抽水蓄能电站电气特点
抽水蓄能电站电气特点
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水电站的电气设备（电气二次）
解决差动保护相序适配的两个例子
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水电站的电气设备（电气二次）
（2）水泵工况启动过程带来的问题
常规机组在启动过程中转速超过90%甚至更高才 开始起励，机组大部分时间处于无电流、低电 压的状态，不必考虑机组的电气保护。而在抽 水蓄能机组水泵工况的同步启动过程中，机组 和连接母线都流过低于工频的电流，承受低于 工频频率的电压，必要的机组电气保护在这个 过程中必须投入。
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水电站的电气设备（电气二次）
8.2 可逆式机组及相关问题
（1）与常规发电机相比，可逆式机组增加了抽 水和抽水方向调相等工况，使工况转换的复杂 程度大为增加，并带来了抽水工况的启动问题。
（2）混流式可逆式机组的水头大都在100米以 上，蜗壳前必须安装进水阀（球阀或蝶阀）， 而且停机时必须关闭进水阀。进水阀的启闭操 作是工况转换流程的一部分。
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CT2 0.5FS5 30 0.5FS5 25 0.5FS5 15 0.5FS5 10 0.5FS5 5
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水电站的电气设备（电气二次）
8.4 拖动开关和被拖动开关及相关问题
被拖动开关在机组作为水泵或水泵方向调相 启动（包括SFC启动和背靠背启动）时，应 当合上，以便从启动母线引入电流。机组 并网、拖动电源断开后，被拖动开关断开。
拖动开关在机组作为背靠背启动的拖动机时 合上，将电流经由启动母线送到被拖动机 组。机组并网、拖动机GCB断开后，拖动 开关断开。
但是，低频率下有的保护可能误动（例如低功率 保护、低频保护等）所以不得不在启动过程中 将部分保护闭锁，在机组接近或达到同步转速 时才投入运行。
抽水蓄能电站发电电动机的特点
抽水蓄能电站发电电动机的特点摘要：随着我国社会经济的迅速发展，科学技术水平日益提高，生活中的电力需求和工厂的电力需求也越来越大，发电站发电机的稳定运行将直接影响社会的经济效应。
本文分析了抽水蓄能电站发电电动机。
关键词：抽水；蓄能电站；发电；电动机引言抽水蓄能电站是水利水电行业发展的大势所趋，有其存在的必要性，而且也确实发挥了越来越重要的作用。
而根据发电电动机的特点进行主力机型分析对于确保其正常、高效的运行也起到了极为关键的作用。
1、抽水蓄能电站发电电动机的主要特点根据抽水蓄能电站机组运行的工况要求，相较于常规水电发电机，其在设计和制造等方面提出了更高的要求，其主要表现出如下特点:(1)根据抽水蓄能电站的特点，其运行机制每天启停和工况转换频次多达 3 次以上，这就要求发电电动机必须适应这样的工作机制，才能在电力系统中承担起调峰、调频、调相等任务。
(2)在电网低谷时，机组进入抽水工况吸收电网多余的有功，将电能转化为势能存储起来；在电网高峰期，机组转为发电工况将存储的势能转化为电能，这两种工况的旋转方向完全相反。
发电电动机需要符合以上双向运转来设计，其轴承结构和通风冷却系统设计也需要考虑双向旋转。
(3)其相较于传统的水轮发电机组具有尺寸小、磁极对数少、通风冷却难度高等特定。
(4)为了确保发电电动机在抽水工况下启动电流平稳，必须要制定专门的启动措施。
常见的启动方式有异步启动、同步启动和静止变频等方式，一般根据总装机容量来确定。
根据国际上目前使用情况来看，静止变频起动方式能较好的配合抽水蓄能电站的运行模式而成为主流的起动方式。
2、蓄能机组的主力机型蓄能机组的双向转动、频繁启停、急剧的负载变化、复杂的过渡过程，尤其是大型高速设备的故障率显着提高，从而确保发电机的安全稳定运行，提高发电站和设备在系统中的灵活调节能力是最重要的考虑事项。
研究大容量高速设备时，应该关注主力型号，回顾主力型号的故障排除。
主力机型的确定可以从水泵涡轮、发电马达、电站建设的经济性、电力系统的角度来分析。
浅谈抽水蓄能电站发电电动机的特点与选型
浅谈抽水蓄能电站发电电动机的特点与选型[摘要]在社会经济高速发展的背景下，各行各业的用电需求也在不断增加。
而抽水蓄能电站具有运行方式灵活多样、成果见效快等优势被广泛应用到电力资源供应中，为居民于工业用电需求提供了良好的保障。
但在具体实践过程中需要根据抽水蓄能电站发电机的特点做好相应的选型工作，才能保证抽水蓄能电站稳健运行。
基于此，本文概述了抽水蓄能发电站发电电动机相关内容，分析了发电电动机的特点及抽水蓄能电站发电电动机选型设计参数。
[关键词]抽水；蓄能电站；发电机；特点与选型抽水蓄能电站是一种特殊的电源涉及到诸多工况，在实际运行过程中方式灵活多样，且具有较快的反应速度等优势，近年来在我国已经取得了一定的发展规模。
抽水蓄能机组在整个蓄能电站中发挥了至关重要的作用，相比于常规水轮发电机组在结构形式于设计发面都较为复杂，我国在此方面的研究起步相对较晚，特别是在关键技术与零件方面主要依赖向国外进口，需要获得在此方面技术领先国家的支持。
我国在相关设计、制造、调试运行方面的经验有待进一步累积与提升。
因此有必要对抽水蓄能电站发电机的特点进行分析，探究如何根据具体的特点做好选型工作，为日后抽水蓄能电站提供参考。
1.抽水蓄能电站电动机相关内容概述1.抽水蓄能电站工作原理抽水蓄能发电站的运行原理是在电力负荷低谷时，电能发挥作用将水抽到上水库，在电力负荷高峰状期间时将水放到下水库，通过这样的方式实现发电。
此种发电方式不仅缓解了电网系统的压力，保证了电网系统的稳定了，还有效提升电放的综合利用效率，相比于传统的电站运行模式，抽水蓄能电站的在使用周期、使用寿命、装机容量、运行稳定性、经济效益方面都有显著的优势。
同时此种储能装置对促进智能电网发展起到了重要的支撑作用。
（二）抽水蓄能电站类型多样当前抽水蓄能电站已经从原有只侧重电负荷中心的阶段发展为综合能源基地、送出与落地端多方协同发展的形式下。
常规的抽水蓄能电站以是否具备天然径流为标准划分为纯抽水蓄能电站与混合式抽水蓄能电站，根据水库的调节情况划分为日、周、季调节抽水蓄能电站。
抽水蓄能电站工程特点
抽水蓄能电站工程特点
抽水蓄能电站是一种采用水源潮流循环的蓄能形式的发电机组，可以实现多次高低循环运行，向电网供电，一般用于回升电价发电或短时间内突发负荷抑制等，大大提高了电厂的运行稳定性和可靠性，把电厂所发电能改造成一定质量和价格的电能产品，既有利于实现节能、节约用水，又有利于电网的安全稳定运行。
一、工程特点：
1、抽水蓄能电站在节电、缓抑突发负荷方面具有特殊优势，相对传统电站具有更高的动态性能，可以满足不断变化的电力需求。
2、建立种类多样的水库配套系统，可以适应不同类型的水池，不仅完善抽水蓄能电站的输配电系统，而且也可以解决新建水库的开发利用问题。
3、抽水蓄能电站发电机组具有高效率、低损耗、环境友好、安全可控等特点，可以提高电厂整体的发电效率。
4、结合水池上游的泄流量调度，可以实现发电机组的灵活调度，提高发电量，节约能源、节能减排。
5、水库抽水蓄能电站可以在新建水库的基础上建设，利用上游水池的节水资源，提高新建水库的灌溉效果，可以节省大量的发电成本和建设费用。
抽水蓄能电站的电力品质与供电可靠性
抽水蓄能电站的电力品质与供电可靠性抽水蓄能电站作为一种重要的可再生能源发电系统，不仅能够提供可靠稳定的电力供应，还具备优秀的电力品质。
本文将对抽水蓄能电站的电力品质与供电可靠性进行详细探讨。
首先，抽水蓄能电站具备很高的电力品质。
电力品质是指电能在输送和利用过程中所具备的各项性能指标。
由于抽水蓄能电站采用水力发电原理，其能够在一定程度上避免传统燃煤发电或核能发电过程中产生的污染物和温室气体排放。
抽水蓄能电站的电力品质对于电网的稳定运行和负荷平衡具有重要意义。
抽水蓄能电站的电力品质受到多种因素的影响。
首先是水位变化对电力品质的影响。
抽水蓄能电站通过控制水位的高低实现储能和释能，这种水位变化的控制对电力的稳定性和品质有直接影响。
其次是机组调试和运行的影响。
抽水蓄能电站需要经过严格的技术调试和运行过程，只有合理的运行参数和调试过程才能保证电力的品质。
最后是电力传输过程中的损耗和失真。
电力输送过程中会产生一定的电力损耗和失真，这些因素也会对抽水蓄能电站的电力品质产生一定的影响。
另一方面，抽水蓄能电站还具备出色的供电可靠性。
供电可靠性是指电力系统在一定时间内正常供电的能力。
抽水蓄能电站通过储能和释能的方式，能够根据电网需求及时调整输出功率，以满足电力负荷的需求。
抽水蓄能电站的供电可靠性体现在以下几个方面。
首先，抽水蓄能电站能够迅速响应电网需求。
由于其储能和释能的特性，抽水蓄能电站可以在短时间内调整输出功率，响应电网的负荷变化。
这种能力在电力系统负荷波动较大的情况下尤为重要，确保了电力系统的供需平衡。
其次，抽水蓄能电站具备较长的运行时间。
通过合理的水位调节和运行策略，抽水蓄能电站能够实现长时间的连续供电。
这种运行时间的延长能够提高电力系统的可靠性，减少因突发事件或故障导致的电力中断。
此外，抽水蓄能电站还能够提供备用功率。
在电力系统负荷峰值时，抽水蓄能电站可以提供额外的备用功率，确保电力供应的稳定性和可靠性。
这种备用功率的提供对于电网的平稳运行具有重要作用。
抽水蓄能电站介绍
抽水蓄能电站介绍抽水蓄能电站（Pumped Storage Hydroelectricity，简称PSH）是一种利用水循环原理来储存和产生电能的设施。
它通过水泵将水从低水位水体抽运至高水位水体，并在需求峰值时通过涡轮机将储存的水放回低水位水体，从而发电。
这种形式的储能电站已被广泛应用于各个国家和地区，对于电力系统的稳定运行和应对峰谷负荷均有重要意义。
1.上游水库和下游水库：抽水蓄能电站的核心是由两个水库组成，一个位于高海拔地区，作为“上游水库”，用于储存抽运的水；另一个位于低海拔地区，作为“下游水库”，用于接收抽运回来的水。
2.上游水泵站：上游水泵站通常位于上游水库附近，可以通过水泵将水从下游水库抽运到上游水库，起到储存电能的作用。
在电力需求低谷时，上游水泵站可以利用廉价的电力将水抽回上游水库，以便在需求峰值时再次发电。
3.下游发电站：下游发电站通常位于下游水库附近，通过涡轮机和发电机将下游水库中的水流转化为电能。
当电力需求高峰时，下游发电站会从上游水库中放回原先抽运的水，以产生电能。
4.转换器和变压器：抽水蓄能电站中的转换器和变压器用于将发电产生的电能转化为适用于输电和供电的电能。
这些设备确保了电力系统的正常运行和高效利用。
1.能量储存：抽水蓄能电站具有较高的能量储存效率。
由于季节性和日常负荷等不同因素的影响，电力系统需要具备大规模的能量储存和调度能力。
抽水蓄能电站能够根据电力需求的峰谷波动，将电能转化为水能储存，并在需要时通过涡轮机转化为电能。
2.调峰能力：抽水蓄能电站具有较强的调峰能力，能够满足电力系统在用电高峰时期的需求。
由于电力的供需平衡至关重要，特别是对于峰值需求而言，抽水蓄能电站通过将储存的水能快速转化为电能，能够迅速满足电力系统的需求。
3.协调可再生能源：随着可再生能源的快速发展，如太阳能和风能等，抽水蓄能电站具有协调可再生能源的能力。
这些可再生能源的产生具有间歇性和不确定性，抽水蓄能电站可以根据可再生能源的供应情况储存和释放电能，以平衡电力系统的稳定性。
抽水蓄能电站技术概况简介
抽水蓄能电站技术概况简介抽水蓄能电站（Pumped hydro storage，简称PHS）是一种利用两个水库之间的高低水位差进行电能转换的储能技术。
在低电负荷时，电站将水从低水库抽到高水库，同时将电能转化为水势能。
在高电负荷时，电站放水使高水库的水通过涡轮发电机组发电，将水势能转化为电能。
抽水蓄能电站是一种可再生储能技术，具有巨大的容量和长周期性。
它能够在短时间内将电能转化为储存，同时又能在需要时以高效率将储存的电能迅速转化为电力供应。
因此，抽水蓄能电站不仅可以用于平衡电网负荷波动，还可以用于电力系统备用、调峰、调频等功能。
1.电能转化为水势能：在低电负荷时，电站通过抽水机将水从低水库抽到高水库；同时，涡轮发电机组充当泵的反向，将电能转化为水势能。
这个过程可以在较长时间内进行。
2.水势能转化为电能：在高电负荷时，电站通过放水阀门将高水库的水流经过涡轮发电机组，驱动涡轮旋转发电，将水势能转化为电能。
3.过剩电能储存：当再生能源发电超过电网负荷需要时，抽水蓄能电站可以将多余的电能转化为储存，将水从低水库抽到高水库，类似于充电的过程。
4.对电网提供调整能力：抽水蓄能电站可以通过控制水流量和发电机的工作，根据电网负荷的变化，平衡供需差，提供调整能力。
1.高效能：抽水蓄能电站的效率通常高达80%以上，是目前储能技术中效率最高的一种。
2.可调度性：抽水蓄能电站可以根据需要进行灵活调度，随时将储存的水势能转化为电能，满足电网的需求。
3.容量大：由于可以利用山谷地形建设大型水库，抽水蓄能电站的容量通常比其他储能技术大得多。
4.储存时间长：抽水蓄能电站可以在较长时间内储存电能，并能够多次循环利用。
5.环保：抽水蓄能电站不会产生温室气体和其他污染物，对环境影响较小。
抽水蓄能电站在能源转型和电力系统调整中发挥着重要的作用，它可以提高可再生能源的可靠性和可用性，平衡电力系统的供需差，并提供安全稳定的电力供应。
随着再生能源的快速发展，抽水蓄能电站在未来将发挥更大的作用，为清洁能源的普及和可持续发展做出贡献。
典型抽水蓄能电站特点及主要建筑物布置
典型抽水蓄能电站特点及主要建筑物布置抽水蓄能电站的原理，是利用电力负荷低谷时的电能、将水从下水库抽至上水库，在电力负荷高峰期、再从上水库放水至下水库发电。
为完成抽水、发电过程，典型抽水蓄能电站的主要建筑物一般包括上水库、下水库、输水系统、电站厂房、变电站/出线场及其他附属工程等。
本文结合常见的电站类型、主要特点、主要建筑物形式，对抽水蓄能电站主要建筑的组成进行阐述。
典型抽水蓄能电站主要建筑物示意图一、抽水蓄能电站的类型通常抽水蓄能电站按照开发方式划分为两种类型，一种是纯抽水蓄能电站，另外一种是混合式抽水蓄能电站。
在我国目前所建设的抽水蓄能电站中，大多数为纯抽水蓄能电站类型。
（一）纯抽水蓄能电站当上水库没有天然径流或者天然径流量较小，抽水蓄能电站运行所需要的水量、来自于上/下水库间彼此循环时，则此电站为纯抽水蓄能电站。
纯抽水蓄能电站主要利用上/下水库之间的自然高差设置输水系统来获得水头，水头多为200m到800m之间，因其库容满足装机规模最小需求即可，通常库容较小，故对电站选址约束较小。
纯抽水蓄能电站的上/下水库型式多样，可利用山区、江河、湖泊或已建水库修建，厂房多采用地下厂房形式，此类电站如广州、十三陵、天荒坪、泰安、西龙池、张河湾、呼和浩特等抽水蓄能电站。
纯抽水蓄能电站示意图值得说明的是，由于纯抽水蓄能电站在站址选择上具有较大自由，故此类电站常会选择在电源点或负荷中心处附近建设，以减少在送、受电时相关电能损失。
（二）混合式抽水蓄能电站当上水库天然径流较大，为了利用此部分天然径流，既安装了抽水蓄能机组、也安装了部分常规水电机组，则此电站就为混合式抽水蓄能电站。
混合式抽水蓄能电站一般上水库有较大天然入库径流，通常为结合常规水电站新建、改建或扩建，加装抽水蓄能机组而成。
此类电站的水头一般不高，大多在几十米到100多米之间。
引水发电系统可以与常规电站厂房一起布置，也可以分开布置。
混合式抽水蓄能电站示意图混合式抽水蓄能电站的例子有岗南、潘家口、响洪甸、白山等水电站，纵观这些电站的共同点可以发现，此类电站上水库都是大中型综合利用水库，其蓄能电站常为结合常规水电站新建、改建或扩建，加装抽水蓄能机组而成。
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水电站的电气设备（电气二次）
8.2 可逆式机组及相关问题
（1）与常规发电机相比，可逆式机组增加了抽 水和抽水方向调相等工况，使工况转换的复杂 程度大为增加，并带来了抽水工况的启动问题。
（2）混流式可逆式机组的水头大都在100米以上， 蜗壳前必须安装进水阀（球阀或蝶阀），而且 停机时必须关闭进水阀。进水阀的启闭操作是 工况转换流程的一部分。
但是，低频率下有的保护可能误动（例如低功率 保护、低频保护等）所以不得不在启动过程中 将部分保护闭锁，在机组接近或达到同步转速 时才投入运行。
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水电站的电气设备（电气二次）
（2）水泵工况启动过程带来的问题
CT、VT在启动过程中都运行在低频状态， 而CT、VT通常的额定频率是50Hz,所以 在招标采购时，必须提出对CT、VT的 低频性能的要求，并要求厂家提出试 验数据证实。
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水电站的电气设备（电气二次）
8.6 励磁电源的接线
蓄能机组都采用自并励 的励磁方式，如果发 电机端设断路器，则 励磁变压器接于断路 器靠系统的一侧，以 保证水泵工况启动过 程中电动机能够获得 励磁电源。
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水电站的电气设备（电气二次）
8.7 蓄能机组继电保护的特点
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CT2 0.5FS5 30 0.5FS5 25 0.5FS5 15 0.5FS5 10 0.5FS5 5
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水电站的电气设备（电气二次）
8.1 蓄能电站特有的机电设备
1）可逆式机组 2）换相开关 3）拖动开关和被拖动开关 4）启动母线 5）SFC
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水电站的电气设备（电气二次）
抽水蓄能电站接线举例
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8.2 可逆式机组及相关问题
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水电站的电气设备（电气二次）
8.5 启动母线及相关问题
启动母线是被启动机组从启动电源（SFC或拖 动机）获得电能量的中介。多台机组的情 况下，启动母线多分为两段，以备在特殊 情况下，在两段独立母线上分别实现两对 机组同时背靠背拖动（例如1号机启动2号 机、3号机启动4号机）或者一对机组背靠 背拖动、一台机组由SFC启动。
我国已建和近期将建的大中型抽水蓄能电站 的机组几乎均为可逆式，大轴上端为发电电 动机，下端为水泵水轮机。在发电工况下机 组作为水轮机—发电机运行，抽水工况下作 为水泵—电动机运行，两种工况的转向相反。
作为国内的一个特例，水头超过800m的西藏 羊卓雍湖抽水蓄能电站的机组采用多级蓄能 泵、水轮机和发电电动机同轴的三机式机组。
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15Hale Waihona Puke 抽水蓄能机组对互感器的特殊要求
互感器的准确级与容量与频率的关系示例
50 Hz
40 Hz
30 Hz
20 Hz
10 Hz
5 Hz
准确 容量 准确 容量 准确 容量 准确 容 量 准确 容 量 准确 容 量
级
VA
级
VA
级
VA
级 VA
级 VA
级 VA
CT1 5P20 30 5P20 24 5P20 18 5P20 12 5P20 6
8.3 换相开关及相关问题
抽水蓄能电站具有发电与抽水两种工况，对 可逆式机组，换相开关用于改变相序，从 而改变电机的旋转方向。换相开关多采用 隔离开关。换相开关可设在主变高压侧， 也可设在低压侧。但设在高压侧占地面积 大，且二次接线复杂。所以近期所建的抽 水蓄能电站均将换相开关设在低压侧。
换相开关的切换导致了相序的改变，机组和 变压器的继电保护要采取必要的措施以保 证不同工况下保护都能正常运行。
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解决差动保护相序适配的两个例子
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（2）水泵工况启动过程带来的问题
常规机组在启动过程中转速超过90%甚至更高才 开始起励，机组大部分时间处于无电流、低电 压的状态，不必考虑机组的电气保护。而在抽 水蓄能机组水泵工况的同步启动过程中，机组 和连接母线都流过低于工频的电流，承受低于 工频频率的电压，必要的机组电气保护在这个 过程中必须投入。
（3）可逆式机组的吸出高度远大于常规机组， 意味着下水库的相对水位很高，常为数十米， 甚至超过100米。这意味着防止水淹厂房的操 作必须包括关闭尾水闸门。此外，进水阀与尾 水闸门的操作需相互闭锁。
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8.3 换相开关及相关问题
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水电站的电气设备（电气二次）
抽水蓄能机组对互感器配置的要求
在电流互感器时，应当考虑在变频启动和 背靠背启动工况下，被拖动机组和拖动机 组都至少有一套主保护和后备保护的互感 器能够接入。招标采购时，应明确要求互 感器应当有良好的频率特性。厂家一般都 能满足这一要求，但保证准确级的同时， 互感器的容量将会下降。考虑到微机保护 交流回路功耗极小，负载能力的下降不会 带来问题。下表给出了厂家为某工程提供 的资料。
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水电站的电气设备（电气二次）
8.4 拖动开关和被拖动开关及相关问题
被拖动开关在机组作为水泵或水泵方向调相 启动（包括SFC启动和背靠背启动）时，应 当合上，以便从启动母线引入电流。机组 并网、拖动电源断开后，被拖动开关断开。
拖动开关在机组作为背靠背启动的拖动机时 合上，将电流经由启动母线送到被拖动机 组。机组并网、拖动机GCB断开后，拖动开 关断开。
（1）换相带来的问题 抽水蓄能机组在发电运行和抽水运行时换相开关
位置不同，这对机组保护产生了多方面的影响。 当换相开关位于差动保护范围内时，必须采取 相应措施，因为换相前后差动保护两侧电流互 感器的相序不同。此外，失磁保护、失步保护、 负序过电流保护和低阻抗保护等与相位和相序 有关的保护都应采取措施以保证保护的正确运 行。 GB/T 14285要求用一套保护装置满足两种运行工 况，实际上主张用软件实现不同工况的相序适 配。