抽水蓄能電站設(shè)備選型研究

王龍 鄧德智 董海洋

摘要：抽水蓄能電站是通過(guò)為電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、填谷、調(diào)壓及事故備用服務(wù)而發(fā)揮其功能效益的。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步對(duì)電網(wǎng)供電安全可靠性提出了更高的要求，抽水蓄能電站已經(jīng)成為電網(wǎng)的重要組成部分，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，因此本文對(duì)抽水蓄能電站設(shè)備選型進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能;電站;設(shè)備選型

1抽水蓄能電站特點(diǎn)

1.1既是電網(wǎng)的重要電源，也是電網(wǎng)的重要負(fù)荷

抽水蓄能電站在負(fù)荷高峰階段發(fā)電，在電網(wǎng)緊急情況下，提供事故備用電源支撐，目前國(guó)內(nèi)抽水蓄能機(jī)組單機(jī)容量大部分為200一300Mw，單座電站裝機(jī)容量在I000MW以上。在低谷時(shí)段，抽水運(yùn)行，單機(jī)負(fù)荷達(dá)到220一33OMW，成為電網(wǎng)的重要荷載。

1.2機(jī)組抽水發(fā)電工況可逆，啟停靈活

抽水蓄能機(jī)組絕大部分是發(fā)電機(jī)、電機(jī)、水輪機(jī)、水泵綜合體，集抽水發(fā)電功能為一體。因其是利用水的勢(shì)能作為能量轉(zhuǎn)換媒介，較火電、核電能量轉(zhuǎn)換控制相對(duì)簡(jiǎn)單，工況可逆，啟動(dòng)時(shí)間短，運(yùn)行穩(wěn)定性好。

1.3蓄能電站可靠性要求高

電力生產(chǎn)發(fā)電、輸配、使用一體化，而電力負(fù)荷是由眾多的單個(gè)可變負(fù)荷組成，這就對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中電源出力調(diào)整提出了高時(shí)效要求。抽水蓄能電站機(jī)組啟停、工況轉(zhuǎn)換、負(fù)荷調(diào)整都必須按照電網(wǎng)調(diào)度要求無(wú)延時(shí)完成，這就對(duì)蓄能電站的運(yùn)行提出了高可靠性要求。

1.4電能轉(zhuǎn)換效率管理是關(guān)鍵

抽水蓄能電站在發(fā)揮其調(diào)頻、調(diào)峰、填谷、調(diào)壓功能的過(guò)程中，是通過(guò)加工電網(wǎng)的電能實(shí)現(xiàn)的。在這一過(guò)程中，必定會(huì)產(chǎn)生能量損耗。衡量損耗大小指標(biāo)是電能綜合轉(zhuǎn)換率，目前一般設(shè)計(jì)值是75%。綜合效率越高，其安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行的功能越強(qiáng)，節(jié)能減排的作用越大。

2機(jī)電設(shè)備選型管理

2.1機(jī)組及輔助設(shè)備抽水蓄能機(jī)組技術(shù)復(fù)雜，科技含量高，運(yùn)行水頭變幅大，發(fā)電、抽水工況可逆，啟停及工況轉(zhuǎn)換時(shí)效性要求高，機(jī)組運(yùn)行效率直接影響蓄能電站能量轉(zhuǎn)換綜合效率的大小。機(jī)組設(shè)備選型要重點(diǎn)做好穩(wěn)定性與效率的綜合平衡論證工作，片面追求機(jī)組高效率指標(biāo)，勢(shì)必會(huì)影響機(jī)組穩(wěn)定、安定性;片面追求機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性指標(biāo)，勢(shì)必會(huì)降低機(jī)組運(yùn)行效率。某蓄能機(jī)組招標(biāo)要求的效率指標(biāo)很高，抽水蓄能電站機(jī)電設(shè)備選型及安裝調(diào)試管理要點(diǎn)多按要求供貨了高效率的轉(zhuǎn)輪，同時(shí)也附帶增加了多個(gè)非同步導(dǎo)葉，因而帶來(lái)機(jī)組在啟動(dòng)并網(wǎng)過(guò)程中及小負(fù)荷區(qū)振動(dòng)、擺度值偏大等嚴(yán)重問(wèn)題，直接影響機(jī)組使用壽命。在輔助設(shè)備方面，設(shè)備安全可靠性指標(biāo)是關(guān)鍵。因蓄能機(jī)組啟停頻繁，運(yùn)行工況多、控制流程復(fù)雜，設(shè)備的操作次數(shù)多，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都直接影響機(jī)組的啟動(dòng)成功率、工況轉(zhuǎn)換成功率。優(yōu)選有蓄能電站使用經(jīng)驗(yàn)的成熟技術(shù)產(chǎn)品是選型管理基本原則。變頻啟動(dòng)裝置是蓄能機(jī)組的重要輔助設(shè)備，也是影響機(jī)組水泵工況運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，其由輸人、輸出變壓器及變頻整流系統(tǒng)組成。機(jī)組及輔助設(shè)備選型設(shè)計(jì)，一是一定要選用具有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品;二是選用干式變作為輸人、輸出變可靠性相對(duì)較高，運(yùn)行維護(hù)成本低，某蓄能電站就因?yàn)檩斎俗児收显斐蒘FC裝置不能投運(yùn)，嚴(yán)重影響了機(jī)組調(diào)試進(jìn)度;三是要高度重視可控硅整流冷卻系統(tǒng)的可靠性及運(yùn)行維護(hù)成本比選;四是用戶(hù)一定要有參與變頻控制系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)權(quán)利，共同開(kāi)發(fā)控制軟件。

2.2主變壓器蓄能電站的主變壓器在發(fā)電機(jī)工況運(yùn)行時(shí)是升壓變，在水泵工況運(yùn)行時(shí)，是降壓變。運(yùn)行工況相對(duì)常規(guī)電站不同，其受電方式、設(shè)備結(jié)構(gòu)、溫升、空載損耗、負(fù)載損耗及冷卻方式等都直接影響變壓器的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。主變壓器選型設(shè)計(jì)，一是要優(yōu)選低損耗變壓器;二是要選冷卻效率高、運(yùn)行可靠性高的冷卻器;三是要做好與相關(guān)設(shè)備的接口設(shè)計(jì)，確保相關(guān)的磁、電隔離措施到位;四是主變要有超強(qiáng)的抗沖擊能力，以使主變能滿(mǎn)足高壓沖擊受電運(yùn)行常方式特殊要求;五是要重視溫度、油位等非電量元器件品質(zhì);六是要重視主變接地裝置的熱、動(dòng)穩(wěn)定問(wèn)題。

2.3高壓、低壓配電裝置抽水蓄能電站廠(chǎng)房一般布置在地下，通風(fēng)排煙、抽排水、照明等設(shè)備運(yùn)行直接關(guān)系到廠(chǎng)房的安全，加上蓄能機(jī)組輔助設(shè)備多，高低壓配電裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行及廠(chǎng)房的安全。蓄能機(jī)組啟停次數(shù)多，各種輔助設(shè)備啟停頻繁，對(duì)高低壓配電裝置提出了高可靠性要求。高壓、低壓配電裝置選型設(shè)計(jì)除需滿(mǎn)足短路開(kāi)斷容量、動(dòng)熱穩(wěn)定要求外，一是應(yīng)優(yōu)選高可靠性的品牌產(chǎn)品，如發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)免維修操作次數(shù)較常規(guī)電站要高;二是低壓配電裝置一定要優(yōu)選開(kāi)關(guān)與母線(xiàn)連接方式可靠易于檢查的設(shè)備;三是配電裝置的保護(hù)配置一定要有強(qiáng)抗干擾能力。

2.4油、水、氣系統(tǒng)設(shè)備蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)速高，油、氣、水系統(tǒng)可靠運(yùn)行直接影響機(jī)組的安全及可靠性。除水泵、油泵、空壓機(jī)、主閥等主要設(shè)備應(yīng)優(yōu)選具有蓄能電廠(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)的品牌設(shè)備外，要特別重視油氣水系統(tǒng)自動(dòng)化元器件的選配，如軟啟動(dòng)裝置、電磁閥、溫度、液位傳感器等。2.5保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備機(jī)組保護(hù)是確保設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)能及時(shí)中斷運(yùn)行、隔離故障設(shè)備減少損失的重要措施。保護(hù)設(shè)備選型除注重其高可靠性要求外，還應(yīng)注意保護(hù)元器件的互換性及檢查維護(hù)方便要求。機(jī)組自動(dòng)化設(shè)備是確保機(jī)組啟停及工況轉(zhuǎn)換流程可靠執(zhí)行的基礎(chǔ)。機(jī)組啟停及工況轉(zhuǎn)換不成功，往往是自動(dòng)化元器件不能正確動(dòng)作，甚至可能因?yàn)樽詣?dòng)化元器件誤動(dòng)造成重大設(shè)備損壞事故。選用高可靠性品牌產(chǎn)品，還能適應(yīng)蓄能電站機(jī)組啟停頻繁的運(yùn)行特點(diǎn)。因?yàn)闄C(jī)組啟停頻繁，機(jī)組在非穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行機(jī)會(huì)多，累計(jì)時(shí)間長(zhǎng)。機(jī)組振動(dòng)會(huì)引起廠(chǎng)房建筑振動(dòng)，保護(hù)及自動(dòng)化元器件必須滿(mǎn)足在廠(chǎng)房有低頻或者高頻振動(dòng)環(huán)境下可靠運(yùn)行特殊要求。

結(jié)束語(yǔ)：

本文對(duì)抽水蓄能電站設(shè)備選型進(jìn)行了探討，從技能、可靠性、轉(zhuǎn)換效率等角度出發(fā)，對(duì)具體設(shè)備進(jìn)行了探討，探討內(nèi)容用于指導(dǎo)實(shí)際，供實(shí)際設(shè)備選型作為參考。

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