大型抽水蓄能機組首次啟動調試技術應用

葉春雨

摘 要：在社會經濟的快速發展下，我國的抽水蓄能電站建設也獲得相應的發展，日益增加其建設的規模，在電網運行中需要投入抽水蓄能機組的使用，新投入的機組為獲得可靠安全的運行，需要建立完善的啟動試驗程序，以對制造和安裝檢驗機組的質量及電網運行的穩定作出安全性的保障。本文就大型抽水畜能機組首次抽水工況啟動調試技術作出具體分析的探討。

關鍵詞：單級可逆式水泵;水輪機組;現場啟動調試;研究;應用

大型的抽水蓄能電站，在進行電動發電機的啟動和立軸單級混流式水輪機的調試時，機組的啟動方式成為需應對的關鍵性技術問題。特別是對于首臺機第一次確定上下水庫水位和選擇啟動的方式，其次是現場水泵啟動的調整應用和試驗程序的啟動，值得相關技術人員展開進一步的和思考和探究。

一、電站首機啟動方式分析

通常來說，由地下廠房、上下水庫、開關站等構成抽水蓄能電站系統。通過兩機一洞的形式對引水系統的布置，在進水口位置設置相應的球閥。電站變壓器和電動機組采用一機一變形式一次接線，在主變低壓側同時設置換相開關來完成發電和抽水之間的換相，電動機出口的斷路器作用于同期并網。機組電動工況通過調相壓水系統和SFC靜止變頻器裝置來進行零轉速啟動。

二、首臺機組第一次啟動調試分析

（1）利用尾水對引水流道通平壓充水后，再零揚程下以水泵水輪機工況方式啟動，在向上水庫充水，以滿足后續機組整體調試工作。

（2）利用在尾水系統通過外加充水方法，來對引水系統的充水和平壓，然后進行供水系統或上水庫充水水泵的形式，向上水庫存和引水系統的完成充水，上水庫充水位需達到電動發電機工況和水泵水輪機的最低對應的水位要求，通過自動分段或是手動分段方式，對上水庫不斷的實施充水作業，再對機組整體調試工作交替完成。

（3）利用充水泵向上水庫充水，直至上水庫水位滿足設計的最低水位要求，對于首機第一次遵循水輪機的啟動方式，進行達到蓄水量的要求，滿足必要的空載試驗的調試，通常為24至36小時之間的有效時間，再利用水泵進行抽水和調試，完成后續所有調試項目。

（4）首臺機組蓄水量要滿足首臺機以水輪方式啟試調試時的所有調試項目，且至少滿足發電工況啟動前的調試工作。

三、首臺機組第一次調試啟動方式的選擇

上面提到的四種啟動技術方式，結合它們各自的技術特點，及實際的工程實況、技術過程、經濟成本等作出以下分析總結：方式（1）對主機和附屬設備，在主機招標文件中要求設計方面要達到各項運行情況的技術標準，通常需要進行零揚程方式對抽水系統的啟動，在此方式的運行的過程和范圍上，相比于正常工作的流程和范圍存在很大的差異性，另外運行過程中存在有嚴重的氣蝕性和振動性，危害較大。雖然可進行模型的啟動試驗，但如果對真機進行此方式的運用，會存在較大的差距，所在不具備此調試條件時也可以不選取此方式;方式（2）需要極大的用水量，和常規水輪發電機組類似，對升流、并網試驗和空載試驗可以一樣的完成，但此方式的機組啟動會涉及上水庫工期提充充蓄水和外加需要充水費用的增加，如要提前半年完成工期，需要增加20多萬元的投資費用，所在此方式采用機率不大。

四、首臺機組水泵工況首次啟動調試時技術應用的問題

（一）在水泵抽水時突然斷電的工況問題

如果發生突然斷電的情況時，導葉采取兩段斜率緊急關閉的特點來進行控制，設定5%以下球閥的關至，此目的是為保證輸水道內的水壓變化和轉速劇變達到設計允許值范圍內，如果因為拒動的導葉、機組逆轉、或是產生倒流的引水等都需要在保證在調試設計范圍內，在相應流量下最高揚程和低揚程下，在緊急過渡時，球閥正常運行但導葉拒動的情況下，基于限值內的水擊壓力和輸水系統水壓，不致于形成倒流的引水系統水體。如若真的發生有倒轉，其速度也不高，因而屬于安全范圍內;不管是突然斷電還是正常停機的情況下，水泵抽水工況都會導致球閥聯動和導葉關閉規律的關閉規律，可采取兩段正常關閉斜率或導葉根據正常關閉的斜率卸載方式來降至30MW的功率，關球閥并將導葉關至3%以下跳GCB的手段來作為正常停機情況下采取的措施。

（二）最低啟動揚程下水泵抽水工況的穩定性

對尾水管鍋殼泄壓及一轉輪室排氣孔的個數和位置，要引起充分的重視，以對能夠無死角的通暢排氣作出有力的保證措施。通常來說轉輪室排氣孔和尾水管會在頂蓋或底環下進行安裝設置，在蝸殼頂部設置泄壓排氣孔。另外，從水泵抽水壓水充氣、平壓和啟動、提成氣回水及開導葉等過程中，要合理控制各程序的銜接時間，對測試過程進行認真的分析，并作出更完善的優化是至關重要的。進行對SCP～PO的排氣順序，應先關閉尾管再開啟蝸殼頂蓋，進行充氣壓水和補氣閥，開至30%～40%的球閥，以每秒3.3%控制導葉開啟的速度，另外關掉排氣閥的頂蓋，對集水井和排水廊道排放水和氣的時間的減少，實現對項目調試的最大優化。

五、結語

結合上述對抽水蓄能電站首機啟動方式的論述、調試方法和注意事項的分析，通過水泵工況啟動方式、水泵抽水向上水庫的調試和蓄水，提供給以后的交替運行的調試和水輪機空載試驗有利的條件，從安全角度和技術層分析看出是實際可行的。目前對于抽水蓄能電站首機首次啟動，水泵工況啟動成為首選方案，也期待在日后的發展中對其技術不斷的完善和優化。

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