抽水蓄能电站设备选型研究

王龙 邓德智 董海洋

摘要：抽水蓄能电站是通过为电网提供调峰、调频、填谷、调压及事故备用服务而发挥其功能效益的。随着我国国民经济的发展，社会的进步对电网供电安全可靠性提出了更高的要求，抽水蓄能电站已经成为电网的重要组成部分，发挥着越来越重要的作用，因此本文对抽水蓄能电站设备选型进行了探讨。

关键词：抽水蓄能;电站;设备选型

1抽水蓄能电站特点

1.1既是电网的重要电源，也是电网的重要负荷

抽水蓄能电站在负荷高峰阶段发电，在电网紧急情况下，提供事故备用电源支撑，目前国内抽水蓄能机组单机容量大部分为200一300Mw，单座电站装机容量在I000MW以上。在低谷时段，抽水运行，单机负荷达到220一33OMW，成为电网的重要荷载。

1.2機组抽水发电工况可逆，启停灵活

抽水蓄能机组绝大部分是发电机、电机、水轮机、水泵综合体，集抽水发电功能为一体。因其是利用水的势能作为能量转换媒介，较火电、核电能量转换控制相对简单，工况可逆，启动时间短，运行稳定性好。

1.3蓄能电站可靠性要求高

电力生产发电、输配、使用一体化，而电力负荷是由众多的单个可变负荷组成，这就对电网运行中电源出力调整提出了高时效要求。抽水蓄能电站机组启停、工况转换、负荷调整都必须按照电网调度要求无延时完成，这就对蓄能电站的运行提出了高可靠性要求。

1.4电能转换效率管理是关键

抽水蓄能电站在发挥其调频、调峰、填谷、调压功能的过程中，是通过加工电网的电能实现的。在这一过程中，必定会产生能量损耗。衡量损耗大小指标是电能综合转换率，目前一般设计值是75%。综合效率越高，其安全经济稳定运行的功能越强，节能减排的作用越大。

2机电设备选型管理

2.1机组及辅助设备抽水蓄能机组技术复杂，科技含量高，运行水头变幅大，发电、抽水工况可逆，启停及工况转换时效性要求高，机组运行效率直接影响蓄能电站能量转换综合效率的大小。机组设备选型要重点做好稳定性与效率的综合平衡论证工作，片面追求机组高效率指标，势必会影响机组稳定、安定性;片面追求机组运行稳定性指标，势必会降低机组运行效率。某蓄能机组招标要求的效率指标很高，抽水蓄能电站机电设备选型及安装调试管理要点多按要求供货了高效率的转轮，同时也附带增加了多个非同步导叶，因而带来机组在启动并网过程中及小负荷区振动、摆度值偏大等严重问题，直接影响机组使用寿命。在辅助设备方面，设备安全可靠性指标是关键。因蓄能机组启停频繁，运行工况多、控制流程复杂，设备的操作次数多，任何环节出现问题都直接影响机组的启动成功率、工况转换成功率。优选有蓄能电站使用经验的成熟技术产品是选型管理基本原则。变频启动装置是蓄能机组的重要辅助设备，也是影响机组水泵工况运行的关键设备，其由输人、输出变压器及变频整流系统组成。机组及辅助设备选型设计，一是一定要选用具有运行经验的产品;二是选用干式变作为输人、输出变可靠性相对较高，运行维护成本低，某蓄能电站就因为输人变故障造成SFC装置不能投运，严重影响了机组调试进度;三是要高度重视可控硅整流冷却系统的可靠性及运行维护成本比选;四是用户一定要有参与变频控制系统软件的开发权利，共同开发控制软件。

2.2主变压器蓄能电站的主变压器在发电机工况运行时是升压变，在水泵工况运行时，是降压变。运行工况相对常规电站不同，其受电方式、设备结构、温升、空载损耗、负载损耗及冷却方式等都直接影响变压器的长周期安全稳定经济运行。主变压器选型设计，一是要优选低损耗变压器;二是要选冷却效率高、运行可靠性高的冷却器;三是要做好与相关设备的接口设计，确保相关的磁、电隔离措施到位;四是主变要有超强的抗冲击能力，以使主变能满足高压冲击受电运行常方式特殊要求;五是要重视温度、油位等非电量元器件品质;六是要重视主变接地装置的热、动稳定问题。

2.3高压、低压配电装置抽水蓄能电站厂房一般布置在地下，通风排烟、抽排水、照明等设备运行直接关系到厂房的安全，加上蓄能机组辅助设备多，高低压配电装置的安全稳定运行直接影响机组的安全稳定运行及厂房的安全。蓄能机组启停次数多，各种辅助设备启停频繁，对高低压配电装置提出了高可靠性要求。高压、低压配电装置选型设计除需满足短路开断容量、动热稳定要求外，一是应优选高可靠性的品牌产品，如发电机出口开关免维修操作次数较常规电站要高;二是低压配电装置一定要优选开关与母线连接方式可靠易于检查的设备;三是配电装置的保护配置一定要有强抗干扰能力。

2.4油、水、气系统设备蓄能机组转速高，油、气、水系统可靠运行直接影响机组的安全及可靠性。除水泵、油泵、空压机、主阀等主要设备应优选具有蓄能电厂使用经验的品牌设备外，要特别重视油气水系统自动化元器件的选配，如软启动装置、电磁阀、温度、液位传感器等。2.5保护及自动化设备机组保护是确保设备出现异常时能及时中断运行、隔离故障设备减少损失的重要措施。保护设备选型除注重其高可靠性要求外，还应注意保护元器件的互换性及检查维护方便要求。机组自动化设备是确保机组启停及工况转换流程可靠执行的基础。机组启停及工况转换不成功，往往是自动化元器件不能正确动作，甚至可能因为自动化元器件误动造成重大设备损坏事故。选用高可靠性品牌产品，还能适应蓄能电站机组启停频繁的运行特点。因为机组启停频繁，机组在非稳定区域运行机会多，累计时间长。机组振动会引起厂房建筑振动，保护及自动化元器件必须满足在厂房有低频或者高频振动环境下可靠运行特殊要求。

结束语：

本文对抽水蓄能电站设备选型进行了探讨，从技能、可靠性、转换效率等角度出发，对具体设备进行了探讨，探讨内容用于指导实际，供实际设备选型作为参考。

参考文献：

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[2]曾再祥.抽水蓄能电站机电设备选型及安装调试管理要点[C]//中国水电设备学术讨论会.2011.