系統(tǒng)的工況給定后，投入機(jī)組輔助系統(tǒng)和技術(shù)供水系統(tǒng)，復(fù)歸機(jī)組的機(jī)械制動(dòng)和主軸檢修密封，然后將換向開關(guān)置為發(fā)電方向，打開進(jìn)水閥的旁通閥或工作密封進(jìn)行進(jìn)水閥上下游的平壓，待平壓后開啟進(jìn)水閥。

為了縮短開機(jī)時(shí)間，當(dāng)進(jìn)水閥開度達(dá)到某一定值（如40%，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，下文相同）時(shí)，即可打開導(dǎo)葉。導(dǎo)葉一般分為兩段開啟，第一段將導(dǎo)葉開度快速開啟至空載開度+10%左右，以使機(jī)組轉(zhuǎn)速快速攀升；當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至75%額定轉(zhuǎn)速（Nr）時(shí)，按照第二段導(dǎo)葉開啟曲線，將導(dǎo)葉回關(guān)至空載開度+3%左右，使轉(zhuǎn)速平緩上升，便于之后同期并網(wǎng)階段對于轉(zhuǎn)頻的控制。

當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至95%Nr時(shí)，合滅磁開關(guān)，勵(lì)磁起勵(lì)建壓。當(dāng)機(jī)組機(jī)端電壓上升到80%以后，則可開始同期并網(wǎng)流程，調(diào)速器此時(shí)工作在轉(zhuǎn)頻控制模式，調(diào)節(jié)機(jī)組頻率轉(zhuǎn)速；勵(lì)磁此時(shí)工作在自動(dòng)電壓閉環(huán)控制（AVR）模式，調(diào)節(jié)機(jī)端電壓。

在抽水工況下，為了維持主變壓器及機(jī)組側(cè)的電壓穩(wěn)定，一般會給主變壓器配置有載調(diào)壓開關(guān)（OLTC）。當(dāng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)并網(wǎng)后或者電網(wǎng)電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換分接頭的擋位以改變主變壓器的變比，從而穩(wěn)定主變壓器低壓側(cè)的電壓。而當(dāng)機(jī)組停機(jī)后，若廠用變壓器取自主變壓器低壓側(cè)，此時(shí)也可投入OLTC以穩(wěn)定主變壓器低壓側(cè)電壓穩(wěn)定。為避免機(jī)組同期并網(wǎng)期間OLTC投入工作調(diào)節(jié)電壓造成干擾，應(yīng)在所有工況下機(jī)組進(jìn)入同期并網(wǎng)前退出OLTC。

當(dāng)機(jī)組在發(fā)電方向同期并網(wǎng)成功后，一般將調(diào)速器設(shè)置為功率調(diào)節(jié)模式，以跟隨調(diào)度給定的有功設(shè)定值；勵(lì)磁則保持為AVR模式，以維持機(jī)端電壓穩(wěn)定，或者根據(jù)調(diào)度要求，帶一定的無功功率運(yùn)行。

2.2 停機(jī)至發(fā)電調(diào)相工況（SFC2）/ 停機(jī)至抽水調(diào)相（SFC1/BP）

若機(jī)組處于停機(jī)工況時(shí)，需進(jìn)行發(fā)電或抽水方向的調(diào)相運(yùn)行，可通過以下兩種方式進(jìn)行工況轉(zhuǎn)換：

（1）進(jìn)水閥和導(dǎo)葉保持關(guān)閉，轉(zhuǎn)輪室壓水至轉(zhuǎn)輪以下水位，然后通過SFC拖動(dòng)至發(fā)電或抽水調(diào)相工況。

（2）起動(dòng)另一臺機(jī)組，在壓水流程完成后，通過背靠背方式拖動(dòng)至抽水調(diào)相工況，拖動(dòng)機(jī)組則正常停機(jī)。

在調(diào)相工況下，由于轉(zhuǎn)輪在空氣中高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生大量熱量，需要用水來冷卻轉(zhuǎn)輪。排出后的冷卻水溫度較高，若直接排入尾水，且如果機(jī)組冷卻水也是從尾水取水，則會對機(jī)組的冷卻水循環(huán)造成不利影響。筆者所參與調(diào)試的電站就存在這種技術(shù)供水的取水口與排水口距離過近的問題。因此，在調(diào)相工況開始前，存在這種情況的機(jī)組應(yīng)將技術(shù)供水的取水口和排水口全部或至少兩者之一切換至其他流道。不存在上述情況的電站則無需切換技術(shù)供水。

將調(diào)速器、勵(lì)磁以及其他輔助設(shè)備設(shè)置在對應(yīng)的工況下，同時(shí)根據(jù)不同的起動(dòng)方式或工況，以及各個(gè)電站自身的運(yùn)行條件，投入或閉鎖以下保護(hù)功能[7-11]。

（1）機(jī)組低電壓保護(hù)：當(dāng)機(jī)組運(yùn)行在抽水或發(fā)電/抽水調(diào)相工況時(shí)，若機(jī)組突然掉電或低電壓，為防止電源恢復(fù)時(shí)，機(jī)組異步啟動(dòng)損傷機(jī)組，需將機(jī)組立刻從電網(wǎng)解列。

需在機(jī)組抽水及發(fā)電/抽水調(diào)相工況下投入低電壓保護(hù)。機(jī)組拖動(dòng)過程中是否需要閉鎖該功能以避免誤跳，需要綜合考慮機(jī)組和拖動(dòng)設(shè)備的電氣特性。

（2）機(jī)組低頻保護(hù)：防止機(jī)組在系統(tǒng)頻率低情況下，還作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行吸收有功功率。

需在SFC拖動(dòng)、背靠背起動(dòng)或拖動(dòng)過程中閉鎖，在機(jī)組處于抽水工況或調(diào)相工況時(shí)投入。

（3）主變壓器差動(dòng)（大差）保護(hù)和發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)：根據(jù)縱差保護(hù)的配置范圍，需在SFC起動(dòng)和背靠背拖動(dòng)過程中閉鎖主變壓器大差和發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)。

（4）機(jī)組低頻過流保護(hù)：在SFC拖動(dòng)和背靠背拖動(dòng)過程中，若發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)被閉鎖，為彌補(bǔ)這一失去保護(hù)的頻率段，需投入低頻過流保護(hù)。

（5）主變壓器、機(jī)組過勵(lì)磁保護(hù)：抽水及抽水調(diào)相工況起動(dòng)過程中機(jī)組處于低頻狀態(tài)，易發(fā)生過勵(lì)磁，需在SFC起動(dòng)或者背靠背被拖動(dòng)過程中閉鎖機(jī)組和主變壓器的過勵(lì)磁保護(hù)。

（6）機(jī)組20Hz-100%注入式定子接地保護(hù)：在機(jī)組被拖動(dòng)過程中，流過定子的少量低頻不平衡電流會通過低通濾波器，造成保護(hù)誤動(dòng)，因此需在SFC拖動(dòng)時(shí)閉鎖；在背靠背拖動(dòng)時(shí)，被拖動(dòng)機(jī)的接地保護(hù)繼續(xù)保持運(yùn)行且中性點(diǎn)接地開關(guān)保持在合位，而拖動(dòng)機(jī)組需閉鎖該保護(hù)且置中性點(diǎn)接地開關(guān)為分位。

下文將對機(jī)組內(nèi)部以及機(jī)組之間和SFC、勵(lì)磁、調(diào)速器、保護(hù)在SFC拖動(dòng)及背靠背拖動(dòng)過程中的配合進(jìn)行簡要介紹。

2.2.1 轉(zhuǎn)輪室壓水

若機(jī)組通過SFC或者背靠背的方式進(jìn)行起動(dòng)，兩者均首先需執(zhí)行轉(zhuǎn)輪室壓水流程，將高壓氣體通入轉(zhuǎn)輪室，將水壓至轉(zhuǎn)輪以下，使轉(zhuǎn)輪處于空氣之中，可大為降低機(jī)組被拖動(dòng)時(shí)的阻力和振動(dòng)，同時(shí)也相應(yīng)減少了從電網(wǎng)吸收的有功功率或者上庫水量的損耗。

由于轉(zhuǎn)輪在空氣中高速旋轉(zhuǎn)，摩擦產(chǎn)生大量熱量，因此還需要對機(jī)組的上下迷宮環(huán)通水，從而起到冷卻和密封的作用。上下迷宮環(huán)冷卻密封水流量正常，設(shè)計(jì)之初是壓水流程開始的前提之一。但筆者在現(xiàn)場調(diào)試時(shí)也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)組從停機(jī)工況走向調(diào)相工況時(shí)，迷宮環(huán)的流量較容易建立；而從抽水或發(fā)電工況轉(zhuǎn)調(diào)相工況時(shí)，由于此時(shí)上下迷宮環(huán)和轉(zhuǎn)輪之間的壓力高于技術(shù)供水壓力，流量無法建立，需要等待壓水完成后，流量才能建立。因此，將迷宮水流量正常從壓水流程開始的前提條件中刪除。

在確認(rèn)機(jī)組尾水閘門開啟和導(dǎo)葉全關(guān)后，則可打開壓水主閥，向轉(zhuǎn)輪室內(nèi)注入高壓空氣。壓水主閥的關(guān)閉條件，可以通過尾水管上裝設(shè)的水位開關(guān)來判斷，也可通過設(shè)置延時(shí)時(shí)間來關(guān)閉。根據(jù)筆者現(xiàn)場的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，尾水管的水位開關(guān)工作并不十分可靠，特別是在動(dòng)態(tài)工況轉(zhuǎn)換時(shí)（如發(fā)電或抽水轉(zhuǎn)調(diào)相運(yùn)行），尾水管內(nèi)水力條件復(fù)雜紊亂，非常容易誤動(dòng)作或者不動(dòng)作。因此，建議可以在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工況轉(zhuǎn)換時(shí)多測試幾次，記錄從壓水主閥打開，到水壓到轉(zhuǎn)輪以下某一停止位置的時(shí)間。這個(gè)停止位置可以通過觀察和記錄機(jī)組在壓水完成后，有功功率在可接受范圍內(nèi)保持穩(wěn)定運(yùn)行且機(jī)組振擺正常的水位來判斷。然后，便可以用延時(shí)時(shí)間來控制壓水主閥的開啟時(shí)長。

轉(zhuǎn)輪室壓水成功后，則可開啟蝸殼泄壓閥，在將工況轉(zhuǎn)換時(shí)蝸殼內(nèi)可能殘留的氣體排往尾水管的同時(shí)，對蝸殼壓力和尾水壓力進(jìn)行平壓，將轉(zhuǎn)輪室內(nèi)因迷宮環(huán)密封冷卻水形成的水環(huán)從導(dǎo)葉間隙引入蝸殼并排至尾水，這樣既可以避免由調(diào)相工況轉(zhuǎn)抽水或發(fā)電時(shí)，在上庫或下庫產(chǎn)生“放炮”的現(xiàn)象，又可以避免在轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)過程中由于水環(huán)太大，導(dǎo)致與轉(zhuǎn)輪邊緣接觸所產(chǎn)生的發(fā)熱、吸入功率變大及振擺加劇等不利工況。在此過程中，有些電站會選擇同時(shí)將導(dǎo)葉打開一小開度，以加快水的排出。

壓水過程中，如遇機(jī)組壓水失敗，或者其他故障需要停機(jī)，則先需要立刻終止壓水流程，然后啟動(dòng)回水流程，將轉(zhuǎn)輪室中的氣體排出，水位上升后會對轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力，可顯著縮短機(jī)組事故停機(jī)時(shí)間。

2.2.2 SFC拖動(dòng)（SFC1/ SFC2）

根據(jù)電站電氣主接線的設(shè)計(jì)，若多臺機(jī)組共用一條起動(dòng)母線，應(yīng)首先確保無其他機(jī)組正在占用起動(dòng)母線進(jìn)行拖動(dòng)或者SFC電氣制動(dòng)。SFC拖動(dòng)的典型電氣接線可參考圖2。

對于采用去離子水冷卻方式的SFC系統(tǒng)，可提前投入相關(guān)輔機(jī)和控制閥門等，以縮短SFC的準(zhǔn)備時(shí)間。

如圖2所示，SFC先將三位選擇開關(guān)Q切到Y(jié)位，接入SFC輸出升壓變壓器SFCTR2，然后通過勵(lì)磁和滅磁，測量并確認(rèn)機(jī)組當(dāng)前的轉(zhuǎn)速為0 r/min。

接下來SFC將三位選擇開關(guān)Q切到X位，接入旁路起動(dòng)回路，然后通知?jiǎng)?lì)磁系統(tǒng)向轉(zhuǎn)子內(nèi)注入勵(lì)磁電流。通過測定在定子內(nèi)相應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，可以確定轉(zhuǎn)子的初始位置，從而確定最合適的起動(dòng)加速力矩，緩速拖動(dòng)機(jī)組開始轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖2 SFC電氣接線示意簡圖Figure 2 SFC Single line diagram

當(dāng)SFC將機(jī)組拖動(dòng)至5Hz以后，則將三位選擇開關(guān)Q再次切回至Y位，接入SFC輸出升壓變壓器SFCTR2，拖動(dòng)機(jī)組快速升速至額定轉(zhuǎn)速后，開始同期并網(wǎng)。并網(wǎng)成功后，機(jī)組從電網(wǎng)吸收少量有功功率，進(jìn)相或滯相運(yùn)行。

在拖動(dòng)過程中，機(jī)組與SFC和勵(lì)磁系統(tǒng)之間的配合可參考圖3。

圖3 SFC起動(dòng)示意簡圖Figure 3 SFC start flow diagram

2.2.3 背靠背拖動(dòng)（BP/ BG1）

背靠背拖動(dòng)有多種起動(dòng)方式，如同軸小電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、異步拖動(dòng)、半同步拖動(dòng)、同步拖動(dòng)乃至跨電站拖動(dòng)等。本節(jié)主要闡述同一電站內(nèi)兩臺機(jī)組背靠背同步起動(dòng)，相關(guān)的電氣接線可參考圖4。

首先將拖動(dòng)機(jī)和被拖動(dòng)機(jī)的調(diào)速器和勵(lì)磁等子系統(tǒng)設(shè)置為對應(yīng)的模式。對于技術(shù)供水系統(tǒng)，若被拖動(dòng)機(jī)僅是工作于抽水調(diào)相工況而不需要繼續(xù)轉(zhuǎn)換為抽水工況，則需要考慮被拖動(dòng)機(jī)組的技術(shù)取水和排水的切換。

被拖動(dòng)機(jī)組的保護(hù)工況設(shè)定如本節(jié)內(nèi)所述，拖動(dòng)機(jī)組的保護(hù)工況可參照發(fā)電工況執(zhí)行。

對于多臺機(jī)組共用一條起動(dòng)母線的情況，還需考慮機(jī)組本身以及機(jī)組與機(jī)組之間涉及的電氣開關(guān)的硬線閉鎖和軟閉鎖，避免形成短路或環(huán)流，造成嚴(yán)重事故。限于本文篇幅，在此不做贅述。

背靠背拖動(dòng)流程簡要介紹如下：

（1）拖動(dòng)機(jī)和被拖動(dòng)機(jī)向各自的子系統(tǒng)設(shè)置對應(yīng)的工作模式，然后啟動(dòng)輔機(jī)系統(tǒng)。

（2）被拖動(dòng)機(jī)將換向開關(guān)置為抽水方向。拖動(dòng)機(jī)保持換向開關(guān)為分位，并將中性點(diǎn)接地開關(guān)置于分位，以保證電氣軸建立后，系統(tǒng)內(nèi)只有一個(gè)接地點(diǎn)。

（3）被拖動(dòng)機(jī)投入機(jī)械制動(dòng)并提前打開進(jìn)水閥，以縮短拖動(dòng)流程的時(shí)間；拖動(dòng)機(jī)也同時(shí)投入機(jī)械制動(dòng)，防止兩臺機(jī)組由于漏水等原因產(chǎn)生蠕動(dòng)，從而影響拖動(dòng)時(shí)的同步性。

（4）被拖動(dòng)機(jī)合上起動(dòng)開關(guān)，拖動(dòng)機(jī)合上拖動(dòng)開關(guān)。

（5）被拖動(dòng)機(jī)組開始轉(zhuǎn)輪室壓水流程。

（6）壓水成功之后，合拖動(dòng)機(jī)出口斷路器，兩臺機(jī)組之間正式建立電氣連接，然后兩臺機(jī)組開始勵(lì)磁，建立同步電磁力矩。

（7）同時(shí)復(fù)歸兩臺機(jī)組的機(jī)械制動(dòng)。

（8）當(dāng)拖動(dòng)機(jī)組的進(jìn)水閥開度到達(dá)設(shè)定開度（如40%）時(shí)，拖動(dòng)機(jī)退接力器鎖定并打開導(dǎo)葉。導(dǎo)葉開啟規(guī)律可參見圖5，導(dǎo)葉先打開一個(gè)適合的小開度并緩慢上升，保證拖動(dòng)機(jī)組和被拖動(dòng)機(jī)組能夠克服慣性和阻力，開始同步轉(zhuǎn)動(dòng)。待兩臺機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)同步后，導(dǎo)葉打開并保持至空載開度+5%左右，兩臺機(jī)組的轉(zhuǎn)速迅速同步上升。

（9）兩臺機(jī)組的轉(zhuǎn)速同步上升到90%Nr時(shí)，被拖動(dòng)機(jī)組的同期裝置開始工作，此時(shí)將被拖動(dòng)機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)置為AVR模式，同期裝置同時(shí)發(fā)出脈沖調(diào)節(jié)電壓。被拖動(dòng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速則由拖動(dòng)機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)節(jié)。

（10）當(dāng)兩臺機(jī)組的轉(zhuǎn)速同步上升至95%Nr左右時(shí)，拖動(dòng)機(jī)的導(dǎo)葉回關(guān)至空載開度，并根據(jù)同期并網(wǎng)的需求調(diào)節(jié)拖動(dòng)機(jī)組的導(dǎo)葉開度。

（11）被拖動(dòng)機(jī)組同期并網(wǎng)的同時(shí)分拖動(dòng)機(jī)組的出口斷路器。

（12）兩臺機(jī)組間的電氣連接斷開后，可以先分拖動(dòng)機(jī)組的拖動(dòng)開關(guān)，然后再分被拖動(dòng)機(jī)組的起動(dòng)開關(guān)，被拖動(dòng)機(jī)組的背靠背起動(dòng)流程結(jié)束。

圖4 背靠背拖動(dòng)電氣接線示意簡圖Figure 4 BTB Start single line diagram

（13）拖動(dòng)機(jī)組的出口斷路器分閘之后，機(jī)組轉(zhuǎn)速開始下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于起勵(lì)轉(zhuǎn)速后，勵(lì)磁系統(tǒng)開始逆變滅磁。

（14）當(dāng)轉(zhuǎn)速低于起勵(lì)轉(zhuǎn)速且機(jī)端電壓小于5%后，且確認(rèn)兩臺機(jī)組之間的電氣連接斷開后，合拖動(dòng)機(jī)組的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地開關(guān)。

接下來拖動(dòng)機(jī)組走正常停機(jī)流程，停機(jī)完成后，拖動(dòng)機(jī)組的背靠背拖動(dòng)流程結(jié)束。

在背靠背拖動(dòng)過程中，若發(fā)生事故，必須注意兩臺機(jī)組勵(lì)磁退出時(shí)間的配合。若被拖動(dòng)機(jī)組的勵(lì)磁先退出，拖動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁后退出，那么被拖動(dòng)機(jī)組將在此期間內(nèi)處于失磁狀態(tài)。由于被拖動(dòng)機(jī)組的電樞反應(yīng)消除，電磁制動(dòng)力矩也將消失，其定子繞組阻抗將呈現(xiàn)非常低的狀態(tài)，拖動(dòng)機(jī)組的定子三相電流在被拖動(dòng)機(jī)組定子中三相短路，會在起動(dòng)回路中產(chǎn)生遠(yuǎn)大于額定電流的短路電流，嚴(yán)重時(shí)將燒毀起動(dòng)回路相關(guān)設(shè)備。[11]因此，若在拖動(dòng)過程中發(fā)生事故需要同時(shí)切除拖動(dòng)機(jī)組和被拖動(dòng)機(jī)組，必須保證兩臺機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)同時(shí)退出。可以通過添加機(jī)組間的硬件跳閘回路以確保拖動(dòng)機(jī)組和被拖動(dòng)機(jī)組的滅磁開關(guān)同時(shí)分閘。

在發(fā)生事故跳機(jī)后，除需要保證同時(shí)退出兩臺機(jī)組的勵(lì)磁外，還需要正確的分?jǐn)嗤蟿?dòng)機(jī)的出口斷路器。此時(shí)需要注意，在低于工頻時(shí)（即機(jī)組轉(zhuǎn)速低于額定），不同廠家的產(chǎn)品分?jǐn)嗄芰Υ嬖诓町?。例如Alstom的產(chǎn)品不允許在45Hz以下的分?jǐn)?。ABB及其他品牌允許25Hz以上分?jǐn)?，但此時(shí)應(yīng)選用低頻特性好的TPY型電流互感器，避免低頻段的測量誤差。

圖5 背靠背，拖動(dòng)機(jī)組導(dǎo)葉開啟規(guī)律Figure 5 BTB mode， Guide vane opening curve of drag-unit

根據(jù)不同廠家斷路器的低頻分?jǐn)嗄芰?，若機(jī)組發(fā)生跳機(jī)事故時(shí)的轉(zhuǎn)頻在要求值以下，是不允許分拖動(dòng)機(jī)的出口斷路器的。因?yàn)閿嗦菲鞯脑O(shè)計(jì)以分?jǐn)喙ゎl電流為基準(zhǔn)，低頻和直流的分?jǐn)嗄芰^差。而機(jī)組若在起動(dòng)過程中的低頻區(qū)段發(fā)生故障，此時(shí)的短路電流并不會比工頻時(shí)小，而且以直流分量為主。在這種情況下分閘，很有可能會損壞斷路器。因此，可在斷路器的控制回路、監(jiān)控或保護(hù)系統(tǒng)中設(shè)置硬線和軟閉鎖，保證當(dāng)機(jī)組處于背靠背拖動(dòng)工況且出口斷路器已合，轉(zhuǎn)頻低于要求值時(shí)，若發(fā)生事故跳機(jī)，則先同時(shí)分拖動(dòng)機(jī)和被拖動(dòng)機(jī)的滅磁開關(guān)，然后待拖動(dòng)機(jī)停機(jī)完成后，再行分?jǐn)嗦菲?；若轉(zhuǎn)頻高于要求值，則可先分出口斷路器，然后再同時(shí)分兩臺機(jī)組的滅磁開關(guān)。

2.3 發(fā)電工況至發(fā)電調(diào)相工況（GC1）/抽水工況至抽水調(diào)相工況（PC1）

當(dāng)調(diào)度要求機(jī)組發(fā)電/抽水調(diào)相運(yùn)行時(shí)，若機(jī)組正處于發(fā)電或抽水工況，可將轉(zhuǎn)輪室中的水壓至轉(zhuǎn)輪以下，然后便可進(jìn)入調(diào)相工況。GC1和PC1的轉(zhuǎn)換流程大致相同，主要步驟簡介如下：

（1）將技術(shù)取水或排水切換至其他流道。

（2）抽水工況下，配置有OLTC的機(jī)組會設(shè)其為自動(dòng)調(diào)節(jié)模式，以維持主變壓器低壓側(cè)電壓的穩(wěn)定。轉(zhuǎn)其他工況前，需退出OLTC。

（3）將調(diào)速器設(shè)置為調(diào)相工況模式，調(diào)速器將開始關(guān)閉導(dǎo)葉，卸除機(jī)組所帶的有功負(fù)荷。

（4）將勵(lì)磁系統(tǒng)置為自動(dòng)無功控制模式（MVAR），進(jìn)行零無功控制，卸除機(jī)組所帶的無功負(fù)荷。

（5）將保護(hù)置為調(diào)相工況模式。有些電站需要導(dǎo)葉在調(diào)相工況下小角度開啟的機(jī)組會投入過功率保護(hù)功能，防止導(dǎo)葉因誤操作等原因打開過大，致使機(jī)組從電網(wǎng)吸收有功功率。

（6）待導(dǎo)葉全關(guān)后，可同時(shí)執(zhí)行球閥關(guān)閉流程和轉(zhuǎn)輪室壓水流程，以縮短流程轉(zhuǎn)換時(shí)間。

（7）壓水成功后，對于采取旁通閥進(jìn)行平壓的進(jìn)水閥，必須等旁通閥關(guān)閉或工作密封投入后，方可打開蝸殼泄壓閥，以避免高水頭的壓力水進(jìn)入并破壞蝸殼泄壓閥和尾水管之間的管路。

（8）機(jī)組從抽水工況到進(jìn)入抽水調(diào)相穩(wěn)態(tài)工況后，將保護(hù)系統(tǒng)的低功率保護(hù)閉鎖，防止保護(hù)因機(jī)組在調(diào)相工況下從電網(wǎng)吸收少量有功功率而誤動(dòng)作。

2.4 發(fā)電調(diào)相工況至發(fā)電工況（GC2）/抽水調(diào)相工況至抽水工況（PC2）

發(fā)電調(diào)相至發(fā)電以及抽水調(diào)相至抽水的轉(zhuǎn)換流程也大致相同，主要步驟簡介如下：

（1）將技術(shù)取水或排水切回至本機(jī)流道。

（2）若轉(zhuǎn)向發(fā)電工況，需投入2.1節(jié)中所述的發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)；若轉(zhuǎn)向抽水工況，為防止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)突然失電或入力過低，需投入電動(dòng)機(jī)低功率保護(hù)。

（3）將勵(lì)磁系統(tǒng)置為MVAR模式，并進(jìn)行零無功控制，卸除機(jī)組所帶的無功負(fù)荷。

（4）為壓縮流程轉(zhuǎn)換時(shí)間，同時(shí)執(zhí)行進(jìn)水閥開啟流程和轉(zhuǎn)輪室回水流程。

（5）為避免高水頭的壓力水進(jìn)入蝸殼排氣和泄壓管路，必須等待機(jī)組蝸殼排氣閥和蝸殼泄壓閥完全關(guān)閉后，才可以打開進(jìn)水閥旁通閥或工作密封進(jìn)行平壓。

（6）若發(fā)電調(diào)相轉(zhuǎn)向發(fā)電方向，在進(jìn)水閥開至設(shè)定開度（如40%）且轉(zhuǎn)輪室回水完成后，則可通知調(diào)速器打開導(dǎo)葉進(jìn)行回水。

若抽水調(diào)相轉(zhuǎn)向抽水方向，除需判斷進(jìn)水閥開至設(shè)定開度（如40%）且轉(zhuǎn)輪室回水完成外，還需判斷濺水功率和/或啟動(dòng)壓力達(dá)到設(shè)定值。濺水功率是指轉(zhuǎn)輪室空氣排盡，轉(zhuǎn)輪在水中旋轉(zhuǎn)造壓時(shí)從電網(wǎng)吸收的有功功率。啟動(dòng)壓力是指轉(zhuǎn)輪和活動(dòng)導(dǎo)葉之間的造壓壓力已經(jīng)達(dá)到向上庫抽水的水頭要求。濺水功率和啟動(dòng)壓力其一或兩者到達(dá)設(shè)定值，均標(biāo)志著轉(zhuǎn)輪室回水造壓完成，可打開導(dǎo)葉向上庫抽水。

（7）發(fā)電調(diào)相至發(fā)電轉(zhuǎn)換過程中，導(dǎo)葉打開至空載開度后，將調(diào)速器設(shè)置為功率調(diào)節(jié)模式，跟隨調(diào)度給定的有功功率設(shè)定值，工況轉(zhuǎn)換完成。

（8）抽水調(diào)相至抽水轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)導(dǎo)葉開至抽水開度，達(dá)到穩(wěn)態(tài)抽水工況后，投入OLTC，保持主變低壓側(cè)電壓穩(wěn)定。同時(shí)可將勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)置為功率因數(shù)控制模式，工況轉(zhuǎn)換完成。

2.5 線路充電/黑起動(dòng)工況（L1/BS1）

線路充電工況和黑起動(dòng)工況較為相似，在此一并簡介。在線路充電/黑起動(dòng)工況下，需閉鎖以下（不限于）主要保護(hù)功能：

（1）發(fā)電機(jī)負(fù)序過流保護(hù)。

（2）發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)。

（3）發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)。

（4）發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)。

（5）發(fā)電機(jī)低電壓保護(hù)。

（6）發(fā)電機(jī)失步保護(hù)。

（7）發(fā)電機(jī)過頻保護(hù)等。

主要控制流程如下：

（1）在黑起動(dòng)工況下，通過廠用電自動(dòng)恢復(fù)流程，起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)或備用進(jìn)線電源，恢復(fù)機(jī)組黑起動(dòng)或線路充電工況下必需設(shè)備的供電電源。

以下流程黑起動(dòng)和線路充電基本相同。

（2）確認(rèn)開關(guān)站的進(jìn)、出線斷路器全部斷開，所有母線段無電壓，或者根據(jù)開關(guān)站的不同設(shè)置另行討論。

（3）確認(rèn)所有機(jī)組的主變壓器低壓側(cè)無電壓。

（4）禁用廠用電的自動(dòng)切換功能，禁用同期裝置自動(dòng)同期功能，將OLTC的分接頭保持在中間位（即維持主變本身的變比保持不變）。

（5）設(shè)置調(diào)速器和勵(lì)磁系統(tǒng)工作在發(fā)電方向。

（6）設(shè)置調(diào)速器工作在黑起動(dòng)模式，即轉(zhuǎn)頻控制模式。設(shè)置勵(lì)磁工作在線路充電/黑起動(dòng)模式（即FCR電流閉環(huán)控制）。

（7）機(jī)組開機(jī)流程同正常發(fā)電開機(jī)流程，打開進(jìn)水閥和導(dǎo)葉接力器。

（8）機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至起勵(lì)轉(zhuǎn)速（如95%Nr），合發(fā)電機(jī)出口斷路器。

（9）出口斷路器閉合后，合滅磁開關(guān)，勵(lì)磁起勵(lì)。同時(shí)設(shè)置保護(hù)系統(tǒng)為對應(yīng)的工作模式。

（10）勵(lì)磁起勵(lì)后，會將機(jī)端電壓上升至設(shè)定值（如30%），同時(shí)機(jī)組開始對主變壓器進(jìn)行充電。

（11）機(jī)端電壓上升至設(shè)定值后，手動(dòng)合起動(dòng)機(jī)組的主變壓器高壓側(cè)斷路器，對高壓電纜及開關(guān)站進(jìn)行充電。

（12）根據(jù)實(shí)際情況手動(dòng)將機(jī)端電壓升到設(shè)定值，然后將勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)置為AVR模式，維持機(jī)端出口電壓不變。

（13）當(dāng)開關(guān)站站內(nèi)及站外電壓與頻率之差小于設(shè)定值時(shí)，可手動(dòng)合開關(guān)站的出線斷路器。

若開關(guān)站外系統(tǒng)電網(wǎng)無電壓，亦可合上出線斷路器，繼續(xù)對線路進(jìn)行充電。

（14）線路充電/黑起動(dòng)工況完成。也可根據(jù)調(diào)度要求，繼續(xù)轉(zhuǎn)為發(fā)電工況或者機(jī)組停機(jī)。

2.6 普通停機(jī)（G2-SR2/GC3/P2/PC2/BG2/L2/BS2）

抽水蓄能機(jī)組的普通停機(jī)流程和常規(guī)機(jī)組相比，除了抽水和調(diào)相工況下需要轉(zhuǎn)輪室回水以外，其他基本一致，因此下文主要介紹普通停機(jī)過程中的兩種電氣制動(dòng)方式：SFC制動(dòng)和勵(lì)磁電制動(dòng)隔離開關(guān)制動(dòng)。這兩種電氣制動(dòng)方式僅在機(jī)組沒有電氣事故時(shí)方可投入。

在進(jìn)行電氣制動(dòng)前，需投入或閉鎖以下保護(hù)功能。各個(gè)電站因運(yùn)行條件不同而有所差異。

（1）主變壓器差動(dòng)（大差）保護(hù)和發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)：如果相關(guān)差動(dòng)保護(hù)的配置范圍包括電氣制動(dòng)回路，而制動(dòng)過程中，低頻電流流向不同的電氣分支，容易引起差動(dòng)誤動(dòng)。因此需在電氣制動(dòng)時(shí)閉鎖。

（2）機(jī)組20Hz-100%注入式定子接地保護(hù)：在機(jī)組電氣制動(dòng)過程中，流過定子的少量低頻不平衡電流會通過低通濾波器，造成保護(hù)誤動(dòng)，因此需在電氣制動(dòng)時(shí)閉鎖。

（3）機(jī)組低頻過流保護(hù)：根據(jù)電氣制動(dòng)原理，在制動(dòng)過程中，定子繞組的短路電流為一恒定值，不隨機(jī)組轉(zhuǎn)速的降低而變化，在機(jī)組轉(zhuǎn)頻降低后仍保持在較高值。為避免機(jī)組低轉(zhuǎn)頻時(shí)保護(hù)勿動(dòng)，需在電氣制動(dòng)時(shí)閉鎖。[13]

（4）機(jī)組低頻保護(hù)，需在電氣制動(dòng)時(shí)閉鎖。

（5）機(jī)組失磁保護(hù)，需在電氣制動(dòng)時(shí)閉鎖。

（6）機(jī)組失步保護(hù)，需在電氣制動(dòng)時(shí)閉鎖。

（7）發(fā)電機(jī)電流不平衡保護(hù)：若在勵(lì)磁電制動(dòng)隔離開關(guān)制動(dòng)時(shí)，由于定子繞組端頭短接（電氣制動(dòng)短路斷路器）接觸不良故障，需立刻逆變滅磁。所以，需在勵(lì)磁電制動(dòng)隔離開關(guān)制動(dòng)時(shí)投入保護(hù)。

2.6.1 SFC制動(dòng)

SFC制動(dòng)是由SFC向定子注入電流，并同時(shí)控制勵(lì)磁向轉(zhuǎn)子注入電流，形成與機(jī)組旋轉(zhuǎn)的慣性力矩相反向的電磁制動(dòng)力矩。SFC制動(dòng)速率比勵(lì)磁制動(dòng)更快，但需要占用電站的起動(dòng)母線。

SFC制動(dòng)主要流程如下：

（1）確認(rèn)起動(dòng)回路沒有被占用。可在監(jiān)控和相關(guān)電氣開關(guān)的控制回路中設(shè)置軟/硬件閉鎖。

（2）通知SFC和勵(lì)磁、保護(hù)等，機(jī)組執(zhí)行SFC電氣制動(dòng)。

（3）在機(jī)組開始停機(jī)流程時(shí)，為縮短等待時(shí)間，可提前投入SFC的輔助設(shè)備。

（4）SFC輔助設(shè)備投入，具備上電條件后，合上發(fā)電機(jī)起動(dòng)斷路器，形成SFC制動(dòng)電氣回路。

（5）當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速下降至電氣制動(dòng)投入設(shè)定值（如50%）時(shí)，SFC上電并開始工作。

（6）參見圖2，SFC將三位選擇開關(guān)Q切到Y(jié)位，接入SFC輸出升壓變壓器SFCTR2，并控制勵(lì)磁設(shè)備向轉(zhuǎn)子中注入電流，以測定機(jī)組當(dāng)前轉(zhuǎn)速。

（7）轉(zhuǎn)速確認(rèn)后，則SFC與勵(lì)磁配合，形成反向的電氣制動(dòng)力矩，機(jī)組轉(zhuǎn)速下降。

（8）若機(jī)組配置有機(jī)械制動(dòng)設(shè)備，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速下降至機(jī)械制動(dòng)投入設(shè)定值（如5%）時(shí)，可投入機(jī)械制動(dòng)。

（9）根據(jù)電氣制動(dòng)的原理，電氣制動(dòng)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，機(jī)組在越低的轉(zhuǎn)速可以獲得更大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可顯著縮短機(jī)組在低速階段的停機(jī)時(shí)間。因此，建議在機(jī)組轉(zhuǎn)速接近停止時(shí)（如＜1Hz）再退出電氣制動(dòng)。同時(shí)，也需要綜合考慮此時(shí)定子的三相電流不平衡是否會導(dǎo)致跳機(jī)。

（10）機(jī)組停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，分發(fā)電機(jī)起動(dòng)斷路器，同時(shí)通知SFC退出。

（11）SFC退出相關(guān)輔機(jī)，停止工作后，分SFC進(jìn)出線隔離開關(guān)，SFC制動(dòng)流程結(jié)束。

2.6.2 勵(lì)磁電制動(dòng)隔離開關(guān)制動(dòng)

勵(lì)磁制動(dòng)是在機(jī)組解列、轉(zhuǎn)子滅磁后，合上電氣制動(dòng)開關(guān)使定子三相短路，同時(shí)給轉(zhuǎn)子重新勵(lì)磁，形成反向的電磁制動(dòng)力矩，主要流程如下：

（1）通知?jiǎng)?lì)磁及保護(hù)，機(jī)組執(zhí)行勵(lì)磁電制動(dòng)隔離開關(guān)制動(dòng)。

（2）當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速下降至電氣制動(dòng)投入設(shè)定值（如50%）時(shí)，合電氣制動(dòng)開關(guān)。

（3）電氣制動(dòng)開關(guān)閉合后，合滅磁開關(guān)，勵(lì)磁起勵(lì)，在發(fā)電機(jī)定子形成三相短路電流，機(jī)組的轉(zhuǎn)速加速下降。

（4）若機(jī)組配置有機(jī)械制動(dòng)設(shè)備，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速下降至機(jī)械制動(dòng)投入設(shè)定值（如5%）時(shí)，投入機(jī)械制動(dòng)。

（5）與SFC制動(dòng)類似，建議在機(jī)組轉(zhuǎn)速接近停止時(shí)（如＜1Hz）再退出電氣制動(dòng)。此時(shí)應(yīng)注意定子三相繞組的平衡。

（6）機(jī)組停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，通知?jiǎng)?lì)磁逆變壓器滅磁，勵(lì)磁電氣制動(dòng)完成。

2.7 事故停機(jī)（ESD/QSD）

根據(jù)事故的原因，一般都可以分成電氣事故和機(jī)械事故。而根據(jù)停機(jī)方式，可以分成ESD（緊急停機(jī)）和QSD（快速停機(jī)）。[5]相關(guān)內(nèi)容本文不做贅述。

在事故停機(jī)過程中，以下情況可以考慮：

（1）若機(jī)組因?yàn)殡姎馐鹿释C(jī)，則不允許投入電氣制動(dòng)，以避免事故擴(kuò)大。這將導(dǎo)致機(jī)組在低轉(zhuǎn)速階段的停機(jī)時(shí)間大為延長，加速了軸瓦及潤滑油的磨損。為縮短機(jī)組停機(jī)時(shí)間，可考慮在此情況下，適當(dāng)提高機(jī)械制動(dòng)的投入轉(zhuǎn)速（如15%Nr）。

（2）若機(jī)組在抽水及發(fā)電/抽水調(diào)相工況下，發(fā)生事故跳機(jī)時(shí)，可以先分發(fā)電機(jī)出口斷路器，使機(jī)組失去動(dòng)力源，能更快地將機(jī)組停下來。因此，在抽水和發(fā)電/抽水調(diào)相工況下，可考慮將停機(jī)方式統(tǒng)一為ESD，不使用QSD。

3 結(jié)束語

本文根據(jù)定速抽水蓄能機(jī)組電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并結(jié)合筆者在現(xiàn)場參與系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，歸納和總結(jié)了機(jī)組在工況轉(zhuǎn)換時(shí)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)以及各個(gè)系統(tǒng)之間的配合。本文所述內(nèi)容主要基于筆者所經(jīng)歷的項(xiàng)目，不排除國內(nèi)及國際上其他設(shè)計(jì)單位及廠家有不同的解決方案，在此一并說明，希望能對各位同行的設(shè)計(jì)工作有所借鑒。