刘 佳，马 欢

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台317200）

0 引言

桐柏抽水蓄能电站位于佛宗道源、风景秀丽的天台山境内，靠近华东500 kV电网负荷中心，在华东电网主要担负调峰、填谷、调频、调相和事故备用等多种任务。桐柏抽水蓄能电站装设了4台300 MW可逆式水泵水轮发电机，主要有停机、发电、发电调相、抽水、抽水调相5种稳定运行工况。

抽水蓄能电站利用可以兼具水泵和水轮机2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下水库的水抽到上水库贮存起来，在电力负荷出现高峰时（下午及晚间）作水轮机运行，将水放下来发电。抽水蓄能电站可以按照计划发电，在电网中承担峰荷或腰荷，而其更大的作用是在电网中担负不定时的调峰和调频任务。另外，抽水蓄能机组也可以担负调相任务，在事故备用（包括旋转备用）方面更具有优势。

抽水蓄能电站蓄能机组是电力系统中最具灵活性的调节设备，要求能最快地从一种工况转入另一种工况，抽水蓄能电站在进行抽水工况之前，为了更可靠运行，一般都将机组开至抽水调相工况之后再转至抽水工况运行，在停机至抽水调相工况过程中，需要进行充气压水。

1 调相压水系统的组成

调相压水系统由压缩空气气机、尾水管水位浮子测量装置系统、调相压气罐系统、压水阀门系统以及其流程转换控制系统、蜗壳泄压阀门等组成，其组成系统见图1。

图1 压水系统的组成

桐柏电站抽水蓄能机组水泵水轮机及其主要辅助设备为奥地利VATECH公司提供，水泵水轮机额定轴出力为306 MW，额定净水头244.0 m，额定转速为300 r/min，本机组调相压气气源采用高压气系统，额定气压为8.0 MPa，每台机组配置2个串联的调相高压气罐。机组调相压水及回水阀门组包括主压水阀、补气压水阀，尾水管水位测量装置布置于尾水锥管室，水位传感器为压差式传感器，直接向监控系统输出模拟量，由监控系统根据模拟量设定开关压水阀门。

2 桐柏电站抽水蓄能机组调相压水的启动流程

2.1 调相压水顺控流程

调相压水预条件：迷宫冷却水阀打开，导叶全关，蜗壳排气阀关闭，转轮排气阀关闭。

预条件满足后进行以下步骤：

步序一：打开调相压水进气阀，阀门全开后15 s复归开阀令。

步序二：关闭调相压水进气阀，阀门全关后1 s复归关阀令。

步序三：再次打开调相压水进气阀（反馈未收到下面尾水管信号，满足再次开阀条件，命令已发出），“尾水管水位太高&高否”或“尾水管水位低”或“尾水管水位太低”动作后1 s复归开阀令；只要尾水管水位反馈收到后，第3步执行完毕，立即执行第4步关阀，同时延时1 s复归开阀命令。

步序四：关闭调相压水进气阀，阀门全关后复归关阀令。

步序五：以上4步完成后，如果球阀全关、球阀旁通阀已全关，开启蜗壳泄压阀，阀门全开后复归开阀令。

压水流程子程序共分为五步，其中任意一步发生超时报警或者预条件丢失都将触发压水失败报警信号。

2.2 调相压水顺控流程详解

机组在调相压水过程中，当机组转速＞10%Nr，且同时收到上下迷宫冷却水阀打开、导叶全关、蜗壳排气阀全关、转轮室排气阀全关信号时，调相压水阀打开15 s进行压水，若此时尾水管水位未达到停止压水高程（尾水管水位高和太高浮子均复归或者尾水管水位低或太低浮子动作），间隔1 s后调相压水阀再次打开进行压水，直到压水至尾水管水位低于停止压水高程后延时1 s自动关闭（在随后的压水保持过程中不再开启），随后在收到球阀全关、球阀工作旁通阀全关信号后开启蜗壳泄压阀，标志着机组压水成功，进入到压水保持阶段。

在压水保持的情况下，尾水管水位高或者太高动作，调相压水补气阀会立刻打开。而关闭的前提条件是：（1）在压水保持的情况下，尾水管水位低，延时60 s补气阀关闭；（2）在压水保持的情况下，尾水管水位太低动作，补气阀立刻关闭；（3）压水保持成功1 s内，补气阀不会打开；（4）在发电调相转发电、发电调相转停机、抽水调相转抽水、抽水调相转停机流程中，调相压水补气阀会关闭。

3 调相压水过程出现的问题及处理

3.1 步序三逻辑优化

机抽水调相开机过程中执行压水流程时，偶发充气压水阀在短时间内开关2次的情况。机组在调相压水过程中，充气压水阀打开15 s压水之后，尾水管水位低已经动作，由于尾水管水位太低信号传输延时，导致已经收到充气压水阀关闭位置，却未收到尾水管太低信号，出现步序三条件未满足再开启一次充气压水阀，在充气压水阀再次开启1 s左右，收到了尾水管太低信号，立即关闭充气压水阀，从而产生充气压水阀短时间内开关2次情况。

为避免主压水阀的频繁开关，保证压水流程的正常执行，压水流程步序三的开主压水阀步序命令增加2 s延时（详见图2）。

图2 步序三主压水阀步序命令增加2 s延时

3.2 步序五逻辑优化

在执行压水逻辑过程中，当出现压水步序三的发令时间与反馈收到时间过短（0.1～0.6 s），导致充气压水阀实际位置未动作开到位的情况下即直接将压水流程走到步序五。在执行步序五的过程中发充气压水阀实际位置动作至中间态的信号，导致步序四反馈不满足，即步序五的预条件丢失，从而产生调相压水失败报警信号。

为避免在执行压水步序五的过程中，因预条件信号抖动导致压水失败，现在压水步序五的预条件中增加2 s的下降延时（详见图3）。

3.3 压水保持阶段逻辑优化

在压水保持的情况下，尾水管水位高动作，调相压水补气阀故障未打开，导致尾水水位持续上升，将会导致机组溅水功率保护动作。为提高机组抽水调相启动成功率，对压水保持阶段主压水阀动作逻辑进行优化：压水保持过程中，当有压水补气阀开命令且尾水水位高和太高同时动作后，延时2 s打开充气压水阀；压水保持过程中，当尾水水位低动作延时2 s或尾水水位太低动作时或发生压水流程转换时均会动作关充气压水阀（详见图4）。

图3 步序五预条件增加2 s下降沿延时

图4 增加压水保持过程开充气压水阀逻辑

4 结论

调相压水是调相开机最薄弱环节，通过对调相压水的分析，找到根本原因所在，多次结合实际运行情况对调相压水的顺控流程进行优化，问题得到根本解决，对抽水调相成功率提供有力保障，优化的过程可供其他抽水蓄能电站借鉴。