探討大型抽水蓄能機組現(xiàn)場啟動調(diào)試技術(shù)及應(yīng)用

胡漢榮

【摘要】針對大型抽水蓄能機組，對其啟動調(diào)試技術(shù)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(guān)鍵詞】抽水蓄能機組；啟動調(diào)試技術(shù)；試驗；應(yīng)用

伴隨抽水蓄能電站規(guī)模的不斷增大，投入電網(wǎng)運行的抽水蓄能機組數(shù)量也越來越多，為保證這些機組運行安全、穩(wěn)定，新投入電網(wǎng)運行的機組需要經(jīng)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(zhì)量檢驗，并對機組可否投入電網(wǎng)運行給出相應(yīng)的評價。就目前而言，由于我國絕大多數(shù)儲能機組的上庫并不含天然水源，所以啟動調(diào)試順序與方式上會出現(xiàn)一定混亂的情況，使得標(biāo)準(zhǔn)的制定存在很大的難度。與此同時，國內(nèi)近幾年投入生產(chǎn)的可逆形式儲能機組，在其分系統(tǒng)調(diào)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(shù)結(jié)構(gòu)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(fā)揮應(yīng)有的作用，增加了電站的運行與建設(shè)成本。為此，需根據(jù)實際情況，選取適應(yīng)的啟動調(diào)試技術(shù)，在滿足運行基本需求的基礎(chǔ)上，達到提高其安全性與可靠性的目的。

1、啟動技術(shù)原理

啟動技術(shù)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(guī)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(wǎng)，直接進入泵站的調(diào)相工況運行一直延續(xù)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(guān)鍵的試驗工作，然后立即轉(zhuǎn)入泵機的工況，并開展相應(yīng)的試驗工作。在現(xiàn)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(yīng)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(tǒng)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(tǒng)的實際狀況進行檢驗，明確系統(tǒng)中是否存在亟需解決的問題，進而及時采用相應(yīng)的措施，保證電站運行的安全性與穩(wěn)定性。流道系統(tǒng)第一次進行充水，為確保管道結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性，滿足應(yīng)力釋放的相關(guān)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(tǒng)安全無誤的情況下才可一開始下一個階段的任務(wù)。

（3） 系統(tǒng)倒送電

系統(tǒng)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(diào)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(shù)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(guān)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(cè)的換流橋進行調(diào)節(jié)，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(shè)計要求。對SFC直流輸出的波形進行錄制，同時優(yōu)化運行參數(shù)，對繼電保護電流進行檢查，驗證其是否滿足相應(yīng)的設(shè)計要求。

③機組調(diào)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(dāng)中，依靠空氣壓強把尾水管中的水位降低到轉(zhuǎn)輪的下方，以保證轉(zhuǎn)輪可以在壓縮空氣當(dāng)中進行運轉(zhuǎn)。

④機組轉(zhuǎn)向檢查

運用SFC與勵磁調(diào)節(jié)裝置向機組的定子與轉(zhuǎn)子輸入電流，并對其轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速進行運轉(zhuǎn)，由于水輪機的轉(zhuǎn)輪需要在壓縮空氣中進行運轉(zhuǎn)，不會受到水的作用也不會產(chǎn)生噪聲，所以可據(jù)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(zhuǎn)速提升到30%額定轉(zhuǎn)速，同時對回路進行檢查。在此條件下，如果電氣系統(tǒng)發(fā)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(shè)備并不會帶來很大的影響。回路檢查完畢之后，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(yīng)的設(shè)計要求，要將配重塊焊接至對應(yīng)的位置。

（7） 機組過速試驗

手動開機到額定轉(zhuǎn)動速率，確保瓦溫穩(wěn)定。然后加速至115%額定轉(zhuǎn)動速率，繼續(xù)升高到標(biāo)準(zhǔn)的過速定值，對機組的跳閘狀況進行檢查，如果機組沒有發(fā)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(shè)備的一次與二次回路進行檢查，仔細錄制相應(yīng)的特性曲線，同時對相應(yīng)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(diào)速器的參數(shù)設(shè)置。

（10） 勵磁空載試驗

針對勵磁實施空載試驗是為了設(shè)置相應(yīng)的調(diào)節(jié)參數(shù)。分別運用自動與手動調(diào)節(jié)方式對電壓、階躍試驗以及波形錄制等環(huán)節(jié)進行調(diào)節(jié)。

（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(zhǔn)確的錄制。

（12） 自動啟停試驗

此次試驗主要包括以下內(nèi)容：下位機、上位機，試驗?zāi)繕?biāo)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(wǎng)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(yīng)的試驗需求。

實施模擬并網(wǎng)試驗，錄制相應(yīng)的合閘波形，對導(dǎo)前時間進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。隨后，開始正式并網(wǎng)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(diào)節(jié)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(diào)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(shù)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(shù)負載試驗等。調(diào)速器負載為：參數(shù)試驗；閉環(huán)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(zhuǎn)換試驗

①轉(zhuǎn)換試驗

先進行手動試驗，然后再轉(zhuǎn)換為自動。在轉(zhuǎn)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(yīng)的參數(shù)，為后續(xù)的分析處理工作提供可靠依據(jù)。

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(nèi)無法立刻恢復(fù)的情況下實施黑啟動試驗，依靠現(xiàn)有系統(tǒng)，啟動機組，以恢復(fù)正常用電，同時向周邊地區(qū)供電。

結(jié)束語

通過進一步的實踐與分析，驗證了此技術(shù)的先進性與可行性，不僅具有資源占用量少等優(yōu)勢特點，而且還可以節(jié)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(yīng)規(guī)程的修訂提供了可靠的實踐依據(jù)。

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