基于在泵站反向发电中变频技术的应用探索

基于在泵站反向发电中变频技术的应用探索

顾杰 杨光 范明业

南水北调东线江苏水源有限责任公司淮安分公司 江苏 淮安 223001

摘要：本文将详细介绍某泵站反向发电与变频技术的结合情况，通过专业的研究与调查，精准找出泵站反向发电前的准备情况，并提出改进并网形态、优化反向发电过程、检测试运行等多项运行步骤，从而全面提升泵站反向发电的运行水平。

关键词：变频技术；泵站反向发电；并网形态

引言：在当前的大型泵站中，反向发电属新型运行形式，在泵站内的使用较广泛，在采用反向发电形式前，需将其与变频技术高效结合，适时调整泵站中的并网模式，将该类发电的优势凸显出来，不但有效增强泵站的运行效果，还能较好地利用多项资源。

1泵站发电项目概况

为更好地探索变频技术在泵站反向发电中的应用效果，研究人员需以某泵站发电项目为例，全面阐述变频技术在泵站反向发电中的运用过程。

具体来看，该泵站发电项目处在某区域的运河上，属该地区重要的灌溉工程之一，其泵站的引水方式采用直接抽调法，并安装了4台大型立式轴流泵，其具体的设计扬程与单机流量分别在3.5m、37.5m³/s左右，额定转速在150r/min。技术人员在使用立式轴流泵的同时，还会使用立式同步电动机，其单机功率在2200kW左右，该类泵站带有一定的通航、供水、排洪等功能，在进行反向发电时选用了当前较先进的变频技术。

2泵站反向发电前的准备

2.1合理分析水资源

在开展泵站反向发电前，作业人员需进行充分准备，对水头与水资源的合理分析较为重要，通过此前的数据研究，可精准发现近2年该泵站的日平均流量有2个月的时间在60m³/s左右，有44天的日流量数超出90m³/s，超出120m³/s的为28天。影响泵站发电的主要因素为水头，在观察相关数据资料后，研究人员可探索出其日平均水位的差值在2.2m左右，其水力蕴含量处在较高水准。在完成水资源的科学分析后，相关人员经过科学判断，发现该泵站的水利发电的资源较佳，若能科学调整水资源，可明显增加其发电年利用率。

2.2精准挑选应用设备

一方面，在开展正式的泵站发电前，相关人员应精准挑选具体的应用设备。针对水泵机组内部的倒转性能来说，其运行结果与电机冷却条件、轴承润滑等项目会产生紧密关联，在该类器械的生产之初，就已详细考量电机冷却与轴承润滑效果，而在电机反向发电期间，由于其效率较低、水位差小，与抽水功率相比，其实际运行功率的数值极小，该电机生成的热量也会急速缩减，也就是说无论是反向发电还是正向发电，都不会给机组的润滑与散热带去过多影响^[1]。

另一方面，为了探索水泵机组内部的倒转速度，在该类器械进行倒转时，相关人员应及时观察其速度，确保该速度超出同步电机工频内的额定转速，在达到该类标准后可利用同步电机来完成电网的能量输出。在进行泵站反向发电的模拟试验时，需及时找出叶片角度与转速间的关系，在该类关系的影响下挑选出合适的发电器械。

2.3选择发电形态

当前较流行的发电形态有电子变频法与机械变频法，在进行泵站反向发电试验期间，当其采用电子变频法时，该方式会利用电子变频器将发电过程中的低频电转变成工频，继而完成与网络的连接。在应用电子变频法时，由于该类设备的系统较复杂且造价较高，给泵站的日常管理带去了极高的难度。针对机械变频法而言，其主要依照水泵机组的倒转转速，水泵设备为变频机组，相关人员要将水泵机组中的低频率交流电放置到同步电动机内，而同步电动机的运行频率要保持在30Hz左右，通过与高频率的同步发电机相连来完成网络连接。在目前泵站的反向发电中，相关人员多采用机械变频法，并利用该方式中的变频技术来改进泵站的发电效果。

3变频技术在泵站反向发电中的实际运用

3.1挑选并网形式

在开展泵站反向发电前，技术人员需明确并网方式。在探索某泵站发电状态时，相关人员发现其多利用抽真空的形式来强化虹吸管内的真空效果，通过水流倒流来完成机组倒转，在形成真空以后，会较难控制水泵倒转转速，在没有任何调速装置的情况下，很难与相关网络连接。在了解该类情况后，相关人员开展了与水泵机组相关的倒转试验，透过其结果来精准控制其倒转速度。比如，在探索启动电流与转速间的关系时，相关人员对0、9、18、27与36r/min^-1的启动电流实行了详尽考察，具体数值如表1所示。

表 1 启动电流与转速的关系

透过表1中的数据，研究人员可精准发现转速与启动电流的关系，即当转速增加时，启动电流的数值有所减低，反之亦然，因而需挑选出适宜的并网方式，并利用变频技术来增强反向发电效果。

3.2优化反向发电过程

首先，技术人员应及时启动电机，利用对泵站电机的管控来调整其额定转速，使该转速值与同步电机的内部数值相似，其转速需保持在587r/min左右。同时，在完成电机的启动后，还需及时调试电动机，并进行电动机的运行准备。为了增进变频发电机的内部性能与电能，需及时检查变频发电机的高压开关。其次，相关人员需将变频发电机放置到励磁中，让该发电机与同步电动机的运行状态相符，在其运行稳定后，需将变频电动机的励磁放置到变频发电机中，保持该电动机的发电状态^[2]。在改进变频电动机内的抗冲击水平时，相关人员需适时调整该电动机的具体电压值，使其保持在3.9kV左右。相关人员需适时抽取水泵机组内的水流道真空，当该机组的倒转转速在85-86r/min之间时，需合并其高压开关，完成自动投励。最后，基于该该泵站反向发电的机组较多，在实际运行期间，相关人员应依照正确的顺序来完成水泵机组的变频输出，该类变频电动机的运行状态也由此前的发电机转化成电动机状态，将相关电能顺利传输到电网中。

3.3试运行检测

其一，在开展泵站反向发电的试运行时，相关人员需试运行该装置中的变频机组。具体来看，试运行泵站发电的目标是想更好地掌控发电机并网期间遭受的冲击电流，在进行水泵电机的检测时应连接3.6kW的网络来检测冲击电流值。为确保该项试验的公平性，相关人员可借助3次测试并提取平均数的方式来获取冲击电流，该次试验中的冲击电流多处在650-800A之间，通过合理观察后，该类泵站可有效抵御相关电流的冲击。其二，在试运行泵站反向发电时，相关人员及时调整了水泵电机的内部转速，使其转速保持在90r/min左右，在自动投放励磁后，可适时计算该泵站机组内部的运行参数，在确保其参数处在合理范围内后，才能将泵站投入到具体的反向发电中。

3.4分析经济效益

在完成泵站反向发电的试运行后，项目管理人员科学检测了发电过程中的各项环节，确保反向发电的整体质量。在探索该类泵站形成的经济效益时，相关人员可发现，在应用该类形式发电后，1年的时间其发电量已高大4000万kW，在扣除相关投资改造的成本后可看出其获取了极高的经济效益，仅用几个月就收回了此前的投资，并完善了泵站的利用价值，强化其应用效果。

总结：综上所述，大型泵站的附近多带有水资源，在使用变频技术期间，相关人员需将该技术放置到泵站反向发电中，利用其反向运行来全面提升其运用水准，帮助相关企业获取更高的经济利润，提升该类泵站的服务价值。

参考文献：

[1]李太民,王业宇,吉庆伟,等.大型立式轴流泵变频反向发电压力脉动特性分析[J].江苏水利,2019(07):69-72.

[2]徐斌,徐文奕,殷允涛.南水北调刘老涧二站反向发电实践[J].江苏水利,2019(04):59-62.