探討大型抽水蓄能機組現場啟動調試技術及應用

胡漢榮

【摘要】針對大型抽水蓄能機組，對其啟動調試技術進行深入的分析和研究，并提出一整套試驗方法，旨在確保機組安全運行。

【關鍵詞】抽水蓄能機組；啟動調試技術；試驗；應用

伴隨抽水蓄能電站規模的不斷增大，投入電網運行的抽水蓄能機組數量也越來越多，為保證這些機組運行安全、穩定，新投入電網運行的機組需要經歷一套極為嚴格的機組啟動試驗程序，進而對機組安裝進行質量檢驗，并對機組可否投入電網運行給出相應的評價。就目前而言，由于我國絕大多數儲能機組的上庫并不含天然水源，所以啟動調試順序與方式上會出現一定混亂的情況，使得標準的制定存在很大的難度。與此同時，國內近幾年投入生產的可逆形式儲能機組，在其分系統調試完畢以后的試驗階段中，許多電站編制給出的方案或多或少都存在一些技術結構不夠合理的情況，還包括試驗順序等方面的不妥等，使得有限的資源無法發揮應有的作用，增加了電站的運行與建設成本。為此，需根據實際情況，選取適應的啟動調試技術，在滿足運行基本需求的基礎上，達到提高其安全性與可靠性的目的。

1、啟動技術原理

啟動技術所擁有的特點為，具備兩種完全不同的機組啟動方法與試驗順序，分別為：第一種是，上庫水位相對較低，機組無法進行常規模式下的空載試驗，首先運用SFC的方法進行啟動，對機組的平衡性進行試驗，試驗合格之后機組并網，直接進入泵站的調相工況運行一直延續到上庫開始抽水，然后再對水輪機的實時工況進行試驗；第二種是，上庫擁有足夠的水量，首先以水輪機的工況開始啟動，簡單實施關鍵的試驗工作，然后立即轉入泵機的工況，并開展相應的試驗工作。在現場中可以按照實際情況與水輪機的模型試驗成果，靈活、合理的使用啟動方法與對應的試驗順序。

2、啟動步驟

（1）啟動流程

抽水蓄能機組以水泵方式啟動的流程如圖1所示。

圖1 水泵方式啟動流程示意圖

（2） 針對引水系統的充水與排水試驗

進行充水與排水試驗的根本目的是對引水系統的實際狀況進行檢驗，明確系統中是否存在亟需解決的問題，進而及時采用相應的措施，保證電站運行的安全性與穩定性。流道系統第一次進行充水，為確保管道結構的安全性與可靠性，滿足應力釋放的相關要求，需要對水位的實際上升速度予以嚴格的管控，每一個階段再確保引水系統安全無誤的情況下才可一開始下一個階段的任務。

（3） 系統倒送電

系統倒送電的主要目的在于為抽水儲能機組以SFC方式啟動時提供必要的動力電源，并為機組整體的啟動與調試提供可靠的第二路電源。受電過程中，由于需要合閘至空載母線，所以要充分留意鐵磁諧振所帶來的實際影響。

（4） 機組SFC工況啟動

①檢查電流與電壓回路

此技術是機組在非水輪機工況啟動過程中的升流與升壓試驗，而被SFC直接進行拖動，所以對回路的電壓、流進行測量與保護，這對機組的正常啟動而言至關重要。為保證電流、壓具有足夠的正確性，通常的做法為在CT與PT回路檢查過程中適時融入直流電壓源方法。

②功能試驗

投入機械制動與電氣保護。依靠手動，對SFC整流橋側的換流橋進行調節，分別按25%、50%、75%與100%的比例進行電流輸出，向機組的定子中輸入電流，并對變頻器脈沖的邏輯控制程序以及換流器的邏輯功能進行檢查，驗證其是否可以滿足設計要求。對SFC直流輸出的波形進行錄制，同時優化運行參數，對繼電保護電流進行檢查，驗證其是否滿足相應的設計要求。

③機組調相壓水試驗

為降低機組運行與啟動的力矩，機組需要借助SFC實施拖動。壓水指的是將高壓空氣通入到尾水管當中，依靠空氣壓強把尾水管中的水位降低到轉輪的下方，以保證轉輪可以在壓縮空氣當中進行運轉。

④機組轉向檢查

運用SFC與勵磁調節裝置向機組的定子與轉子輸入電流，并對其轉向進行檢查。

⑤機組啟動試驗

SFC啟動以前，使機組以5%的額定轉速進行運轉，由于水輪機的轉輪需要在壓縮空氣中進行運轉，不會受到水的作用也不會產生噪聲，所以可據此判斷其是否存在異常。機組低速運行檢查完成之后，可將轉速提升到30%額定轉速，同時對回路進行檢查。在此條件下，如果電氣系統發生短路事故，機組的故障電流會無線迫近額定值，而且此時的電壓也很低，對機組的一次設備并不會帶來很大的影響?；芈窓z查完畢之后，還需進行振動與軸承的溫度試驗。

（5） CP工況與瓦溫考核試驗

機組投入CP工況進行運行，同時開展瓦溫考核試驗。

（6） 水輪機工況下啟動試驗

對機組的振動、溫升以及擺度進行檢查，必要時還需進行平衡試驗。如果機組的實際振動滿足相應的設計要求，要將配重塊焊接至對應的位置。

（7） 機組過速試驗

手動開機到額定轉動速率，確保瓦溫穩定。然后加速至115%額定轉動速率，繼續升高到標準的過速定值，對機組的跳閘狀況進行檢查，如果機組沒有發生跳閘，則需立刻按下停機按鈕。過速試驗過程中要對瓦溫度進行實時檢測。

（8） 升流與升壓試驗

對電氣設備的一次與二次回路進行檢查，仔細錄制相應的特性曲線，同時對相應的保護操作進行校驗。

（9） 空載試驗

實施空載試驗的目的在于為便于調速器的參數設置。

（10） 勵磁空載試驗

針對勵磁實施空載試驗是為了設置相應的調節參數。分別運用自動與手動調節方式對電壓、階躍試驗以及波形錄制等環節進行調節。

（11） 制動試驗

實施制動試驗的主要目的是對機組制定情況進行檢驗。開始試驗的過程中，可以先以相對較低的電流進行試驗，取得成功以后，再以正常的電流開始試驗，并對制動效果的波形進行準確的錄制。

（12） 自動啟停試驗

此次試驗主要包括以下內容：下位機、上位機，試驗目標為驗證順控流程的實際正確性。

（13） 并列與負荷試驗

機組在進行并網之前，要進行抽水試驗，以此對順控流程進行檢查，并對上庫的水位進行補充，符合相應的試驗需求。

實施模擬并網試驗，錄制相應的合閘波形，對導前時間進行相應的調節。隨后，開始正式并網試驗，并對其回路進行檢查。

分別按照25%、50%、75%與100%的順序進行負荷試驗，對特性曲線進行錄制，記錄瓦溫變化。機組甩額定負荷的過程中，要對調節裝置的性能進行檢查。

（14） 負載試驗

負載試驗主要包括兩方面，分別為勵磁負載與調速器負載，其中，勵磁負載為：遠方增減勵磁負載試驗；實際功率因數為1時的負載試驗；欠勵負載試驗；定子限流負載試驗；恒定功率因數負載試驗等。調速器負載為：參數試驗；閉環試驗；有功負荷增減試驗；故障試驗；通道切換試驗以及停機試驗等。

（15） 工況轉換試驗

①轉換試驗

先進行手動試驗，然后再轉換為自動。在轉換過程中，要充分考慮機組與建筑的實際安全性，消除潛在的安全隱患。并錄制相應的參數，為后續的分析處理工作提供可靠依據。

②黑啟動試驗

在電站的所有外來電源均已消失且在短時間內無法立刻恢復的情況下實施黑啟動試驗，依靠現有系統，啟動機組，以恢復正常用電，同時向周邊地區供電。

結束語

通過進一步的實踐與分析，驗證了此技術的先進性與可行性，不僅具有資源占用量少等優勢特點，而且還可以節省大量的成本，為許多機組都提供了一套全新的試驗方法，同時還為相應規程的修訂提供了可靠的實踐依據。

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