2020/4/19
4
水电站的电气设备（电气二次）
8.2 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。
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 时才投入运行。
2020/4/19
13
水电站的电气设备（电气二次）
（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。
2020/4/19
9
水电站的电气设备（电气二次）
8.6 励磁电源的接线
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。
2020/4/19
10
水电站的电气设备（电气二次）
8.7 蓄能机组继电保护的特点
5P20 3
CT2 0.5FS5 30 0.5FS5 25 0.5FS5 15 0.5FS5 10 0.5FS5 5
0.5FS5 2.5
VT1 3P
50 3P
40/ 3P
30 3P
20 3P
10 3P
5
VT2 0.5
50 0.5
2020/4/19
1
水电站的电气设备（电气二次）
8.1 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）SFC
2020/4/19
2
水电站的电气设备（电气二次）
抽水蓄能电站接线举例
2020/4/19
3
水电站的电气设备（电气二次）
8.2 可逆式机组及相关问题
2020/4/19
8
水电站的电气设备（电气二次）
8.5 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。
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。
2020/4/19
15Hale Waihona Puke 抽水蓄能机组对互感器的特殊要求
互感器的准确级与容量与频率的关系示例
50 Hz
40 Hz
30 Hz
20 Hz
10 Hz
5 Hz
准确 容量 准确 容量 准确 容量 准确 容 量 准确 容 量 准确 容 量
级
VA
级
VA
级
VA
级 VA
级 VA
级 VA
CT1 5P20 30 5P20 24 5P20 18 5P20 12 5P20 6
8.3 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。
2020/4/19
11
水电站的电气设备（电气二次）
解决差动保护相序适配的两个例子
2020/4/19
12
水电站的电气设备（电气二次）
（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。
（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。
2020/4/19
5
水电站的电气设备（电气二次）
8.3 换相开关及相关问题
2020/4/19
6
水电站的电气设备（电气二次）
2020/4/19
14
水电站的电气设备（电气二次）
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。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。
2020/4/19
7
水电站的电气设备（电气二次）
8.4 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。
（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种运行工 况，实际上主张用软件实现不同工况的相序适 配。