簡介
抽水蓄能電機(jī) pump storage power station,electrical machine for
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(shí)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(dòng)。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。
串聯(lián)式機(jī)組
在小型抽水蓄能電站中,抽水蓄能電機(jī)可采用同時(shí)與水輪機(jī)和水泵相聯(lián)結(jié)的形式,稱作串聯(lián)式機(jī)組。這種抽水蓄能電機(jī)與一般的同步電機(jī)無大的差別。在大型抽水蓄能電站中,抽水蓄能電機(jī)往往只和一種水力機(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(shí),不但其旋轉(zhuǎn)方向不同,而且為了提高作水泵運(yùn)行時(shí)的效率,轉(zhuǎn)速應(yīng)比作水輪機(jī)時(shí)適當(dāng)提高,因此要求抽水蓄能電機(jī)不僅能正反旋轉(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。
抽水蓄能電站機(jī)組的單機(jī)容量較大,常采用同步起動(dòng)方式或用專門的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的方法。20世紀(jì)70年代以后,開始廣泛采用晶閘管變頻器與同步電機(jī)組成的無換向器電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)。
運(yùn)轉(zhuǎn)方法
變極方法抽水蓄能電機(jī)
在同步電機(jī)中改變極數(shù),需同時(shí)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,輔助設(shè)備少,但電機(jī)運(yùn)行時(shí)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(gè)繞組分成若干個(gè)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)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(lì)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(dòng)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(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),若采用一般同步電機(jī)的異步起動(dòng)方式直接起動(dòng),對電網(wǎng)的擾動(dòng)較大。通常采用同步起動(dòng)方式或用專門的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的辦法。起動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般用繞線式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。其容量約為被起動(dòng)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(dòng)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(dòng)的電機(jī)。在這二臺電機(jī)開始起動(dòng)以前先分別加上適當(dāng)?shù)膭?lì)磁,然后緩慢起動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組,使它饋電給被起動(dòng)的電動(dòng)機(jī),將它也慢慢地起動(dòng)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(dòng)方法附加設(shè)備少,但起動(dòng)時(shí)間比較長。倘若作發(fā)電機(jī)用的那臺機(jī)組也要作電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵運(yùn)行,則需要另行解決它的起動(dòng)問題。 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(dòng)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(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)。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(jià)格較低,起動(dòng)過程也比較快速。一個(gè)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(dòng)問題。