抽水蓄能几大辅助系统关键技术要点探讨

抽水蓄能机组双向运行，而且工况转换复杂、运行水头高、设备转速高，发电电动机的设计、制造难度远高于常规水电机组。抽水蓄能主要辅助设备主要为励磁、监控、SFC、保护、技术供水系统、检修和渗漏排水系统、压缩空气系统、透平油系统、水力量测系统等，辅助设备与工况转换关系密切，直接影响机组运行可靠性。

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   调速器

水电厂水轮机调节系统通过对导叶的控制，完成水电机组的开机、停机、并网、发电及机组事故停机等保护功能。调速器以控制水轮机的转速和出力为手段执行监控下发的各种指令，以配合电力系统的有功调节、频率调节和水资源经济利用的需要。

02

  励磁

励磁装置在发电机并网前调节电机输出电压，并网后调节电机输出无功功率。励磁装置还能提高电机并列运行时的静态和动态稳定性。因此，励磁装置的调试好坏直接影响机组的稳定运行情况。通常机组励磁装置的调试阶段可分为出厂调试和现场调试。现场调试包括静态调试和动态调试。在机电设备安装过程中我们通常将静态调试称为分部调试，其目的是为了保证励磁装置在机组动态试验过程中的安全性和稳定性。抽水蓄能机组工况转换工况复杂，励磁装置在工况转换过程控制流程也相应较常规机组复杂。

03

 SFC

静止变频器SFC 是抽水蓄能电站特有的电气装置，主要作用是将水泵水轮机组，从静止状态拖动到额定转速（水泵方向），即当电机转子加上励磁电压建立磁场后，SFC能够通过逐步改变加在定子绕组上的电流频率，使发电机在电磁力矩的作用下，逐步提高转速，直至并网运行。国内在运行抽水蓄能机组启动用的国外SFC设备主要有：ABB、CONVERTEAM(包括ALSTOM)、GE、西门子、GANZANSALDO等制造商的产品，近几年国产品牌国瑞继保、南瑞电控等SFC逐渐占主流。

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   监控系统

抽水蓄能监控系统应采用当前国内外抽水蓄能电站先进而且成熟的技术/设备，按“无人值班”运行管理方式进行设计，采用数字式设备和网络通信方式，实现对系统设备运行、操作的自动化管理，提高电站运行的安全性、可靠性和经济运行水平。

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 保护

与常规机组相比，抽水蓄能机组增加了水泵启动装置、启动母线和换相刀闸等一次设备，因而对机组的继电保护提出了更高、更多的要求。发电电动机通过换相开关改变相序以达到正转或反转，所有与相序有关的保护( 纵差、负序过负荷等) 均受其影响。如拖动和启动工况的存在，主变差动保护差动电流需要根据工况选择是否计入变压器大差。

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  空压机

抽水蓄能电站压缩空气系统设备一般设计采用中高压气系统设备，中高压空压机设备主要应用于水泵水轮机在水泵起动和调相时压水进气、转轮在空气中旋转时补气、调速系统压力油罐用气、机组制动用气等方面，主要包括中高压空气压缩机及储气罐等设备，系统设计使用过程中要求压力高，用气量需求大，设备需要频繁启停，对产品品质可靠性要求非常高，压力气罐及油罐等特种设备应满足国家特种设备相关的规定。

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  压水回水

主要包括压水、蜗壳平压、蜗壳回水排气、锥管回水排气、顶盖回水排气。

压水过程中，若压水水位设置过高，在转轮出水口容易与卷起的水发生碰撞，增大机组功率损耗及机组振动。若压水水位设置过低，则会增大向下游侧的漏气量。综上，某蓄能电站根据模型试验采用最佳尾水管形状及实施压水补气程序来控制适当的压水位置。

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    轴承 冷却系统

抽水蓄能机组轴承冷却系统一般分为内循环、外循环，而外循环可分为镜板泵油冷却系统外循环、外加泵油冷却系统外循环以及导瓦泵外循环，而抽水蓄能电站机组多以外循环系统为主。

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   高顶

抽水蓄能机组启动频繁，为保证推力轴承的安全稳定运行，高压油顶起装置每块推力瓦均设有高压油顶起用孔，开停机过程中强迫注入高压油在推力瓦和镜板间建立润滑油膜。

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   机组调试

抽水蓄能机组涉及多种工况转换，调试项目比较多，前几年动首台机组调试时间一般需要2-3个月，近年来经抽蓄专业人员不断进步和对调试核心技术掌握不断提高，首台机调试目前约1个月内完成。

大型抽水蓄能机组与常规水电机组相比较，最主要的特点就是：大容量、高转速、频繁起停、正反转、启停快，运行工况复杂，机组不仅要承受高转速下的高负荷，而且要承受在起停、正反转过程中交变负荷，工况转换中的冲击负荷，因此对设计、制造、安装、运维的要求都非常高。

来源：抽水蓄能与储能技术交流