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1、2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）18.1 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）SFC2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）2抽水蓄能电站接线举例2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）38.2 可逆式机组及相关问题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
2、。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）48.2 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。（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。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）58.3 换相
3、开关及相关问题2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）68.3 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。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）78.4 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
4、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。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）88.5 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。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）98.6 励磁电源
5、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。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）108.7 蓄能蓄能机组机组继电保护的特点继电保护的特点（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
6、种运行工况，实际上主张用软件实现不同工况的相序适配。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）11解决差动保护相序适配的两个例子2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）12（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。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
7、投入运行。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）13（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。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）14抽水蓄能机组对互感器配置的要求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
8、。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。2022-5-1115抽水蓄能机组对互感器的特殊要求抽水蓄能机组对互感器的特殊要求2022-5-1116（3）工况的特点需要的特殊保护低功率保护：防止机组在电动机工况下输入功率过低或失去电源。低频保护：防止机组在调相工况下失去电源，并作为电动机工况下低功率保护保护的后备。逆功率保护：抽水蓄能机组在发电工况下有可能出现深度反水泵运行，因此须设置逆功率保护。电压相序保护：防止因换相开关故障或误操作导致相序错误，应对两种工况分别设置。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）178.8 蓄能电站蓄能电
9、站计算机监控系统计算机监控系统 的特点的特点（1）工况转换的复杂性抽水蓄能机组通常有如下五种可能的工况：发电、发电转向的调相、抽水、抽水转向的调相、静止。各种工况之间可能发生的转换有十余种，各种转换过程所经历的操作步骤均不相同。从静止到抽水的转换，又可分为变频启动装置启动方式和“背靠背”启动方式。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）188.8 蓄能电站计算机监控系统 的特点（2）机组间的横向联系信息联系多常规水电站不同机组LCU之间信息交流极少。蓄能电站因为有背靠背启动方式、一管多机等水道结构，所以机组LCU之间、机组LCU与启动LCU之间有许多信息交换。信息交换的方式，主要通过电站
10、监控系统的以太网，也有部分信息和命令发送通过硬接线实现。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）198.8 蓄能电站计算机监控系统的特点（3）工况转换的特殊性举例常规水电机组在正常停机时，先要将负荷减到接近零，然后跳开断路器，既避免了机组的过速，又减轻了断路器的磨损。但抽水蓄能机组作为水泵停机时，不能将负荷减到接近零，而是在减至20%30%的额定功率时就跳开断路器。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）208.8 蓄能电站计算机监控系统的特点（4）特殊的安全问题对于上水库，需设置水位监视，以防过度充水导致溢流。通常设冗余的水位信号器和冗余的通信通道,一路送往上水库的LCU或远程I/O,另一路直接送往中控室。（2005年，美国汤姆-索科电站因上库过充而溃坝）蓄能电站多采用地下厂房，下水库的相对高度为数十米，水淹厂房的威胁不仅来自上水库，还来自下水库，一旦发生水淹事故，需分别关闭上下游的阀门与闸门。2022-5-11水电站的电气设备（电气二次）21