抽水蓄能電機(jī)是一種三相凸極同步電機(jī)，又稱發(fā)電電動(dòng)機(jī)。在電力系統(tǒng)中可用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)負(fù)荷。當(dāng)系統(tǒng)中電力有多余時(shí)，抽水蓄能電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)水泵（水輪機(jī)）把下游的水抽入水庫，將電能轉(zhuǎn)換成水的位能儲(chǔ)存起來。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)高峰負(fù)荷時(shí)，則水庫放水，由水輪機(jī)帶動(dòng)抽水蓄能電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，把水庫中水的位能轉(zhuǎn)化成電能供給電網(wǎng)。

中文名

抽水蓄能電機(jī)

簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)單，但磁場(chǎng)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(shì)不同的所謂大小極方式。這種變極方案中氣隙磁場(chǎng)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(duì)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(tái)待起動(dòng)的電機(jī)。在這二臺(tái)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(tái)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(zhǎng)。倘若作發(fā)電機(jī)用的那臺(tái)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(jiǎn)單，對(duì)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。