抽水蓄能发电机出口设备基础知识

浅谈抽水蓄能电站发电电动机的特点与选型[摘要]在社会经济高速发展的背景下，各行各业的用电需求也在不断增加。

而抽水蓄能电站具有运行方式灵活多样、成果见效快等优势被广泛应用到电力资源供应中，为居民于工业用电需求提供了良好的保障。

但在具体实践过程中需要根据抽水蓄能电站发电机的特点做好相应的选型工作，才能保证抽水蓄能电站稳健运行。

基于此，本文概述了抽水蓄能发电站发电电动机相关内容，分析了发电电动机的特点及抽水蓄能电站发电电动机选型设计参数。

[关键词]抽水；蓄能电站；发电机；特点与选型抽水蓄能电站是一种特殊的电源涉及到诸多工况，在实际运行过程中方式灵活多样，且具有较快的反应速度等优势，近年来在我国已经取得了一定的发展规模。

抽水蓄能机组在整个蓄能电站中发挥了至关重要的作用，相比于常规水轮发电机组在结构形式于设计发面都较为复杂，我国在此方面的研究起步相对较晚，特别是在关键技术与零件方面主要依赖向国外进口，需要获得在此方面技术领先国家的支持。

我国在相关设计、制造、调试运行方面的经验有待进一步累积与提升。

因此有必要对抽水蓄能电站发电机的特点进行分析，探究如何根据具体的特点做好选型工作，为日后抽水蓄能电站提供参考。

1.抽水蓄能电站电动机相关内容概述1.抽水蓄能电站工作原理抽水蓄能发电站的运行原理是在电力负荷低谷时，电能发挥作用将水抽到上水库，在电力负荷高峰状期间时将水放到下水库，通过这样的方式实现发电。

此种发电方式不仅缓解了电网系统的压力，保证了电网系统的稳定了，还有效提升电放的综合利用效率，相比于传统的电站运行模式，抽水蓄能电站的在使用周期、使用寿命、装机容量、运行稳定性、经济效益方面都有显著的优势。

同时此种储能装置对促进智能电网发展起到了重要的支撑作用。

（二）抽水蓄能电站类型多样当前抽水蓄能电站已经从原有只侧重电负荷中心的阶段发展为综合能源基地、送出与落地端多方协同发展的形式下。

常规的抽水蓄能电站以是否具备天然径流为标准划分为纯抽水蓄能电站与混合式抽水蓄能电站，根据水库的调节情况划分为日、周、季调节抽水蓄能电站。

水力发电原理及水电站概况本课程主要内容为介绍水力发电的基本原理，以及概述性地介绍水电站各组成系统的设备的类型、作用。

主要是让读者从总体上了解水电站是如何实现水能转化为电能？实现这个过程需要哪些设备的支撑？这些设备的具体分工是如何的？由于本课程为总体性概述，因此对于具体设备的工作原理和内部结构则不作具体性的阐述，若读者对这些问题感兴趣，可以参考其他水力专业性书籍。

一.水力发电基本原理及水电站在电力系统中的工作方式1.水力发电基本原理水力发电过程其实就是一个能量转换的过程。

通过在天然的河流上，修建水工建筑物，集中水头，然后通过引水道将高位的水引导到低位置的水轮机，使水能转变为旋转机械能，带动与水轮机同轴的发电机发电，从而实现从水能到电能的转换。

发电机发出的电再通过输电线路送往用户，形成整个水力发电到用电的过程。

如图1-1所示，高处水库中的水体具有较大的势能，当水体经由压力管道流进安装在水电站厂房内的水轮机而排至水电站的下游时，水流带动水轮机的转轮旋转，使得水动能转变为旋转的机械能，水轮机带动同轴的发电机转子切割磁力线，在发电机的定子绕组上产生感应电动势，当定子绕组与外电路接通时，发电机就向外供电了。

如此，水轮机的选择机械能就通过发电机转变为电能。

2. 水电站的出力和发电量的计算水电站在某时刻输出的功率，称为水电站在该时刻的出力。

水电站的理论出力公式如下：)(81.9kW QH gQH t gVH P g g g t ===ρρ 上式中的Q 为水轮机的引用流量，H g 为水电站上、下游的高程差，称为水电站的毛水头。

水电站的实际出力公式如下：)(81.9)(81.9kW KQH QH h H Q P g ==∆-=ηη上式中H 称为水轮机的工作水头，△h 为水头损失；η为水轮发电机组的总效率；K=水电站的出力系数，对于大中型水电站，K 值可取为8.0～8.5，对于小型水电站，K 值一般取为6.5～8.0。

1.抽水蓄能电站的概念和基本原理抽水蓄能电站：具有上、下水库，利用电力系统多余的电能，把下水库的水抽到上水库内，以位能的形式蓄能，需要时再从上水库放水至下水库进行发电的水电站。

抽水蓄能电站的运行原理是利用可以兼具水泵和水轮机两种工作方式的蓄能机组，在电力负荷出现低谷时（夜间）做水泵运行，用基荷火电机组发出的多余电能将上水库的水抽到上水库存储起来，在电力负荷出现高峰（下午及晚间）做水轮机运行，将水放下来发电。

基本原理：电能转换原理2.抽水蓄能电站的开发方式和类型并说明其特点分类：可按开发方式、厂房内机组组成与作用、水库座数和位置、发电厂房形式、水头高低及水库调节周期分类按电站有无天然径流分：纯抽水蓄能、混合式抽水蓄能、调水式抽水蓄能电站按水库调节性能分：日调节、周调节、季调节、年调节按水头分：低水头、中水头、高水头按布置特点分：地面式、地下式和半地下式按站内安装的抽水蓄能机组类型分：四机式、三机式、可逆式、多级可逆式按布置特点分：首部式、中部式、尾部式水库座数和位置：两库式、三库式、地下下池式。

//纯抽水蓄能电站：专为电网调节修建的，与径流发电无关。

其上池没有水源或天然水流量很小，需将水由下池抽到上池储存，用于电力系统负荷处于高峰时发电。

水在上池、下池循环使用，抽水和发电的水量基本相等。

流量和历时按电力系统调峰填谷的需要来确定。

混合式抽水蓄能电站，其上水库有一定的天然水流量，下水库按抽水蓄能需要的容积在河道下游修建。

调水式抽水蓄能电站：①下水库有天然径流来源，上水库没有天然径流来源。

②调峰发电量往往大于填谷的耗电量。

如中国湖南省慈利县慈利跨流域抽水蓄能工程分置式（四机式）抽水蓄能电站。

水轮发电机组与电动机带动的水泵机组分开，而输水系统与输、变电系统共有。

特点：造价高、厂房大、水泵及水轮机效率高。

串联式（三机式）抽水蓄能电站。

水泵、水轮机共用一台发电电动机，水泵、水轮机、发电电动机三者共置在一根轴上。

发电机出口设备基础知识培训一、发电机概述发电机是一种将机械能转化为电能的装置，广泛应用于工业、农业、商业和家庭等各个领域。

发电机市场需求不断增长，出口设备也成为重要的经济支柱。

本次培训将介绍发电机出口设备的基础知识。

二、发电机类型1. 燃油发电机：燃油发电机主要使用柴油、汽油作为燃料，适用于远离城市电网的地方，可提供持续稳定的电力供应。

2. 柴油发电机组：柴油发电机组广泛应用于建筑、工业、农业等领域，优点是功率大、稳定可靠、使用寿命长。

3. 汽油发电机组：汽油发电机组通常用于家庭备用电源，小巧便携，便于携带和使用。

4. 天然气发电机组：天然气发电机组使用天然气作为燃料，环保节能，适用于工业和商业领域。

5. 柴油发电机：柴油发电机主要应用于建筑工地、远程地区和基础设施等场所，具有强大的功率输出能力。

三、发电机的工作原理发电机的工作原理是通过旋转磁场在线圈上产生电压并输出电能。

当发电机的转子旋转时，由励磁器产生的磁场在线圈上产生电压。

通过输出端子将电能输出给负载设备。

四、发电机的组成部分1. 发动机：发电机的发动机负责提供机械能，包括燃油发动机、柴油发动机等。

2. 励磁器：励磁器是发电机的关键组成部分，它负责产生磁场，激励转子产生电压。

3. 定子：定子是发电机的固定部分，上面的线圈会受到磁场的作用而产生电压。

4. 转子：转子是发电机的旋转部分，通过旋转产生旋转磁场。

5. 整流器：整流器将交流电转化为直流电，用于给输出设备供电。

五、发电机的额定功率和功率因素1. 额定功率：发电机的额定功率是指发电机在额定条件下能够连续输出的功率。

通常以千瓦（KW）为单位。

2. 功率因素：功率因素是描述发电机输出电能质量的重要指标，通常表示为功率因数（PF）。

功率因素的数值在0到1之间，数值越接近1，电能质量越好。

六、发电机的常见故障及解决方法1. 发电机无输出：a. 检查发电机是否连接良好。

b. 检查发动机的燃料供应是否正常。

水轮发电机组复习资料一、判断题1、球阀与蝴蝶阀相比较，尺寸小、重量轻、关闭严密、造价便宜。

( ³ )2、三绕组变压器差动保护范围是三侧断路器以内。

( ³ )3、变压器铁芯中的磁通是传递能量的桥梁。

( √ )4、变压器调压方式分为有载调压和无载调压。

( √ )5、电阻表精度越高，则内阻越小。

( √ )6、绝缘材料的绝缘电阻值与湿度有关，与温度无关。

( ³ )7、准同期并列的条件是：相位、频率相同，相序一致。

( ³ )8、线路全阻抗距离保护在母线侧相间短路时保护会启动。

( √ )9、二次设备包括继电保护、自动装置、直流电源装置。

( ³ )10、在一回路中，电流i＝I m sin(ωt－75°)，电压u＝U m sin(ωt＋285°)，故电流与电压之间相位差正好为360°。

( √ )11、如果励磁回路接触不良，就会出现转子一点接地信号。

( ³ )12、对负序分量滤过器，当通入正序和零序时，滤过器无输出。

( √ )13、异步电动机的转差率是指同步转数与转子转速之差。

( ³ )14、装在灭弧室的油，只用来作灭弧用，可以不要求其有绝缘性能。

( ³ )15、发电机失磁系指发电机在运行过程中失去励磁电流而使转子磁场消失。

( √ )16、频率变动范围不超过±0.5Hz时，发电机可按额定容量运行。

( √ )17、计算机的输入、输出通道又称过程通道。

( √ )18、把模拟量转换成数字量称D／A转换。

( ³ )19、输电线路高频保护的耦合电容器作用是构成高频信号通道，阻止高压工频电流进入弱电系统。

(√ )20、日调节水电站在洪水期一般担任系统的调峰任务。

( ³ )21、三极管有两个PN结，二极管有一个PN结，因此能用两个二极管组成一个两PN结的三极管( ³ )22、倍压电路主要是利用一个电容器所充得的电压和电源电压叠加后，再给另一个电容器充电，而使后一个电容器得到的电压是电源电压的二倍，依次类推，可以获得二倍、三倍…等许多倍电压。

宁蓄电站运行部学习班培训资料宁蓄电站水泵水轮机根据本电站的条件及这一水头段机型,采用单级、单速、混流可逆式水泵水轮机。

水泵水轮机及附属设备由瑞士苏尔寿爱雪维斯(SEWZ)设计、制造和配套供应。

一水泵水轮机主要参数:转轮直径: 2248 mm转轮叶片数: 9最大毛水头: 271 m最小毛水头: 240 m极端运行最小毛水头: 236.6 m额定水头: 240 m额定流量: 19.6 m3/s额定转速: 600 r/min额定出力: 41.5 MW瞬态飞逸转速: 885 r/min稳态飞逸转速: 830 r/min吸出高度: -23 m水轮机工况最优比转速: 90.3 mkw水泵工况最优比转速: 144.6 mkw机组俯视旋转方向:水轮机工况逆时针方向;水泵工况顺时针方向最大轴向水推力: 113t(包括所有转动部分的重量)二水泵水轮机主要结构特征第1页共9页1总体布臵形式1.1 水泵水轮机型式为立轴、单级、混流可逆式水泵水轮机,水轮机轴通过中间轴与发电电动机连接。

1.2 和常规水轮机类似,本电站水泵水轮机也是由可拆卸部件既转轮、主轴、水导轴承、轴承支座、顶盖、导水叶、导水叶操作机构、接力器、主轴密封装臵和预埋部件既蜗壳、座环/底环、尾水管、机坑里衬等组成。

其中可拆卸部件可利用厂房内起吊设备及机坑内起吊设备通过水轮机机坑旁侧通道进行拆卸,既能实现“中拆”方式。

下面将介绍上述各组成部件的构造、作用、工作原理、参数、安全监测装臵等内容:2.1 转轮我厂水泵水轮机是立轴、单级、混流可逆式。

它是水能转变为机械能又是将机械能转变为水能的部件。

其主要尺寸材料如下:转轮直径: 2248mm材料: A743CrCA6NM叶片数: 9片水轮机工况转向:逆时针方向重量: 5.25吨上迷宫环间隙: 0.8 mm下迷宫环间隙: 0.8 mm转轮采用不锈钢铸焊结构,另外在转轮的上冠和下环设有止漏环,止漏环采用与转轮一同整体铸造的结构,转轮拆装用厂家提供的专用工具。

储能行业基础知识一、储能的定义与意义储能是通过介质或设备把能量存储起来，在需要时再释放出来的过程，是一种电网供需平衡技术。

传统“刚性”电力系统电能“源—荷”瞬时动态平衡的法则越来越难以为继，未来电力系统必须具备足够的“柔性”以适应高比例可再生能源的新常态。

在这一转变过程中，储能因其具有将电能的生产和消费从时间和空间上分隔开来的能力，成为未来高比例可再生能源电力系统的关键支撑技术之一。

新能源在电力系统中的占比低于20%时，现有的调峰电厂（燃气、水力发电厂）可应付间歇性新能源供电波动；但大于这个比例时，就需要用到供需平衡技术，包括储能、需求侧管理、电网互联。

储能可很好地解决可再生能源引入的挑战，因此在新型电力系统中具有重要地位。

一方面，可解决风光出力高峰与负荷高峰错配的难题，通过削峰填谷，增加谷负荷以促进可再生能源的消纳，减少峰负荷以延缓容量投资需求。

另一方面，可解决风光出力随机性和波动性带来的频率稳定难题，尤其是电化学等响应速度较快的新型储能，能提供调频服务提高电网可靠性。

二、储能技术的分类储能技术主要分为：热储能、电储能、氢储能三大类，其中电储能技术又可进一步划分为：1）电化学储能；2）电磁储能；3）机械储能。

电化学储能包括：锂离子电池、铅蓄电池、钠硫电池、液流电池。

电磁储能包括：超级电容、超导存储等。

机械能储能包括：水力发电、抽水蓄能、固体重力储能，以及通过高速旋转的飞轮的动能储能的飞轮储能、压缩空气储能。

热储能包括：熔融盐储能和储冷。

机械储能的基本原理是电网低谷时利用过剩电力，将作为液态能量媒介的水从低标高的水库抽到高标高的水库，电网峰荷时高标高的水库中的水回流岛下水库，推动水轮发电机发电。

氢储能或合成天然气储能是指利用氢或合成天然气作为二次能源的载体。

利用待弃掉的风电制氢，通过电解水将水分解为氢气和氧气，从而获得氢。

以后可直接用氢作为能量的载体，再将氢与二氧化碳反应成为合成天然气（甲烷），以合成天然气作为另一种二次能量载体。

抽水蓄能电站机电设备安装及检修摘要：抽水蓄能电站不仅具有优化电源结构的特点，还能有效保障电力系统安全稳定性，极大地提高电网供电质量，保障供电安全性。

其中机电设备作为抽水蓄能电站必不可少的组成部分，其设备完整性将直接影响到电站生产过程的稳定。

抽水蓄能电站安装了几台发电机组，机电设备的数量较多，进一步加大了抽水蓄能电站的管理难度。

关键词：抽水蓄能；电站；机电设备1 机电设备安装特点1.1 蓄能机组转轮尺寸大于水轮机在对水泵水轮机进行安装时，需要结合水泵工况中存在的气蚀特性来进行科学判断，其主要原因是因为水泵水机在正常运转的过程中，很容易在水泵工况中出现气蚀。

当水泵水轮机进行抽水工作时，顶盖中所具有的压力要大于发电工况，由此可以看出，顶盖的强度与刚度都比较大。

此外，当水泵工况运转时，为有效减小动水阻力矩，水泵水轮机在启动之前，就必须要做好相应准备工作。

首先通过压缩空气的方法，将轮转工作区域内的水流进行加压，一直压到轮转下方为止，接着再把转轮加以转动，利用抽水调相工况（CP）转泵工况（P）过程将回水排气，让转轮中的水面得到上升，最后待转轮室形成完整的水压后，再把导叶打开，以此来进入抽水工况。

1.2 对机组结构要求高当抽水蓄能机组在工作过程中，一定要严格根据水泵工况情况，来确定吸出的高度，一般情况下，抽水蓄能发电机组进水程度比较深，在工作中密封所受到的尾水压力也相当大，在对发电机组主轴封闭时，还往往会发生大量渗漏的状况。

从中可发现抽水蓄能电站设备在部分制造和装配的过程中，对机组结构的要求也相当高。

针对发电电动机的推力轴承结构而言，和一般常规机组相比有很多区别，它不但要求机组结构要产生双向转动、增减的载荷要迅速，还必须要求发电机工作要频繁，这样才可以更好地保证发电电动机安全工作。

另外，在蓄水动力发电厂设备安装中，还要充分保证水泵水轮机导水机构和球阀密封的稳定性，其原因主要在于大量的水渗漏会导致水泵工况出现故障，从而产生很大的不稳定因素的水阻力距。

３３第４３卷　第Ｓ１期２０２０年１２月Ｖｏｌ．４３　Ｎｏ．Ｓ１Ｄｅｃ．２０２０水 电 站 机 电 技 术Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　＆　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ发电机出口断路器未合闸原因分析及处理（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北　唐山　０６４３００）刘朝阳，李建光摘 要：该厂为抽水蓄能电厂，发电机出口断路器采用通用电气电网工程（上海）有限公司产品，型号为FKG2S, 灭弧介质为SF 6。

在抽水启动过程中，发电机断路器合闸不成功，机组启动失败，通过分析，得出此次故障为控制回路故障造成。

关键词：合闸不成功；13.8 kV ；断路器中图分类号：TM407 文献标识码：B 文章编号：1672-5387(2020)S1-0033-03ＤＯＩ：10.13599/ki.11-5130.2020.S1.014０ 引言潘家口电厂共有３台９０ＭＷ发电机组，发电机出口断路器采用通用电气电网工程（上海）有限公司产品，型号为ＦＫＧ２Ｓ。

灭弧介质为ＳＦ６，此次故障为断路器未能正常合闸，此文详细介绍故障排查过程，包括发电机断路器本体检查、控制回路检查等，最终确定监控开出“ＦＭＫ合闸、机组转速＞８５　ＤＩ２０％”信号线与换极换相盘４ＰＷＰＣ端子接触不良，造成发电机出口断路器合闸不成功。

１ 现象描述２０１９年０２月１２日００：２１：２２，４号机组１４２．８　ｒ／ｍｉｎ抽水启动过程中，监控系统收到８５％转速令后，延时２００　ｓ，４号机组０４ＤＬ开关未合闸，监控系统发出“报警：４号机组断路器０４ＤＬ未合闸，转停机”信号，机组转停机。

机组停机后现地检查发电机出口断路器确实在分闸位置，停机后检查发电机、水轮机组各部未见异常。

监控系统记录信号动作时间如下：　２０１９－０２－１２ ００：１５：００．０００ ４号机组１４２．８　ｒ／ｍｉｎ抽水操作；２０１９－０２－１２ ００：１８：０１．０００ ４号机组转速大于８５％；２０１９－０２－１２ ００：２１：２２．０００ 报警：４号机组断路器０４ＤＬ未合闸，转停机；２０１９－０２－１２ ００：３２：２３．０００ ４号机组停机操作成功。