大型抽水蓄能機(jī)組首次啟動(dòng)調(diào)試技術(shù)應(yīng)用

葉春雨

摘 要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，我國(guó)的抽水蓄能電站建設(shè)也獲得相應(yīng)的發(fā)展，日益增加其建設(shè)的規(guī)模，在電網(wǎng)運(yùn)行中需要投入抽水蓄能機(jī)組的使用，新投入的機(jī)組為獲得可靠安全的運(yùn)行，需要建立完善的啟動(dòng)試驗(yàn)程序，以對(duì)制造和安裝檢驗(yàn)機(jī)組的質(zhì)量及電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定作出安全性的保障。本文就大型抽水畜能機(jī)組首次抽水工況啟動(dòng)調(diào)試技術(shù)作出具體分析的探討。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)渭?jí)可逆式水泵;水輪機(jī)組;現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)調(diào)試;研究;應(yīng)用

大型的抽水蓄能電站，在進(jìn)行電動(dòng)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)和立軸單級(jí)混流式水輪機(jī)的調(diào)試時(shí)，機(jī)組的啟動(dòng)方式成為需應(yīng)對(duì)的關(guān)鍵性技術(shù)問題。特別是對(duì)于首臺(tái)機(jī)第一次確定上下水庫(kù)水位和選擇啟動(dòng)的方式，其次是現(xiàn)場(chǎng)水泵啟動(dòng)的調(diào)整應(yīng)用和試驗(yàn)程序的啟動(dòng)，值得相關(guān)技術(shù)人員展開進(jìn)一步的和思考和探究。

一、電站首機(jī)啟動(dòng)方式分析

通常來說，由地下廠房、上下水庫(kù)、開關(guān)站等構(gòu)成抽水蓄能電站系統(tǒng)。通過兩機(jī)一洞的形式對(duì)引水系統(tǒng)的布置，在進(jìn)水口位置設(shè)置相應(yīng)的球閥。電站變壓器和電動(dòng)機(jī)組采用一機(jī)一變形式一次接線，在主變低壓側(cè)同時(shí)設(shè)置換相開關(guān)來完成發(fā)電和抽水之間的換相，電動(dòng)機(jī)出口的斷路器作用于同期并網(wǎng)。機(jī)組電動(dòng)工況通過調(diào)相壓水系統(tǒng)和SFC靜止變頻器裝置來進(jìn)行零轉(zhuǎn)速啟動(dòng)。

二、首臺(tái)機(jī)組第一次啟動(dòng)調(diào)試分析

（1）利用尾水對(duì)引水流道通平壓充水后，再零揚(yáng)程下以水泵水輪機(jī)工況方式啟動(dòng)，在向上水庫(kù)充水，以滿足后續(xù)機(jī)組整體調(diào)試工作。

（2）利用在尾水系統(tǒng)通過外加充水方法，來對(duì)引水系統(tǒng)的充水和平壓，然后進(jìn)行供水系統(tǒng)或上水庫(kù)充水水泵的形式，向上水庫(kù)存和引水系統(tǒng)的完成充水，上水庫(kù)充水位需達(dá)到電動(dòng)發(fā)電機(jī)工況和水泵水輪機(jī)的最低對(duì)應(yīng)的水位要求，通過自動(dòng)分段或是手動(dòng)分段方式，對(duì)上水庫(kù)不斷的實(shí)施充水作業(yè)，再對(duì)機(jī)組整體調(diào)試工作交替完成。

（3）利用充水泵向上水庫(kù)充水，直至上水庫(kù)水位滿足設(shè)計(jì)的最低水位要求，對(duì)于首機(jī)第一次遵循水輪機(jī)的啟動(dòng)方式，進(jìn)行達(dá)到蓄水量的要求，滿足必要的空載試驗(yàn)的調(diào)試，通常為24至36小時(shí)之間的有效時(shí)間，再利用水泵進(jìn)行抽水和調(diào)試，完成后續(xù)所有調(diào)試項(xiàng)目。

（4）首臺(tái)機(jī)組蓄水量要滿足首臺(tái)機(jī)以水輪方式啟試調(diào)試時(shí)的所有調(diào)試項(xiàng)目，且至少滿足發(fā)電工況啟動(dòng)前的調(diào)試工作。

三、首臺(tái)機(jī)組第一次調(diào)試啟動(dòng)方式的選擇

上面提到的四種啟動(dòng)技術(shù)方式，結(jié)合它們各自的技術(shù)特點(diǎn)，及實(shí)際的工程實(shí)況、技術(shù)過程、經(jīng)濟(jì)成本等作出以下分析總結(jié)：方式（1）對(duì)主機(jī)和附屬設(shè)備，在主機(jī)招標(biāo)文件中要求設(shè)計(jì)方面要達(dá)到各項(xiàng)運(yùn)行情況的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通常需要進(jìn)行零揚(yáng)程方式對(duì)抽水系統(tǒng)的啟動(dòng)，在此方式的運(yùn)行的過程和范圍上，相比于正常工作的流程和范圍存在很大的差異性，另外運(yùn)行過程中存在有嚴(yán)重的氣蝕性和振動(dòng)性，危害較大。雖然可進(jìn)行模型的啟動(dòng)試驗(yàn)，但如果對(duì)真機(jī)進(jìn)行此方式的運(yùn)用，會(huì)存在較大的差距，所在不具備此調(diào)試條件時(shí)也可以不選取此方式;方式（2）需要極大的用水量，和常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)組類似，對(duì)升流、并網(wǎng)試驗(yàn)和空載試驗(yàn)可以一樣的完成，但此方式的機(jī)組啟動(dòng)會(huì)涉及上水庫(kù)工期提充充蓄水和外加需要充水費(fèi)用的增加，如要提前半年完成工期，需要增加20多萬元的投資費(fèi)用，所在此方式采用機(jī)率不大。

四、首臺(tái)機(jī)組水泵工況首次啟動(dòng)調(diào)試時(shí)技術(shù)應(yīng)用的問題

（一）在水泵抽水時(shí)突然斷電的工況問題

如果發(fā)生突然斷電的情況時(shí)，導(dǎo)葉采取兩段斜率緊急關(guān)閉的特點(diǎn)來進(jìn)行控制，設(shè)定5%以下球閥的關(guān)至，此目的是為保證輸水道內(nèi)的水壓變化和轉(zhuǎn)速劇變達(dá)到設(shè)計(jì)允許值范圍內(nèi)，如果因?yàn)榫軇?dòng)的導(dǎo)葉、機(jī)組逆轉(zhuǎn)、或是產(chǎn)生倒流的引水等都需要在保證在調(diào)試設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，在相應(yīng)流量下最高揚(yáng)程和低揚(yáng)程下，在緊急過渡時(shí)，球閥正常運(yùn)行但導(dǎo)葉拒動(dòng)的情況下，基于限值內(nèi)的水擊壓力和輸水系統(tǒng)水壓，不致于形成倒流的引水系統(tǒng)水體。如若真的發(fā)生有倒轉(zhuǎn)，其速度也不高，因而屬于安全范圍內(nèi);不管是突然斷電還是正常停機(jī)的情況下，水泵抽水工況都會(huì)導(dǎo)致球閥聯(lián)動(dòng)和導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律的關(guān)閉規(guī)律，可采取兩段正常關(guān)閉斜率或?qū)~根據(jù)正常關(guān)閉的斜率卸載方式來降至30MW的功率，關(guān)球閥并將導(dǎo)葉關(guān)至3%以下跳GCB的手段來作為正常停機(jī)情況下采取的措施。

（二）最低啟動(dòng)揚(yáng)程下水泵抽水工況的穩(wěn)定性

對(duì)尾水管鍋殼泄壓及一轉(zhuǎn)輪室排氣孔的個(gè)數(shù)和位置，要引起充分的重視，以對(duì)能夠無死角的通暢排氣作出有力的保證措施。通常來說轉(zhuǎn)輪室排氣孔和尾水管會(huì)在頂蓋或底環(huán)下進(jìn)行安裝設(shè)置，在蝸殼頂部設(shè)置泄壓排氣孔。另外，從水泵抽水壓水充氣、平壓和啟動(dòng)、提成氣回水及開導(dǎo)葉等過程中，要合理控制各程序的銜接時(shí)間，對(duì)測(cè)試過程進(jìn)行認(rèn)真的分析，并作出更完善的優(yōu)化是至關(guān)重要的。進(jìn)行對(duì)SCP～PO的排氣順序，應(yīng)先關(guān)閉尾管再開啟蝸殼頂蓋，進(jìn)行充氣壓水和補(bǔ)氣閥，開至30%～40%的球閥，以每秒3.3%控制導(dǎo)葉開啟的速度，另外關(guān)掉排氣閥的頂蓋，對(duì)集水井和排水廊道排放水和氣的時(shí)間的減少，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目調(diào)試的最大優(yōu)化。

五、結(jié)語

結(jié)合上述對(duì)抽水蓄能電站首機(jī)啟動(dòng)方式的論述、調(diào)試方法和注意事項(xiàng)的分析，通過水泵工況啟動(dòng)方式、水泵抽水向上水庫(kù)的調(diào)試和蓄水，提供給以后的交替運(yùn)行的調(diào)試和水輪機(jī)空載試驗(yàn)有利的條件，從安全角度和技術(shù)層分析看出是實(shí)際可行的。目前對(duì)于抽水蓄能電站首機(jī)首次啟動(dòng)，水泵工況啟動(dòng)成為首選方案，也期待在日后的發(fā)展中對(duì)其技術(shù)不斷的完善和優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉忠源，徐睦書.水電站自動(dòng)化[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

[2]湯蘊(yùn)謬，羅應(yīng)立，梁艷萍.電機(jī)學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3]馬軍領(lǐng)，吉振偉.大型抽水蓄能機(jī)組首次以SFC工況啟動(dòng)研究及應(yīng)用[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2006（6）.