探讨大型抽水蓄能机组现场启动调试技术及应用

胡汉荣

【摘要】针对大型抽水蓄能机组，对其启动调试技术进行深入的分析和研究，并提出一整套试验方法，旨在确保机组安全运行。

【关键词】抽水蓄能机组；启动调试技术；试验；应用

伴随抽水蓄能电站规模的不断增大，投入电网运行的抽水蓄能机组数量也越来越多，为保证这些机组运行安全、稳定，新投入电网运行的机组需要经历一套极为严格的机组启动试验程序，进而对机组安装进行质量检验，并对机组可否投入电网运行给出相应的评价。就目前而言，由于我国绝大多数储能机组的上库并不含天然水源，所以启动调试顺序与方式上会出现一定混乱的情况，使得标准的制定存在很大的难度。与此同时，国内近几年投入生产的可逆形式储能机组，在其分系统调试完毕以后的试验阶段中，许多电站编制给出的方案或多或少都存在一些技术结构不够合理的情况，还包括试验顺序等方面的不妥等，使得有限的资源无法发挥应有的作用，增加了电站的运行与建设成本。为此，需根据实际情况，选取适应的启动调试技术，在满足运行基本需求的基础上，达到提高其安全性与可靠性的目的。

1、启动技术原理

启动技术所拥有的特点为，具备两种完全不同的机组启动方法与试验顺序，分别为：第一种是，上库水位相对较低，机组无法进行常规模式下的空载试验，首先运用SFC的方法进行启动，对机组的平衡性进行试验，试验合格之后机组并网，直接进入泵站的调相工况运行一直延续到上库开始抽水，然后再对水轮机的实时工况进行试验；第二种是，上库拥有足够的水量，首先以水轮机的工况开始启动，简单实施关键的试验工作，然后立即转入泵机的工况，并开展相应的试验工作。在现场中可以按照实际情况与水轮机的模型试验成果，灵活、合理的使用启动方法与对应的试验顺序。

2、启动步骤

（1）启动流程

抽水蓄能机组以水泵方式启动的流程如图1所示。

图1 水泵方式启动流程示意图

（2） 针对引水系统的充水与排水试验

进行充水与排水试验的根本目的是对引水系统的实际状况进行检验，明确系统中是否存在亟需解决的问题，进而及时采用相应的措施，保证电站运行的安全性与稳定性。流道系统第一次进行充水，为确保管道结构的安全性与可靠性，满足应力释放的相关要求，需要对水位的实际上升速度予以严格的管控，每一个阶段再确保引水系统安全无误的情况下才可一开始下一个阶段的任务。

（3） 系统倒送电

系统倒送电的主要目的在于为抽水储能机组以SFC方式启动时提供必要的动力电源，并为机组整体的启动与调试提供可靠的第二路电源。受电过程中，由于需要合闸至空载母线，所以要充分留意铁磁谐振所带来的实际影响。

（4） 机组SFC工况启动

①检查电流与电压回路

此技术是机组在非水轮机工况启动过程中的升流與升压试验，而被SFC直接进行拖动，所以对回路的电压、流进行测量与保护，这对机组的正常启动而言至关重要。为保证电流、压具有足够的正确性，通常的做法为在CT与PT回路检查过程中适时融入直流电压源方法。

②功能试验

投入机械制动与电气保护。依靠手动，对SFC整流桥侧的换流桥进行调节，分别按25%、50%、75%与100%的比例进行电流输出，向机组的定子中输入电流，并对变频器脉冲的逻辑控制程序以及换流器的逻辑功能进行检查，验证其是否可以满足设计要求。对SFC直流输出的波形进行录制，同时优化运行参数，对继电保护电流进行检查，验证其是否满足相应的设计要求。

③机组调相压水试验

为降低机组运行与启动的力矩，机组需要借助SFC实施拖动。压水指的是将高压空气通入到尾水管当中，依靠空气压强把尾水管中的水位降低到转轮的下方，以保证转轮可以在压缩空气当中进行运转。

④机组转向检查

运用SFC与励磁调节装置向机组的定子与转子输入电流，并对其转向进行检查。

⑤机组启动试验

SFC启动以前，使机组以5%的额定转速进行运转，由于水轮机的转轮需要在压缩空气中进行运转，不会受到水的作用也不会产生噪声，所以可据此判断其是否存在异常。机组低速运行检查完成之后，可将转速提升到30%额定转速，同时对回路进行检查。在此条件下，如果电气系统发生短路事故，机组的故障电流会无线迫近额定值，而且此时的电压也很低，对机组的一次设备并不会带来很大的影响。回路检查完毕之后，还需进行振动与轴承的温度试验。

（5） CP工况与瓦温考核试验

机组投入CP工况进行运行，同时开展瓦温考核试验。

（6） 水轮机工况下启动试验

对机组的振动、温升以及摆度进行检查，必要时还需进行平衡试验。如果机组的实际振动满足相应的设计要求，要将配重块焊接至对应的位置。

（7） 机组过速试验

手动开机到额定转动速率，确保瓦温稳定。然后加速至115%额定转动速率，继续升高到标准的过速定值，对机组的跳闸状况进行检查，如果机组没有发生跳闸，则需立刻按下停机按钮。过速试验过程中要对瓦温度进行实时检测。

（8） 升流与升压试验

对电气设备的一次与二次回路进行检查，仔细录制相应的特性曲线，同时对相应的保护操作进行校验。

（9） 空载试验

实施空载试验的目的在于为便于调速器的参数设置。

（10） 励磁空载试验

针对励磁实施空载试验是为了设置相应的调节参数。分别运用自动与手动调节方式对电压、阶跃试验以及波形录制等环节进行调节。

（11） 制动试验

实施制动试验的主要目的是对机组制定情况进行检验。开始试验的过程中，可以先以相对较低的电流进行试验，取得成功以后，再以正常的电流开始试验，并对制动效果的波形进行准确的录制。

（12） 自动启停试验

此次试验主要包括以下内容：下位机、上位机，试验目标为验证顺控流程的实际正确性。

（13） 并列与负荷试验

机组在进行并网之前，要进行抽水试验，以此对顺控流程进行检查，并对上库的水位进行补充，符合相应的试验需求。

实施模拟并网试验，录制相应的合闸波形，对导前时间进行相应的调节。随后，开始正式并网试验，并对其回路进行检查。

分别按照25%、50%、75%与100%的顺序进行负荷试验，对特性曲线进行录制，记录瓦温变化。机组甩额定负荷的过程中，要对调节装置的性能进行检查。

（14） 负载试验

负载试验主要包括两方面，分别为励磁负载与调速器负载，其中，励磁负载为：远方增减励磁负载试验；实际功率因数为1时的负载试验；欠励负载试验；定子限流负载试验；恒定功率因数负载试验等。调速器负载为：参数试验；闭环试验；有功负荷增减试验；故障试验；通道切换试验以及停機试验等。

（15） 工况转换试验

①转换试验

先进行手动试验，然后再转换为自动。在转换过程中，要充分考虑机组与建筑的实际安全性，消除潜在的安全隐患。并录制相应的参数，为后续的分析处理工作提供可靠依据。

②黑启动试验

在电站的所有外来电源均已消失且在短时间内无法立刻恢复的情况下实施黑启动试验，依靠现有系统，启动机组，以恢复正常用电，同时向周边地区供电。

结束语

通过进一步的实践与分析，验证了此技术的先进性与可行性，不仅具有资源占用量少等优势特点，而且还可以节省大量的成本，为许多机组都提供了一套全新的试验方法，同时还为相应规程的修订提供了可靠的实践依据。

参考文献：

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