抽水蓄能电站背靠背起动设备连接方法与流程

本发明涉及大型抽水蓄能电站建设领域，尤其是涉及抽水蓄能电站背靠背起动设备连接方法。

背景技术：

抽水蓄能电站区别于常规水电站的主要特点之一就是机组运行方式数量多，相应配置的电气设备数量也多。从机组运行角度区别，常规水电站运行主要分为停机和发电，运行方式的转换主要是停机转发电、发电转停机。抽水蓄能电站运行主要分为停机、发电和抽水，运行方式的转换主要是停机转发电、停机转抽水、发电转停机、抽水转停机、发电转抽水、抽水转发电等；机组抽水工况的起动也非常频繁，对其安全可靠性要求也高。同时，抽水运行方式与发电运行方式之间转换时，发电电动机机压母线需要换相，由换相隔离开关实现；背靠背起动工况原动机组与待起动机组之间母线也需要换相，由起动隔离开关实现。

目前国内、外抽水蓄能电站建设方兴未艾，抽水蓄能电站的建设步伐加快，大型抽水蓄能电站抽水工况发电电动机起动方式选择以变频器起动为主，以背靠背起动为备用起动方式较为常规。背靠背起动是在变频器起动装置故障或变频起动电源消失时，利用电站内的任意一台发电电动机作为原动机，逐个同步拖动电站内其余各台待起动机组抽水起动的一种备用起动方式。

现有技术发电电动机起动方式选择以变频器起动为主，以背靠背起动为备用起动方式的设备连接方式存在以下不足：

1、背靠背起动为备用起动方式的起动回路电气接线复杂，安全可靠性低；

2、变频器起动母线和背靠背起动母线共享利用率低，母线设备使用数量多，母线设备投资高；

3、背靠背起动为备用起动方式的起动回路电气设备数量多，设备布置要求空间大。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种抽水蓄能电站背靠背起动设备连接方法，达到抽水蓄能电站发电电动机背靠背起动设备连接清晰，可靠性高；母线设备使用数量少，设备布置要求空间减小，节约母线设备投资；同时做到操作灵活、巡视方便、便于检修与维护目的。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的抽水蓄能电站背靠背起动设备连接方法，包括设置在所述抽水蓄能电站内的多个机组单元；每个所述机组单元的背靠背起动设备均按照下述步骤连接：

第一步、在发电电动机机压的发电机断路器与换相隔离开关之间的机压母线，引接起动回路分支连接第一起动隔离开关接线端子，所述换相隔离开关位于主变压器侧接线端子与主变压器低压侧接线端子电气连接；

第二步、在所述发电电动机与所述发电机断路器之间的机压母线，引接起动回路分支连接第二起动隔离开关接线端子；

第三步、将用于机组停机的发电电动机制动开关，连接在所述第二起动隔离开关与所述发电机断路器之间，便于设备布置；

第四步、所述第一起动隔离开关出线端子与所述第二起动隔离开关出线端子之间电气连接后，再引接至共享起动母线，所述共享起动母线为变频器起动和背靠背起动方式的共用起动母线，实现起动母线共享。

本发明优点体现在以下方面：

1、抽水蓄能电站发电电动机背靠背起动，任一台机组作为原动力起动机组，可起动其余所有机组，电站机组运行方式灵活；

2、背靠背起动作为备用起动方式，与变频器主起动方式起动母线共享利用，每座大型抽水蓄能电站（以已建成投入运行的河南省宝泉抽水蓄能电站4×300mw装机为例）节约母线设备投资528万元（以装机4台机组计算:节约投资=母线单相单价×母线相数×节约母线长度=0.8万元/（m·相）×3相×220m=528万元）；同时还节约设备布置空间，节约土建投资；

3、利用发电机出口断路器作为背靠背起动工况保护起动母线和被起动机组，保障起动母线和被起动发电电动机等设备安全可靠起动运行；

4、经两组起动隔离开关将起动母线与发电机机压母线电气连接，实现起动机组与被起动机组电气回路固定换相，安全可靠性高。

附图说明

图1是本发明实施例中两个机组单元的背靠背起动设备接线图（图中表达了第一机组单元、第二机组单元所必须配置的设备，各设备均为抽水蓄能电站起动及其安全运行提供保障作用）。

图2是本发明实施例中第一机组单元的背靠背起动设备连接布置图（图中表达了第一机组单元背靠背起动设备的布置位置，起到对空间的有效利用）。

图3是本发明实施例中第一机组单元的起动隔离开关空间换相布置示意图（本图是对附图2采用三相电路的表示布置图；图中表达了原动机组与被起动机组a相与c相换相的设备空间布置关系）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1-3所示，本发明所述的抽水蓄能电站背靠背起动设备连接方法，包括设置在所述抽水蓄能电站内的第一机组单元1和第二机组单元2。

第一机组单元1的背靠背起动设备按照下述步骤连接：

第一步、在发电电动机1.1的机压母线1.2的发电机断路器1.3与换相隔离开关1.7之间，引接起动回路分支连接第一起动隔离开关1.5接线端子，换相隔离开关1.7位于主变压器接线侧端子与主变压器1.8低压侧接线端子电气连接；抽水运行方式与发电运行方式之间转换时，发电电动机机压母线1.2需要换相，由换相隔离开关1.7实现；背靠背起动工况原动机组与待起动机组之间母线也需要换相，由第二起动隔离开关1.4实现；

第二步、在所述发电电动机1.1与所述发电机断路器1.3之间的机压母线1.2引接起动回路分支连接第二起动隔离开关1.4接线端子；

第三步、将用于本单元机组停机的电气制动的发电电动机制动开关1.6，连接在所述第二起动隔离开关1.4与所述发电机断路器1.3之间，便于设备布置；

第四步、所述第一起动隔离开关1.5出线端子与所述第二起动隔离开关1.4出线端子之间电气连接后，再引接至共享起动母线3.1，所述共享起动母线3.1为变频器起动和背靠背起动方式的共用起动母线，实现起动母线共享；

第二机组单元2的背靠背起动设备按照下述步骤连接：

第一步、在发电电动机2.1的机压母线2.2的发电机断路器2.3与换相隔离开关2.7之间，引接起动回路分支连接第一起动隔离开关2.5接线端子，换相隔离开关2.7位于主变压器侧接线端子与主变压器2.8低压侧接线端子电气连接；抽水运行方式与发电运行方式之间转换时，发电电动机机压母线2.2需要换相，由换相隔离开关2.7实现；背靠背起动工况原动机组与待起动机组之间母线也需要换相，由起动隔离开关1.4实现。

第二步、在所述发电电动机2.1与所述发电机断路器2.3之间的机压母线2.2引接起动回路分支连接第二起动隔离开关2.4接线端子；

第三步、将用于本单元机组停机的电气制动的发电电动机制动开关2.6，连接在所述第二起动隔离开关2.4与所述发电机断路器2.3之间，便于设备布置；

第四步、所述第一起动隔离开关2.5出线端子与所述第二起动隔离开关2.4出线端子之间电气连接后，再引接至共享起动母线3.1，所述共享起动母线3.1为变频器起动和背靠背起动方式的共用起动母线，实现起动母线共享。

根据抽水蓄能电站规模为装机台数、单机容量、运行方式进行分析，选择发电电动机背靠背起动方式电气回路的设备型号及技术参数。

选择共用起动母线，既能满足变频起动方式电气技术参数要求，又能够满足背靠背起动方式的电气技术参数要求。

现以第一机组单元1的发电电动机1.1背靠背起动第二机组单元2的发电电动机2.1为例，进一步说明工作过程：

发电电动机1.1和发电电动机2.1均为静止状态→换相隔离开关1.7和换相隔离开关2.7断开→制动开关1.6和制动开关2.6断开→第二起动隔离开关1.4和第一起动隔离开关2.5断开→发电机断路器2.3断开→第一起动隔离开关1.5和第二起动隔离开关2.4闭合→发电机断路器1.3闭合（发电机断路器1.3起动过程具有电气保护起动回路和发电电动机2.1功能）→打开调速阀门向发电电动机1.1机组冲水，发电电动机1.1同步拖动发电电动机2.1由零转速至额定转速→按相序要求闭合换相隔离开关2.7→使用发电机断路器2.3进行同期（同期是一个专业名词，是指不同的电源并网要满足条件要求，频率、电压等条件具备，然后才可以并网合闸，类似飞机空中加油，速度、相对位置一致），闭合发电机断路器2.3，发电电动机2.1进入抽水运行方式→关闭调速阀门向发电电动机1.1机组冲水，断开发电机断路器1.3，断开第一起动隔离开关1.5和第二起动隔离开关2.4，发电电动机1.1机组停机，适时闭合制动开关1.6，直至发电电动机1.1处于静止状态。

通过以上的系列操作，发电电动机2.1为抽水运行方式，发电电动机1.1背靠背起动发电电动机2.1完成。发电电动机1.1可以继续起动抽水蓄能内其余发电电动机机组抽水运行。本发明抽水蓄能电站背靠背起动设备连接方法，可以满足抽水蓄能电站任一台发电电动机机组作为原动机组，对抽水蓄能电站内其余发电电动机机组抽水工况起动。

如图2、3所示，现以第一机组单元1中的发电机断路器1.3、第二起动隔离开关1.4、第一起动隔离开关1.5和发电电动机制动开关1.6为例，描述其换相布置的空间位置关系，达到背靠背起动设备线路连接清晰、操作灵活、安全可靠、巡视方便、便于检修与维护目的。

发电机断路器1.3、第一起动隔离开关1.5和发电电动机制动开关1.6的物理中心位于同一竖向平面；其中，第一起动隔离开关1.5和发电电动机制动开关1.6的物理中心位于同一水平面，而发电机断路器1.3位于第一起动隔离开关1.5和发电电动机制动开关1.6之间的下方位置。发电机断路器1.3重量大，落地布置最安全。

第二起动隔离开关1.4位于发电电动机制动开关1.6进线端上方的水平一侧。