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維修技術(shù)
什么是抽水蓄能電機(jī)?
內(nèi)容簡介:抽水蓄能電站機(jī)組的單機(jī)容量往往比較大,當(dāng)它作電動機(jī)運(yùn)行時,若采用一般同步電機(jī)的異步起動方式直接起動,對電網(wǎng)的擾動較大。通常采用同步起動方式或用專門抽水蓄能電機(jī)的起動電動機(jī)起動的辦法。
    抽水蓄能電站用的一種三相凸極同步電機(jī),又稱發(fā)電電動機(jī)。在電力系統(tǒng)中可用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)負(fù)荷。當(dāng)系統(tǒng)中電力有多余時,抽水蓄能電機(jī)作為電動機(jī)運(yùn)行,帶動水泵(水輪機(jī))把下游的水抽入水庫,將電能轉(zhuǎn)換成水的位能儲存起來。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)高峰負(fù)荷時,則水庫放水,由水輪機(jī)帶動抽水蓄能電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行,把水庫中水的位能轉(zhuǎn)化成電能供給電網(wǎng)。
    抽水蓄能電站是以電力系統(tǒng)低谷電能抽水,負(fù)荷高峰發(fā)電的水電站。抽水蓄能電站設(shè)有上、下兩個水庫,利用電力系統(tǒng)用電低谷時的剩余電力,將下水庫的水抽存到上水庫中,儲存能量;到電力系統(tǒng)的高峰負(fù)荷時,再從上水庫放水發(fā)電。抽水蓄能電站是電力系統(tǒng)惟一能填谷的調(diào)峰電源。對峰谷差大、調(diào)峰能力不足的電力系統(tǒng),設(shè)置一定規(guī)模的此類電站是必要的。  當(dāng)系統(tǒng) 中電力有多余時,抽水蓄能電機(jī)作為電動機(jī)運(yùn)行,帶動 水泵(水輪機(jī))把下游的……用的一種三相凸極同步電機(jī),又稱發(fā)電電動機(jī)。 此外,由于火電廠和核電站的機(jī)組只有在其額定功率附近連續(xù)運(yùn)行,才能獲得較高的運(yùn)行效率,而電網(wǎng)的負(fù)荷卻是時刻變化的,因此電力系統(tǒng)需要水電站或抽水蓄能電站來解決這種負(fù)荷的劇烈變動。隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增大和火力發(fā)電廠與核電站的增加,抽水蓄能電站日益增多,其容量也越來越大。 
機(jī)型 
    在小型抽水蓄能電站中,抽水蓄能電機(jī)可采用同時與水輪機(jī)和水泵相聯(lián)結(jié)的形式,稱做串聯(lián)式機(jī)組。這種抽水蓄能電機(jī)和一般的同步電機(jī)沒有什么大的差別。在大型抽水蓄能電機(jī)水蓄能電站中,抽水蓄能電機(jī)往往只和一臺水力機(jī)械相聯(lián)接,稱為可逆式機(jī)組。這種水力機(jī)械在作水輪機(jī)和水泵運(yùn)行時,不但其旋轉(zhuǎn)方向不同,而且為了提高作水泵運(yùn)行時的效率,轉(zhuǎn)速應(yīng)比作水輪機(jī)時適當(dāng)提高,因此要求抽水蓄能電機(jī)不但能正反旋轉(zhuǎn),而且能根據(jù)其運(yùn)行情況相應(yīng)地改變電機(jī)的極數(shù)以改變轉(zhuǎn)速。 

變極方法 
    在同步電機(jī)中改變極數(shù),需同時改變定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的極數(shù)。改變定子繞組極數(shù)的一種辦法是在定子上放兩套單層繞組,各適用于一種極數(shù)。這種辦法接線簡單,抽水蓄能電機(jī)輔助設(shè)備少,但電機(jī)運(yùn)行時只有一套繞組工作,材料利用率較低。另一種辦法是只用一套繞組,根據(jù)變極的需要把這個繞組分成若干個線圈組,通過改變這些線圈組的接法以形成不同極數(shù)的繞組。圖中所示為一三相雙層繞組在兩種不同極數(shù)下的接線示意。采用這種方法,電機(jī)材料利用率較高,但接線比較復(fù)雜,需要用較多的切換開關(guān)。 

抽水蓄能電機(jī) 
    抽水蓄能電機(jī)轉(zhuǎn)子變極數(shù)方法較多,有簡單的成組反接方式、部分磁極線圈短接再進(jìn)行成組反接方式和大小磁極加成組反接方式等。成組反接方式辦法簡單,但磁場中諧波分量較大,且電機(jī)材料利用率也比較低。為減少諧波,提高導(dǎo)磁材料利用率,可采用部分磁極極靴寬度和勵磁磁通勢不同的所謂大小極方式。這種變極方案中氣隙磁場的諧波分量較小。 

起動方法 
    抽水蓄能電站機(jī)組的單機(jī)容量往往比較大,當(dāng)它作電動機(jī)運(yùn)行時,若采用一般同步電機(jī)的異步起動方式直接起動,對電網(wǎng)的擾動較大。通常采用同步起動方式或用專門抽水蓄能電機(jī)的起動電動機(jī)起動的辦法。起動電動機(jī)一般用繞線式轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)。其容量約為被起動主機(jī)的5~8%。其極數(shù)比主機(jī)少2~4極,以使機(jī)組有可能升速到主機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,然后并入電網(wǎng)。同步起動方法是利用同一電站的一套機(jī)組作為水輪發(fā)電機(jī),供電給另一臺待起動的電機(jī)。在這二臺電機(jī)開始起動以前先分別加上適當(dāng)?shù)膭畲,然后緩慢起動水輪發(fā)電機(jī)組,使它饋電給被起動的電動機(jī),將它也慢慢地起動起來,并與發(fā)電機(jī)進(jìn)入同步。以后在兩臺電機(jī)同步運(yùn)行的狀態(tài)下逐漸升速,直至達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后共同并入電網(wǎng)。這種起動方法附加設(shè)備少,但起動時間比較長。倘若作發(fā)電機(jī)用的那臺機(jī)組也要作電動機(jī)帶動水泵運(yùn)行,則需要另行解決它的起動問題。 

結(jié)論 
    20世紀(jì)70年代以來,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,在大型抽水蓄能電站機(jī)組的同步起動方式中,開始廣泛采用晶閘管變頻器代替同步發(fā)電機(jī)。通常把晶閘管變頻器和同步電機(jī)有機(jī)地結(jié)合,組成無換向器電動機(jī)進(jìn)行起動。這種變頻器結(jié)構(gòu)簡單,對晶閘管元件的快速性要求不高。晶閘管變頻器的容量通常只有主機(jī)的5~10%,設(shè)備價格較低,起動過程也比較快速。一個抽水蓄能電站中配備1~2套這種容量不太大的變頻裝置即可解決全部抽水蓄能機(jī)組的起動問題。 
哈電機(jī)抽水蓄能機(jī)組完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化 
    在全國“兩會”召開期間,從老工業(yè)基地黑龍江傳出捷報(bào),哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司將其獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造的6臺套江蘇溧陽抽水蓄能發(fā)電機(jī)組設(shè)備合同大單收入了囊中。 
    據(jù)專家介紹,江蘇溧陽抽水蓄能發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造,是國家的重點(diǎn)項(xiàng)目之一,在招標(biāo)過程中,哈電機(jī)以全優(yōu)的成績脫穎而出。長期以來,該項(xiàng)技術(shù)一直是從國外引進(jìn)的,并成為我國該項(xiàng)目設(shè)計(jì)、制造的瓶頸。溧陽項(xiàng)目的成功中標(biāo)與簽約,標(biāo)志著該公司在抽水蓄能項(xiàng)目上已躋身國際巨頭行列。 
    據(jù)悉,哈電機(jī)此次中標(biāo)的這6臺單機(jī)250兆瓦可逆式水輪發(fā)電電動機(jī)組,總裝機(jī)容量為1500兆瓦。 
    相關(guān)人士告訴記者,此次中標(biāo)的主要原因是哈電機(jī)提供的機(jī)組技術(shù)具有多項(xiàng)科研突破,其中的轉(zhuǎn)輪模型在北京水科院進(jìn)行投標(biāo)方同臺對比試驗(yàn)中性能優(yōu)良,解決了不利于機(jī)組并網(wǎng)的水泵水輪機(jī)“S”區(qū)的特性等問題。正是因?yàn)檫@個關(guān)鍵性的技術(shù)創(chuàng)新為哈電機(jī)在該項(xiàng)目完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,拿到此單奠定了決定性的基礎(chǔ)。 
    溧陽抽水蓄能電站位于江蘇省西南部的溧陽市境內(nèi),水輪機(jī)工況運(yùn)行最大水頭290米,額定水頭259米,最小水頭227米,機(jī)組單機(jī)容量為250兆瓦,為可逆混流式抽水蓄能機(jī)組。溧陽抽水蓄能電站供電范圍為江蘇省電力系統(tǒng),建成后的溧陽抽水蓄能電站將作為江蘇電網(wǎng)主力調(diào)峰電源之一,其任務(wù)主要是為江蘇電力系統(tǒng)提供調(diào)峰、填谷和備用容量,同時可承擔(dān)系統(tǒng)的調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù)
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