大型抽水蓄能机组背靠背启动的实现.docx

大型抽水蓄能机组背靠背启动的实现周喜军，周攀，秦俊（国网新 大型抽水蓄能机组背靠背启动的实现 周喜军，周 攀，秦 俊 （国网新源控股有限公司技术中心，北京 100073） 摘 要：介绍了抽水蓄能电站机组背靠背启动的原理和监控流程，分析了影响机组背靠背启动的各个因素，阐述了 抽水蓄能机组拖动机开启规律对背靠背拖动效果的具体影响，并结合现场调试、运行经验推荐了在国内比较成熟的 背靠背启动策略，以保证机组背靠背启动成功率。 关键词：抽水蓄能电站；背靠背拖动；启动策略；开启速度 中图分类号：TV734 文献标识码：B 文章编号：1672-5387（2014）06-0013-03 接在启动母线上，并分别加以适当的励磁 ，如图 1 所示。 电枢电流 [2] 1 概述 目前，抽水蓄能电站是电力系统最可靠的、最经 济的储能装置，配套建设蓄能电站可以有效的降低 核电机组运行维护费用，同时减少火电机组作为调 峰调频机组运行时所带来的能源浪费，而且能降低 风、光电等新能源造成的并网冲击，可以说抽水蓄能 机组在电网安全稳定运行中具有非常重要的地位。[1] 与常规水轮发电机组相比，抽水蓄能电动发电 机组有着一些自身的特点，如双向旋转、频繁起停、 需专门起动措施、过渡过程复杂等等。 起动问题在蓄能机组的日常运行中占据非常重 要的地位。当电动发电机作为电动机运行起动时，为 能获得足够大的电磁转矩克服水泵阻转矩、机械摩 擦转矩，而起动电流不至过大，对电网不产生扰动， 并且起动过程迅速、平稳，必须采用专门的电气设备 及操作方法。 对于容量较大的蓄能机组，电动机采用异步起 动方式，阻尼条发热问题难于解决。目前最常用的起 动方式是以静止变频器起动为主，背靠背起动为辅。 背靠背起动作为静止变频器起动的一种辅助备用方 式，仍是不可缺少的。在电网或变频系统出现故障 时，采用背靠背起动可保证机组的正常运行，提高电 站运行的可靠性与经济性。 发电机G 电动机M 端电压 机械摩擦转矩 门漏转矩 图 1 背靠背拖动电气连接图 启动时，开启启动机组的导叶，其定子绕组端感 应的低频电压经启动母线施加于被启动机组，并产 生启动转矩，使被启动机组随启动机组同步旋转。随 着导叶逐渐开启，转速的上升、启动机组机端电压的 增加以及当转速加速到约 80 %额定转速时投入各 自的励磁调节器，而后继续同步升速到额值后同期 并网。 背靠背启动方式的特点是： （1）启动过程不从系统受电，对系统运行无任何 影响。 （2）采用转轮室压水启动时，启动机组的容量仅 为被启动机组容量的 15 %~20 %。 （3）机组启动前需先加励磁，为此要求励磁变压 器在发电机断路器外侧或有厂用电源供电。 （4）需设置启动母线及开关设备，电气接线和布 置较复杂。 2 背靠背起动的原理 背靠 背启动是以 本电站一台 机组 作 为 启 动 电 源。启动前将启动机组与被启动机组通过电气轴连 收稿日期：2014-08-06 作者简介：周喜军(1975-)，男，高级工程师，从事抽水蓄能电站机电 调试和技术管理工作。 14水 电 站机 电 技 术第 37 卷（5）要求机组相应保护装置能在 0~50 Hz 范围内可靠动作。站，结合多年运行经验发现背 14 水 电 站 机 电 技 术 第 37 卷 （5）要求机组相应保护装置能在 0~50 Hz 范围内 可靠动作。 站，结合多年运行经验发现背靠背启动成功率与调 速器、励磁系统、保护系统、调相压气装置以及导叶 漏水量均有密切关系。 4.1 调速器对背靠背拖动的影响 拖动机组作为整个拖动过程的原动机，随着导 叶的逐步开启，为整个拖动系统提供源源不断的能量。 调速器控制了能量的供应大小和速率。导叶慢 速开启能够保证两台机组的转速逐步上升，防止发 生失步，但是机组长期处于低速蠕动，不利于机组导 瓦油膜形成，有烧瓦的可能；快速开启导叶能给机组 提供较大动力源，使机组快速转动，但是有可能造成 拖动机与被拖动机的转速有较大差值，造成失步，也 会导致阻尼绕组电流过大发热；因此合理的导叶开 启速率是背靠背拖动成功的关键。 当前国内抽蓄电站导叶开启规律多有不同，这 主要是由机组的物理特性决定的，通过多年的运行 经验，推荐先快后慢的开机规律（如图 3 所示）。 3 背靠背启动流程 现以某电站实际监控流程为例介绍背靠背启动 的流程，具体流程如图 2 所示。 第一步：合拖动机拖动刀闸，合拖动机 GCB，合 被拖动机启动母线刀闸，合被拖动机抽水工况刀闸， 合被拖动机被拖动刀闸； 第二步：在建立拖动机与被拖动机电气链路后设 置拖动机调速系统、励磁系统和保护系统的拖动态 模式，被拖动机调速系统、励磁系统和保护系统的抽 水调相态模式； 第三步:开启拖动机球阀与导叶，启动拖动机与 被拖动