抽水蓄能機組抽水調相與發電調相的異同

汪軍元

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

抽水蓄能機組抽水調相與發電調相的異同

汪軍元

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

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

抽水蓄能機組；抽水調相；發電調相；異同

蓄能機組兩向旋轉，有兩個用途，可以發電，也可以抽水。相對應地，蓄能機組作為調相機運行時，也分為兩種，即發電調相和抽水調相。這兩者有什么相同點，又有什么不同的地方呢？本文試著加以總結區分。

1　相同點

蓄能機組發電調相和抽水調相都是從電網吸收少量有功以維持機組轉動，發出無功調節電網電壓，機端電流相位超前機端電壓。發電調相和抽水調相時，機組導水葉關閉，調速器處于“調相”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中吸收有功功率，通過調相壓水，轉輪室充滿了高壓氣，轉輪在空氣中運轉。由于轉輪在空氣中運轉，導水機構上、下迷宮環溫度偏高，為此，大型機組設置了上、下迷宮冷卻水冷卻回路，該回路在機組發電或抽水時被切斷，而在發電調相和抽水調相時都開啟。發電調相和抽水調相時，上、下迷宮冷卻水在機組高速轉動帶動下，在導水葉四周形成水環，水環的形成有利于轉輪室里的空氣不外逸，從而減少了機組調相補氣氣量，但水環太厚會和轉輪碰撞，增加機組從電網吸收的有功功率，為此設置水環排水閥排水，或導水葉保持微小開度將水環的水排到蝸殼。發電調相和抽水調相時，轉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，在發電調相和抽水調相時始終開啟；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。

不論發電調相還是抽水調相，都不宜長時間運行。

2　不同點

2.1基本的不同

發電調相和抽水調相兩者轉向相反，相應地，機組換相刀一個合在發電機方向，一個合在電動機方向。

2.2作用不一樣

發電調相和抽水調相，以單作為調相，調節電網電壓和無功而言，作用是一樣。不過目前電網幾乎不會因為調節電壓把蓄能機組作為調相機運行。

蓄能機組發電調相一般用于電網緊急情況，作為電網的緊急備用。雖然說，蓄能機組從停機到發電帶滿負荷只要2～3min，完全滿足旋轉備用的要求，不過從發電調相到發電帶滿負荷還是要更快一些，在電網十分緊急的時候，調度有時會要求蓄能機組運行在發電調相，當電網需要時，以更快發電帶滿負荷。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。

蓄能機組抽水調相是天天要碰到的。它是作為機組從停機到抽水轉換過種中必須經過的一個中間狀態用的。只要有抽水，必定有抽水調相。和發電不一樣，機組抽水啟動，必須要有外力拖動，在外力拖動過程中，導水葉是關閉的，為減少助力和損耗，轉輪室處于空氣中，當這樣拖到額定轉速并網后，就處于抽水調相狀態了，這時可以立刻轉到抽水狀態，也可以停頓一段時間再轉抽水，實際運行中，以后者居多。

2.3啟動過程不一樣

蓄能機組發電調相，由于轉向和發電時一樣，可以開啟導水葉利用水力沖轉水輪發電機，并網后（這時機組處于發電狀態了），再關閉導水葉和對轉輪室調相壓水補氣，開啟迷宮冷卻水和開啟蝸殼泄壓程序，機組便處于發電調相狀態了。

蓄能機組抽水調相則要復雜得多。由于機組抽水調相的轉向和水力沖轉機組的轉向相反，所以不能同發電調相一樣用水力沖轉的方法，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，導水葉是關閉的，為減少阻力和損耗，轉輪室在拖動過程中已經壓水補氣了，所以一旦并網，機組即處在抽水調相狀態了，不需要經過抽水狀態過渡，與發電調相時要經過發電狀態過渡不一樣。

蓄能機組，發電調相必經發電狀態，發電不經發電調相狀態；抽水必經抽水調相狀態，抽水調相不經抽水狀態。日常運行時，經常發電、抽水，所以抽水調相經常出現，而發電調相幾乎不出現。

2.4運行時保護不一樣

由于發電調相和抽水調相轉向不一樣，電壓、電流相序不一樣，因而有些和相位相序有關的雙向配置的保護，發電調相和抽水調相時就不一樣，如負序過流保護、相序保護、失磁保護、失步保護，發電調相時，發電方向的保護投入，抽水方向的被閉鎖，抽水調相時則相反。

2.5一個需要特別注意的小差別

抽水調相啟動過程中，機組是在零轉速或低轉速（如先拖到10%額定轉速）壓水的，機組發電調相則是在發電轉發電調相過程中100%額定轉速壓水的。機組在零轉速時壓水，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，低轉速時與此接近。而機組在發電調相壓水時，除了壓縮空氣的力作用在尾水上，機組100%額定轉速運行，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，尾水管補氣孔不會噴出水和氣。發電調相時，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，在某次試驗機組發電調相啟動時，尾水管補氣孔仍大量噴水，將其正對面的鐵欄桿沖倒。當下庫水位較高，發電調相時，尾水管補氣孔噴水將更加厲害。發電調相時，務必要注意這一細節，以免人員受傷。由于不少蓄能電站幾乎不運行發電調相，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