抽水蓄能电站机电设备简介
2018年12月
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第一部分 抽水蓄能机组在电网中的作用
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一、抽水蓄能发展历史 世界上第一座抽水蓄能电站于1882年诞生于瑞士 苏 黎 世 ， 到 目 前 已有100多年 的历史，我国抽水蓄能电站建设起步较晚，第一台11MW抽水蓄能机组到1968才在 岗南水电站投入运行，但我国抽水蓄能发展速度很快，目前已是世界装机容量最大 的国家。
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六、调相压水系统 水泵水轮机在抽水之前，机组必须先作抽水调相工况运行。当机组抽水或抽水调相 启动时，需要靠SFC或BACK TO BACK进行逐步拖动，此时，利用压缩空气强制压低 转轮室水位，使转轮在空气中旋转，可以减少阻力，即减少电能的消耗，同时机组的振 动也可以相应的减轻，机组转速能快速达到额定转速进行同期并网。机组调相运行中， 需要转向抽水时，转轮室排气之后打开导叶,工况即可转换，提高了机组的响应时间。 机组作调相运行时的有功损耗与发无功功率有关，发电调相满发时，转轮在水中旋 转约为额定有功功率的15%左右，在空气旋转则为4%左右，由此可见，调相压水的经 济效益是很大的。 机组调相时的压缩空气是从专用的气罐中引来，强制压低尾水管中的水位。
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四、调速器系统 水轮机调节系统是由水轮机调速器和调节对象(包括引水系统、水轮机、发电机及 负载)共同组成的。 调节的任务是根据负荷的变化不断地调节水轮发电机组的有功功率输出，以维持机 组转速(频率)在规定范围内。 目前国内已经投运的机组均为定速机组，也就是抽水工况运行时无法调节机组入力， 丰宁电站将投入三台变速机组，抽水工况可调节入力。 对调速器必需的要求是保证调节系统的稳定性和相当好的速度调节过程质量。
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七、静止变频启动装置 静止变频器起动是利用可控硅变频装置(SFC)产生从零到额定频率的变频起动电源 ，将发电电动机起动并同步拖动起来。静态变频器的主要优点是无级变速、启动平稳、 反应速度快，具有很强的自诊断能力，但其所需控制设备比较复杂，元件质量要求高。 静止变频器(SFC)用于机组抽水(抽水调相)工况启动，主要由输入单元、变频单元 、输出单元、控制单元、保护单元及辅助单元几部分组成。
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二、水泵水轮机 水泵水轮机包括水轮机和调速器、球阀等附属设备，冷却水系统、高压气系统等辅 助设备。水泵水轮机本体由以下几大部件构成：转轮、主轴密封、水导轴承、导水机构 、导叶、水轮机轴、中间轴、蜗壳、座环、顶盖、底环、尾水管等。 作水泵（同步电动机）运行时，则在定子三相绕组加以交流电，三相交流电流通过 定子绕组时就会在电机内产生一旋转磁场，当转子上的励磁绕组加上励磁电流，旋转磁 场就带动转子，并按旋转磁场的转速来旋转。
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三、主进水阀 在水轮机水道系统中，装置在水轮机蜗壳前的阀门称为水轮机进水主阀。抽水蓄能 电站一般都具有水头高，压力大的特点，进水主阀一般为过流球形形式，即球阀。进水 主阀的作用： (1) 对于一洞多机岔管引水的水电站，检修时隔离机组与上游水道，保证机组检修 安全与其它机组正常运行。 ( 少能量损失。当机组发生故障时，迅速关闭进水主阀，截断水流，防止发生飞逸事故。 (3) 投产初期，用做未投产机组压力钢管的堵头，保证厂房安全。
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九、监控系统 计算机监控系统是全厂主辅设备的大脑，能远方监控，自动运行的智能型分层分布 的开放式控制系统，整个系统由调度级、电站控制级和现地单元控制级组成。
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五、压缩空气系统 压缩空气系统由空气压缩装置(空气压缩机及其辅助设备)、管道系统和测量控制元 件三部分组成。 水电站压缩空气的使用主要有以下几个方面：电站油压装置压力油罐充气，是水轮 机调节系统和球阀控制系统的能源；机组停机时的机械制动用气；机组作调相运行时转 轮室压水用气；检修维护室风动工具及吹污清扫用气；离相封闭母线的微增压用气和水 轮机主轴检修密封供气等。 按照空压机出口压力等级，压缩空气系统可分为高压压缩空气系统、中压压缩空气 系统和低压压缩空气系统。
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八、主变压器 主变压器由以下部分组成： 1)铁心：铁心是变压器的磁路，通常用含硅量约为5%表面涂有绝缘漆的硅钢片叠 成。 2)线圈：绕组是变压器的电路部分，一般由外面包有绝缘纸的铝线或铜线绕制而成 。 3)绝缘结构：高电压等级、大容量的变压器均采用油绝缘。 4)油箱及其它部件：油浸式变压器油箱具有容纳器身、变压器油及散热冷却作用， 它用钢板焊成，呈椭圆桶状。油箱内的变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。
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第二部分 抽水蓄能电站机电设备简介
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一、发电电动机 发电电动机是三相同步电机，主要由定子、转子、上机架、下机架、推力轴承、导 轴承、制动系统、高压油减载系统、冷却系统等部分组成。 作发电机用时，其运行原理如下: 当励磁绕组通以直流电源后，电机内就会产生磁 场。水轮机带动转子转动，则磁场与定子线棒之间有相对运动，就会在定子线棒中感应 出交流电势。这些线棒联成三相绕组，则可在绕组出线端产生交流电动势。 由于抽水、发电二种运行工况的水流方向相反，所以发电电动机二种运行工况旋转 方向必然相反。为此应使电动机运行时其旋转磁场的旋转方向与发电机运行时的旋转磁 场方面相反，这就需改变三相绕组相序排列，所以发电电动机需加装相应的换相设备( 换相刀闸)。
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二、抽水蓄能机组在电网中的作用 电站总装机容量1200MW，安装4台单机容量300MW的水泵水轮机-发电电动机 组，设计年发电量20.08亿kWh，年抽水用电量26.77亿kWh，年发电利用小时数 1673h，年抽水利用小时数2231h。电站以500kV一级电压等级接入系统，出线2回 至500kV沂蒙变电站。电站建成后在系统中将承担调峰、填谷、调相、调频和紧急 事故备用任务，并具备黑启动能力。