抽水蓄能发电机组背靠背启动的研究应用.doc

抽水蓄能发电机组背靠背开启研究 Investigation of Back to Back Starting of Pumped Storage Hydraulic Generating Unit 摘　要：研究分析抽水蓄能发电机组背靠背开启。列举模型和现场实测结果，并和希腊一家电厂实例进行对比，分析影响该种开启关键参数，得出了该过程相关物理规律；还尤其讨论了励磁和导叶开启过程影响，和驱动电机转矩－转速特征曲线，揭示了正确选择确保开启成功关键参数方法。图6关键词：背靠背开启；水轮发电机；抽水蓄能；热系数；开启Abstract：In the present paper,the procedure of back to back starting of pumped storage hydraulic generating unit is investigated and analyzed.The results from simulation as well as from real on site measurements are presented and compared for a case study of a Greek power station.Main parameters influencing this phenomenon are analyzed,and information is given on the physical laws underlying the process.In particular,the effects of excitation and gate valve opening procedure are discussed,along with the torquespeed characteristic of the driving machine.Guidance is developed for the proper selection of the main parameters for a successful start.Key words：Back to back starting；Hydroelectric generators；Pumped storage power generation；Rotating machine thermal factor；Starting　　1　引言　　对于安装有可逆式水泵水轮机组电站来说，通常最少有一台机需要在晚上作为水泵运行；而开启水泵所广为采取方法就是同时(背靠背)开启，除此还有借助于开启电动机(小型电机机)辅助开启，依靠或不依靠辅助设备异步开启和低频开启等。过去，很多电站常常要依靠开启电动机来开启含有叠片磁极且无阻尼绕组同时电机，因为缺乏异步转矩，除低频开启外，这是唯一能够开启这种同时电机方法；小型电动机开启方法尤其适合于制动转矩较小情况，其关键缺点是连续运行轻易造成损失增加；异步开启可用于经过专门设计，转子能承受较大热应力电机上，然而，为实现这一目标，其输电系统就必需能够承受异步开启所造成电流冲击和电压骤降。　　伴随静励磁设备和变频器推广，变频器开启地位也变得很关键了。实际上，在过去20年中，变频器开启法使用已经有显著增加，并已成为拥有两台机组以上电站首选开启方法。变频开启可分为完全开启即背靠背开启和定子相互连接两台机在静止状态下开始起励两种方法；而部分变频开启只有当发电机转动以后电动机才开始起励。部分变频开启相对于背靠背开启优点是在异步开启阶段不需要单独励磁电源。　　30多年前，Canay研究了同时电机开启方法，并归纳了这些开启方法特征、优点和缺点。异步开启所采取方法符合非励磁电动机稳态转矩－转速特征，并没有考虑脉冲转矩分量，只用一近似转矩－转速特征对部分变频开启进行了研究，该种方法没有考虑发电机低速运转时出现半转速转矩凹谷；另外，转矩仅被看作是转差变频一个函数，结果过于简单。实际上，电动机转矩和转差变频和发电机转速相关，且发电机和电动机电机转矩被认为是相等，这只有在同时以后才是正确。　　利用一个微分方程组描述了一个抽水蓄能电站机组背靠背开启全过程，并对这些方程式用于希腊特撒罗斯(Thissavros)电站进行了实例模拟。将模拟结果同现场实测进行了对比，二者很一致。发电机和电动机制动功率从现场效率试验推导而出，具体模拟中考虑了启步转矩，而且，在此过程中，也曾努力去了解这一物理现象并研究其开启过程中变形、物理关系和成功率。　　2　模拟模型　　图1是两台经过升压变压器和高压输电线背靠背连接机组在进行变频开启时基础电路配置。驱动电机G由其水轮机驱动，而从动电机M水泵水轮机导叶关闭，并已排水。这两台电机