抽水蓄能机组水泵工况启动概述
抽水蓄能电站可逆式机组水泵工况启动过渡过程浅析

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[ 稿 日期] 2 0— 10 收 0 60—8 [ 者 简 介] 韦 秋 来 ( 9 4 ) 男 , 北 浠 水 人 , 级 工 程 作 16一 , 湖 高
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维普资讯
箜 鲞墨 塑
20 0 6年 4月
湖 北 电 力
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抽 水 蓄 能 电 站 可 逆 式 机 组 水 泵 工 况 启 动过 渡 过程 浅 析
韦秋 来
( 莲 河 水 力发 电厂 ,湖 北 浠 水 白 程 的特 性 。 48 1) 3 2 8
Ana y i f t e Tr n in o e s o t r i g t e Re e s b e l ss o h a s e t Pr c s f S a tn h v r i l Un t i a e m p Co d to n Pu pe — t r g t to i n W t r Pu n ii n i m d so a eS a i n W EIQi 一 i u1 a
l 抽 水 蓄 能 电站 的 特 点
随着 电力体 制改 革 的不断 深入 , 网分 离 , 厂 竞价
上 网 , 别是 水 电项 目的 开 发 和抽 水 蓄 能 电站 的建 特 设 发展很 快 , 并且具 有装 机容 量 大 、 电压 等级高 和 自 动化 程度 高 等特点 , 水 蓄 能 电站 与 常 规水 电站 相 抽 比 , 有工 况变 换多 、 停频 繁 等特点 。在 电力 系统 具 启
抽水蓄能电站首机首次水泵启动工况试验研究

抽水蓄能电站首机首次水泵启动工况试验研究王胜军;张国良;靳国云【摘要】The operating condition of turbines has been nostly applied infirst unit's initial startup in foreign large - scale punped - storage power station so far. However,this node often leads to long construction period and high cost,laying a great burden for the project owner. Thus,in view of the actual situation of Baoquan Punped - Storage Power Station,the research and startup experinent are conducted for first unit's initial startup node under punp condition. The results show that this startup node can be connonly used for the station without water in upper reservoir or lack of runoff,which is conducive to saving water filling cost and shortening construction period,so as to nake the project put into operation and generate econonic benefits ahead of tine. Therefore,the startup node under the operating condition of punp is preferable.%迄今为止,国外一些大型抽水蓄能电站首机首次启动试验大多采用的是水轮机工况启动模式。
水轮机、水泵水轮机和蓄能泵启动试验及试运行导则_概述说明

水轮机、水泵水轮机和蓄能泵启动试验及试运行导则概述说明1. 引言1.1 概述在水力发电和工业领域中,水轮机、水泵水轮机和蓄能泵是重要的设备,它们在能源转换和输送领域起着关键作用。
为确保这些设备的正常运行和安全性,启动试验及试运行导则是必不可少的。
本文旨在概述水轮机、水泵水轮机和蓄能泵启动试验及试运行导则。
文章将逐步介绍各个设备类型的启动试验介绍、装置和设备要求以及启动过程中需要注意的事项。
此外,还将提供有关试验和运行参数要点以及监测指标要点的详细信息。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分:引言、水轮机试验及试运行导则、水泵水轮机启动试验及试运行导则、蓄能泵启动试验及试运行导则以及结论。
引言部分提供了全面的概述,并对本文的结构进行了简要介绍。
2.3 目的本文旨在为工程师、技术人员和相关从业人员提供有关水轮机、水泵水轮机以及蓄能泵的启动试验与试运行导则的指导。
通过本文的阐述,读者将能够了解各个设备类型的试验过程、运行要求和注意事项,并能够更好地进行设备启动及运行的操作。
这将有助于提高设备效率、降低故障风险,并确保安全和可靠性。
总之,本文旨在促进水轮机、水泵水轮机以及蓄能泵等设备的有效使用和维护,为能源转换和输送领域的发展做出贡献。
2. 水轮机试验及试运行导则2.1 水轮机试验介绍水轮机试验是在完成水轮机的装配、安装和调整后进行的一系列测试工作,旨在验证水轮机的性能和可靠性。
通过试验,可以评估水轮机的输出功率、效率、启停过程等重要参数,并确保其正常运行。
2.2 水轮机试运行导则为了确保水轮机的安全运行和有效利用,以下是水轮机试运行的导则:a. 在进行正式试验之前,必须对水质进行检测并确保符合设计要求。
同时,检查所有传感器、控制设备和测量仪器,并确保其正常工作。
b. 在试验准备过程中,应根据设计要求对喷口、射流孔和与进口相关的设备进行清洁,并消除可能影响试验结果的杂质。
c. 在开始试运行之前,应根据制造商提供的启动程序进行逐步操作。
大型抽水蓄能电站首机首次启动试验方式选择研究——水泵工况启动试验方式关注的主要技术问题

要技术 问题
() 2 采用水泵工况还是水轮机工况启动试验方 式, 都先在水泵压水工况下完成机组动平衡试验 , 并 在水泵调相工况和抽水工况进行测试检查 ,再在水
轮机工况启动试验阶段对水轮机空载工况 、调相工 况和发电工况分别进行校核检查和调整配重 ,使机
收稿 日期 :0 1 0 — 1 2 1— 4 1 作者简 介: 张玉 良( 9 4 ) , 1 3 一 , 高级工程师, 男 从事水 电工程水机专业设 计和技术咨询工作。
大型抽水 蓄能 电站首机首次启 动试 验方式选择研 究
— —
水 泵 工 况 启 动 试 验 方 式 关 注 的 主要 技 术 问题
张 玉 良, 秀云 潘
( 中水北 方勘测设 计研 究有 限责任公 司 , 天津 302 ) 022
摘 要: 对大型抽水 蓄能电站首机首次水泵 工况启 动试验方式关注 的主要技 术问题 , 重点研 究了 9 技术难点和特 个
上库无天然来水或径流不足的抽水蓄能 电站 ,
首机首次采用水泵工况启动试验方式 ,事先应对主 要技术难点和特点问题进行分析研究 ,提 出分析意
安全启动 、 稳定抽水和安全停机的关键性技术指标 。 () 3 最低启动扬程 或异常低扬程下做水泵工况 抽水试验 ,主要检查导叶小开度 区的压力脉动和淹 没深度能否满足水泵工况安全启动和稳定抽水运行 的要求 。 12 水泵 工 况下 的机 组动 平衡试 验 问题 .
动机组可稳定在任何转速下对机组各部位 的振动值 和轴摆度进行测量 、 计算和配重 , 方法简便 , 省时省 11 最低 启动 扬 程或异 常低 扬 程选 定 问题 . 二是所检测到机组各部位的振动值和轴摆度 , 只 最低启动扬程或异常低扬程是首机首次采用水 水 。 泵工况启动试验方式必需选 定 的重要特 征水 力参 由机组转动部件本身的机械不平衡所产生 ,可做到 试验结果精确度较高 。 这是 数。最低启动扬程或异常低扬程宜结合本 电站的工 比较精确的测量和配重 , 水泵压水工况下做机组动平衡试验的有利条件 。 程实际 , 根据下库蓄水位 、 引水输水系统充排水试验
抽水蓄能机组抽水工况启动方式分析

个 工作 周期 里 能连续 启动 6次 。
s a i f e u n y sa t g mo e i b iZ a g e n S o a e t t r q e c t r i d He e h n h wa t r g c n n P we o Lt . a d a s n l z s t e s a t g p o e s a d o r C . d , n lo a a y e h t r i r c s n n man s a tn t p fb c - o b c t r i g mo e a d i c u i t ri g s e s o a k t — a k s a t d , n n l — n d n h a l rf u t ft t r ig mo e . i g t e f mi a a lso WO s a tn d s i Ke r s p mp d mo e s a t r q e c o v r e t r — y wo d : u e d ; t s i fe u n e c n e t r s a t c ig; a k—t n bc O—b c t ri g; a mo i a k s a tn h r n c
中图分类号 : TM3 2 1 文 献标 志码 : B 文 章编 号 :0 1 8 8 2 1 ) O一 0 9— 3 1 0 —9 9 ( 0 1 S 0 0 0
河 北张 河湾 蓄能 发 电有 限责任公 司( 简称 “ 河 张
湾 电厂 ” 设 计 安 装 4台 2 0Mw 的单 级 混 流 可 逆 ) 5 式 水泵 水轮 发 电机组 , 日调节 的纯 抽水 蓄能 机组 。 属 机组 在抽 水 工况 时( P工 况) 的可靠 启 动 是 正常 运行 的 重要环 节 之一 。按 设 计 要 求 , 张河 湾 电厂 机组 每 天 开停机 次数 设计 为 8次 ( 停 机 按 一 次 算 ) 为 满 开 ,
抽水蓄能机组抽水工况的启动SFC

2)转子位置的识别 不论处于哪个启动阶段,采用哪种换相方式,控 制系统都需要知道转子的位置,以便确定为使 转子获得最大转矩应该通电的定子绕组相别, 从而确定应该导通的桥臂。以往采用感应型或 光电型的轴角传感器来测位,现在主流厂家采 用的是计算电机电压矢量的办法确定转子位置, 省去了传感器。以下的分析中均以无传感器的 方案为例。为了分析的方便,假定电机的极对 数为1,电角度与空间角度一致;假定逆变桥直 接连接到电机。这个分析的结果很容易推广到 多对极的电机和有输出变压器情况中去。
抽水蓄能机组抽水 工况的启动
1 启动方式概述
蓄能机组抽水工况的启动(1)
2
主要启动方式
对于多机式机组,由于抽水和发电的旋转方向一致, 可以用水轮机或辅助的小水轮机将机组启动到同步 转速,并入系统后,切换水路,使机组转为抽水工 况运行。对于两机式的可逆机组,由于抽水和发电 的旋转方向不同,必须采取另外的措施来启动机组。 在抽水蓄能技术发展的过程中,曾经和正在采用的可 逆式机组启动方式主要有以下几种: -全压启动 -降压启动 -同轴小电动机启动 -变频启动装置启动 -“背靠背”启动
2015/10/10 蓄能机组抽水工况的启动(1) 20
(5) 晶闸管逆变器 SFC的晶闸管逆变器也称为机桥,为三相全控逆变器, 每个桥含6个桥臂,用于将直流电流转换为频率可调 的交流电流。构成、触发方式、冷却方式与整流器 相似。 (6) 输出变压器 输出变压器使逆变桥的工作电压与机组电压相适配, 减少各桥臂串联的晶闸管元件的数量。SFC是一个 靠负载电压换相的电流源,输出变压器把机组电压 降为与逆变器适配的工作电压,以保证逆变器的换 相。输出变压器从5Hz开始就要投入运行。
抽水蓄能机组调相工况简介

抽水蓄能机组调相工况简介摘要:由于抽水蓄能机组在我国发展较晚,还有很多人,包括一些常规机组的建设者和运行人员都对抽水蓄能机组不太了解,本文简要的介绍抽水蓄能机组的特有工况:调相,以让更多的人增加对抽水蓄能机组了解。
关键词:抽水蓄能调相简介1、抽水蓄能机组发展简介在国外从最早的原始装置算起,抽水蓄能电站已有上百年的历史,但是具有近代工程意义的设施,则是近四五十年才出现的。
抽水蓄能建设早期是以蓄水为目的,在西欧的一些多山的国家里,利用工业多余电能把汛期的河水抽到山上的水库贮存起来,到枯水季节再放下来发电。
这相当于是季调节的抽水蓄能工程。
从刚开始蓄能电站使用的单独工作的抽水机组和发电机组,到将水泵与水轮机和一台兼作电动机与发电机的电机连接在一起的而形成的三机式机组,1937年在巴西安装的佩德拉机组和1954年在美国安装的弗拉特昂机组则是可逆式机组的先声。
从20世纪60年代起,可逆式机组就成为了主要的机型,开始得到广泛应用。
当时间进入到21世纪,无论是技术还是运营模式,抽水蓄能机组都得到的相当的发展。
2、抽水蓄能机组简介抽水蓄能机组由可逆式水泵式轮机和发电电动机,配以常规的辅助设备,如调速器、球阀、尾水事故闸门、上库检修闸门、下库检修闸门、励磁系统等。
另外,抽水蓄能机组还有其特有的、区别于常规机组的设备:(参见图1)换相开关或换相闸刀:由于水泵水轮机二种运行工况的水流方向相反,所以发电电动机二种运行工况旋转方向必须相反。
为此应使电动机运行时其旋转磁场的旋转方向与发电机运行时的旋转磁场方面相反,这就需改变三相绕组相序排列,所以发电电动机需加装相应的换相开关或换相闸刀SFC:变频启动装置,用于机组抽水调相工况启动,相当于抽水调相启动过程中的调速器;拖动闸刀和被拖动闸刀、启动母线:为了满足抽水调相启动而专设的电气连接;调相压水气系统:在机组抽水调相启动过程中和机组调相运行过程中,利用高压气将转轮室的水圧下去,使转轮在空气在旋转,即可以减少有功消耗,又可以减小机组的振动、噪音,减少对机组的损伤;监控系统:为了适应抽水蓄能机组的各种工况,监控增设了抽水、抽水调相、发电调相等工况及相互转换程序。
5-1抽水蓄能机组抽水工况的启动1SFC83

(4)平流电抗器 对于电流源型的SFC,电抗器是必不可少的 电流储能型设备,保证了SFC向负载提供 稳定的电流。平流电抗器有空气芯和铁芯 两种。 空气芯电抗器采用自然风冷却或强迫风冷却, 铁芯电抗器采用风冷却或水冷却。风冷却 空气芯电抗器的体积较大,必须独立布置。 采用水冷却的电抗器比较紧凑,可以安装 在柜内,和SFC的整流柜、逆变柜等组装 成一排,节省占地面积。装入柜内的电抗 器的水冷却方式与晶闸管的水冷却方式相 同,且与其组成统一的冷却系统。
2019/3/14 蓄能机组抽水工况的启动(1) 21
(7) 输出电抗器 输出电抗器可以限制可能出现的短路电流。 (8) 旁路开关 当被拖动机组转速低于额定转速的10%时, 由于电压和频率都很低,为了避免输出变 压器运行在过低频率下,也为使机组得到 较大的启动电流,通过旁路开关S2直接与 发电电动机绕组相连,当机组转速大于额 定转速的10%后,旁路开关S2断开,S1 合上,输出变压器接入。
2019/3/14 蓄能机组抽水工况的启动(1) 23
2.4 SFC的运行原理
1)简述 SFC运行的关键是成功实现逆变,而逆变成功 的关键是按照预订的顺序、实时实现闸管的 换相,即一个桥臂晶闸管关断、另一个桥臂 晶闸管开通,使电流从前者转移到后者。 开通晶闸管必须同时具备两个条件: --在阳极和阴极之间施加正向电压, --在门极施加触发脉冲。 晶闸管一旦开通,门极就失去控制作用,即使 触发脉冲已经撤除,只要正向电压存在,晶 闸管就会继续导通。 关断晶闸管必须采取以下两条措施中的一条: --在阳极和阴极之间施加反向电压, --关断给晶闸管供电的电流源或电压源。
2019/3/14 蓄能机组抽水工况的启动(1) 3
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抽水蓄能机组水泵工况启动概述
【摘要】近年来抽水蓄能电站在国内大量兴建,引发越来越多的人关注。
但由浅入深介绍该型机组特点的文章为数不多,本文力求以浅显的原理介绍抽水蓄能机组的特点,以供非此专业人士快速熟悉抽水蓄能机组之用。
由于作者水平有限,请各位专业人士不吝赐教,给予斧正。
【关键词】抽水蓄能机组;充气压水;变频启动装置;排气充水;排气造压
引言
抽水蓄能机组与常规水轮发电机组最大的区别就是不仅可以发电,还可以反向旋转以水泵的形式抽水。
当电网电能超过负荷需求时,启动机组以水泵工况运行将下库水抽到上库暂时存放起来;当电网电能低于负荷需求时,启动机组以发电工况运行利用存储在上库的水能发电供给电网。
机组将电能以水力势能的形式临时存储起来,实现了电能的存储,故而称为蓄能机组。
抽水蓄能机组有效的均衡了电网负荷的峰谷差,确保电网的安全经济运行。
机组的水泵工况启动较发电工况启动更为复杂,以下将进行详细说明。
1、水泵启动方式
抽水蓄能机组水泵工况运行实质上是同步电动机运行。
众所周知,同步电动机不可以直接启动,目前最为经济便捷的启动方式是变频启动方式。
因此,抽水蓄能电站几乎均设置一台静止变频启动装置(SFC)。
SFC拖动机组从零转速到额定转速,实现了同步电动机的平稳启动。
这只是为启动机组提供了可能性,光有SFC还不能立即实现机组水泵方式启动。
为了尽量提高机组调节电网峰谷差能力,抽水蓄能机组容量被尽可能地增大。
但受目前技术所制约,国内大型抽水蓄能机组单机容量最高已达300MW,即将向400MW,甚至更高的容量发展。
然而就300MW容量机组来说,其转动惯量已达数百(kN·m)数量级。
转动惯量越大,需要的启动转矩就越大,SFC 的容量也越大,而SFC的造价随着容量增加成倍增加。
因此,为尽量降低SFC的容量,人们想方设法减轻机组启动的阻力矩。
水泵如能在空气中被启动,阻力矩的减少将是非常可观的。
2、充气压水
为实现水泵在空气中启动,在SFC拖动机组启动之前,需要将水泵轮暴露在空气中。
这样就需要一套高压空气压缩系统,利用压缩空气将水位压低直到泵轮从水中完全脱离为止。
这个过程就是抽水蓄能机组水泵工况启动的第一步:充气压水。
充气压水步骤实现了将水位压到转轮以下某一位置并保持。
从高压气罐到转轮室的气管路设置一个大通径的空气阀,还要并联一个较小通径的空气阀。
大通径的空气阀作为主要充气阀门,实现水位快速下降。
当水位下降到要求高度时,关闭充气阀门。
为补充因转轮密封等处的漏气,需要打开小通径的阀门补气。
通过水位监测自动控制补气阀门的开关实现水位稳定在转轮下某一范围内,确保水泵成功启动。
充气压水步骤完成后,即可启动SFC拖动机组到额度转速。
3、排气造压
当机组转速达到额定转速并且同期并网成功之后,SFC退出并停机。
水泵工况启动流程就进入排气造压过程。
首先关闭补气阀门,然后打开排气阀门将转轮下空气通过排气管路排往排水廊道。
当空气被排尽就进入造压过程。
排气造压为整个水泵工况启动流程最重要的步骤,关系水泵能否成功启动抽水。
此过程也是启动过程中最恶劣的过程,因为过程中机组会产生较大振动。
水泵轮在混有空气的水中转动是产生振动的主要原因,因此判断空气是否排尽就非常重要。
当空气完全排尽才能关闭排气阀,才能保证造压顺利进行。
判断空气是否排尽的通常做法是根据转轮下水位高度决定,当转轮最高位液位开关闭合后再增加适当延时时间,即认为空气已经排尽,然后关闭排气阀门进入造压过程。
水泵的固有特性决定了大型水泵在开始抽水之前泵轮出口要承受一定的水压,该水压使水泵开始抽水时电动机电能平稳地转化为机械能。
否则功率突增不仅会使电动机承受较大的电流,还会使水泵轮产生巨大的机械振动带来机械损害的可能。
保持水压的水位专业上称其为异常低扬程水位。
水泵安全启动的一个条件就是出口水位不低于异常低扬程水位。
保持异常低扬程的措施就是在水泵出口设置阀门等措施,而抽水蓄能机组用水轮机的导水机构导叶充当此措施。
在水泵造压之前关闭导叶,使出水管道封闭一定的水位不低于异常低扬程。
要使水泵能在打开导叶的瞬间实现成功抽水,而不会导致水倒流的前提条件就是水泵轮与导叶之间的压力要高于导叶后出水管道异常低扬程产生的水压。
使水泵轮与导叶间压力升高的过程就是造压过程。
实际上当排气阀门关闭后,造压过程在很短时间内即完成。
当监测到水泵轮与导叶之间的压力高于某一压力值,即可打开导叶实现抽水。
随着导叶逐渐打开直到最大开度,水泵轮输出的机械能逐渐达到最大。
4、实例分析
以下以国内某抽水蓄能电站水泵启动过程中各参数变化趋势图进一步说明水泵工况启动过程。
趋势图中(水泵轮水位,右坐标)曲线在80秒左右迅速下降表明该过程为充气压水过程。
该水位在水泵启动过程中一直保持在相对固定的位置。
然后(机组转速,左坐标)曲线表示机组转速从零逐渐升高的额定转速。
该过程表示机组在SFC的拖动下达到额定转速。
在460秒左右开始打开排气阀门排气,水泵轮水位迅速下降,同时泵轮与导叶间压力迅速升高,此时(有功功率,左坐标)曲线也增加,经过大约20秒的延时认为造压成功,接着快速打开导叶。
随着消耗有功功率的迅速增加表明水泵工况启动成功。
5、总结
综上所述,水泵工况启动流程总结如下。
首先机组在静止状态进入充气压水过程。
第二,机组启动过程。
SFC拖动机组从零转速到额定转速并同期并网,机组同期并网完成即可停止SFC。
第三,排气充水过程。
关闭保持水位的那个充气阀门,打开排气阀门使水泵轮重新浸入水中。
当空气排尽立即关闭排气阀门,进入造压过程。
第四,造压过程。
水泵轮在水中转动使泵轮与阀门之间的压力迅速升高,当压力高于设定值表明造压成功,可以打开阀门抽水。
在实际操作过程中,判断造压成功的条件不只是压力,也有的机组用电动机消耗有功功率来判断。
压力升高的过程实质上也反映电动机消耗有功功率的升高,两者意义一样。