[科普中国]-抽水蓄能机组起动方式

简介抽水蓄能机组起动方式是指将抽水蓄能机组起动至水泵工况运行的方法。近代抽水蓄能机组以可逆式为主，这种机组抽水和发电都是用同一电机和转轮，仅是旋转方向不同。机组作发电工况运行时，其起动过程与水轮发电机组一样;作抽水工况运行时，机组从静止状态起动到水泵工况需要外加起动力矩，过去有采用同轴小水轮机的水力起动方式，但由于管道布置复杂、投资高而被淘汰，现在都采用电气起动方法。为了改善起动过程、降低起动设备的容量或减轻机组及电力系统的冲击，机组起动前一般都作如下处置:

①高压油顶转子，即往推力轴承注入高压油，使转子略为顶起;当机组采用磁性推力轴承时。则往专设的磁浮力线圈通电，使转子略为提起;这样可使机组刚起动时的静摩擦转矩减少到接近零，这种措施也是大型机组在起动过程保护推力轴承所必需。

②转轮室压入空气，使转轮完全脱离水面，这样在额定转速时，机组起动负荷转矩一般可降至额定转矩的1%到5%，而当转轮室有水时，平均可达30%额定转矩。常用的起动方法有异步起动、背靠背同步起动、半同步起动、同轴小电机起动和静止变频器起动等1。

异步起动在转子绕组经电阻短接的情况下，利用转子磁极的阻尼绕组产生的异步力矩。使机组按感应电动机的原理起动并加速，待机组转速接近同步转速时加励磁，机组由同步力矩拉入同步。异步起动又分全压起动和降压起动两种方式。

（1）全压起动。利用机组的主断路器将待起动机组直接接入电网，在全电压作用下将机组起动。这种方式具有接线简单、起动力矩大、起动时间短和设备投资省等优点，但起动时冲击电流大.电力系统会产生较大的瞬时压降;电机要解决承受起动冲击电动力和阻尼绕阻发热问题，大型机组往往采用整体磁极或采用水内冷式阻尼绕组。

（2）降压起动。采取降低电压的方法将机组起动。这种方式冲击电流较小，阻尼绕组发热较轻，但相应地增加接线的复杂性，延长起动时间，增加了设备投资。降压起动方式较常用的有:

①电机回路串接电抗器降压起动。电杭器可串接在电机出线侧或中性点侧，起动时电机串接电抗器投入电网，机组便起动升速，接近额定转速时投励磁，机组被拉入同步，将电杭器短接后，便完成起动过程。

②利用主变压器△连接的低压侧对称中心抽头的半压起动。这种方式无需外加的降压设备。机组用半电压起动后，待转速接近额定值时，切半压断路器，投全压断路器，经延时，投励磁;也可以在半压升速到临近额定转速时投励磁，使机组进入同步运行，然后切半压断路器，延时投全压断路器。这种方式对电力系统冲击小，但半电压与全电压间相位差60°，要注意合全压断路器时使机组与系统电压相位基本一致。此外，还有利用定子并联.支路中的部分支路进行降压起动的1。

背靠背同步起动利用电站内或附近电站的一台可作发电机运行、而容量足够的机组将待起动为水泵工况的发电电动机组同步地拖动起来。起动前两台机组在电气上互相连接，两台机分别利用外加的励磁电源或励磁装置加上合适的励磁电流，然后发电机缓慢起动，并将电动机带动起来，两机同步升速，在转速约为80%额定转速时，励磁回路切换至机组自身的励磁装置上，发电机组的调速器投入工作，按自动准同期方式调节发电机的频率和电压，在满足同步条件时将电动机投入电力系统;其后，作拖动用的发电机解列、停机。这种起动方式对电力系统或电机都不会有什么冲击2。

半同步起动异步起动和同步起动的混合方式。作拖动用的发电机与待起动的发电电动机组可以事先在电气上互相连接，不加励磁，发电机先起动，待转速升争50%一80%额定值时加励磁。也可以在发电机升速、加励磁后才将未励磁的电动机接入。此时电动机在异步力矩作用下起动并升速，发电机则因带负荷而减速，当两机转速相接近时，电动机加励磁，然后由发电机带着电动机同步加速到额定转速。在满足同步的条件下。将电动机并入电网。其后，发电机解列并减速到50%~80%额定转速，又可着手起动另一台发电电动机组。这种方式对电力系统没有什么冲击，且由于两次起动之间发电机不需停机而缩短了电站各机组总的起动时间，机组也不需外加的励磁电源;但机组要经受起动冲击，待起动的发电电动机的阻尼绕组要发热2。

同轴小电机起动在可逆式发电电动机组轴上直接连接一台滑环式线绕转子感应电动机，转子绕组与液体变阻器相连。机组起动时，投感应电动机的电源开关，使感应电动机在液体变阻器控制下，基本上按恒定力矩将机组起动加速，当转速接近额定值时，投励磁，在满足同步条件的情况下将机组投入电网;为了同步调速的需要，感应电动机的磁极要比主机少1~2对，使其最大转速大于主机的同步转速。这种起动方式，各机组自成单元，互相间没有牵连，对电力系统冲击不大。机组由于增设了起动电机而增加了高度，有可能使主厂房加高。对高转速机组，还可能影响转动部分的稳定性1。

静止变频器起动利用晶闸管变频装置输出频率逐渐上升的交流电源将待起动的发电电动机组驱动起来。从电力系统来的工频交流电源经整流器变成直流，然后逆变器在控制装置控制下把直流变成频率从零至额定工频的交流电，从而将事先加了励磁的电机起动并加速到额定转速，然后将机组并入电力系统。这种方式对机组结构没有特殊要求，起动过程对机组和电力系统没有冲击，工作比较可靠，为近年新建的大型抽水蓄能电站广泛采用2。