关于抽水蓄能机组成套开关设备的研究

2022-11-15 09:57 顾立立

在光伏等新能源生长历程中，储能一直是待续突破的重大课题。而目前较为成熟的储能方法则是抽水蓄能。而这其中，起到要害的即是抽水蓄能机组成套开关设备。

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抽水蓄能电站具有调峰、调频、调相、储能、系统备用和黑启动等多种功效，是目今技术最成熟、全生命周期减排效果最好、且具备大规�？⒌闹饕骼淼缭�，与风电、光电、核电等能源系统配合效果较好。近年来，随着海内风电、光电等新型能源系统的快速生长，给抽水蓄能电站的生长带来了契机，同时随着抽水蓄能电站在全国规模的大规模建设，为国家“双碳”目标的实现涤讪了坚实的基础。

抽水蓄能电站机组成套开关设备包括发电机断路器、启动开关、拖动开关、电气制动开关、相序转换开关、启动母线分段隔离开关等。海内抽水蓄能电站所用开关设备恒久以来都是接纳进口设备，由此带来采购周期长、采购价格高、售后效劳不实时等问题，为解决这些问题，亟需研制抽水蓄能用的国产机组成套开关设备其中，抽水蓄能机组成套开关设备作为焦点设备，担负着抽水发电两种功效，因此相较于通例水电站所用的开关设备，抽水蓄能电站所用的开关设备对电气及机械性能、可靠性、使用寿命等提出了更高要求。

抽水蓄能机组成套开关设备为多种开关的组合成套装置，由于其适用工况庞大，对设备的技术要求高，目前外洋只有ABB、AE Power、GE和Siemens等几家公司能够生产抽水蓄能机组用的相关开关设备。其中，ABB抽水蓄能用的发电机断路器接纳集成启动开关和拖动开关安排方法，断路器以SF6作为绝缘和灭弧介质，启动和拖动开关以空气作为绝缘介质。相序转换开关接纳三相五极结构，上下两侧安排。电气制动开关以发电机断路器作为替代。目前，ABB还无法提供启动母线分段隔离开关。而日本AEPower公司的发电机断路器与启动开关、拖动开关接纳分体式安排结构，启动开关与拖动开关安排在IPB分支母线上。这种安排方法占地面积较大，需要单独为启动开关与拖动开关设置底架。至于美国GE和德国西门子，海内抽水蓄能电站使用较少，并且都不可提供启动母线分线隔离开关。

而海内发电机出口断路器计划则主要真空和SF6两种，并各有优劣势。真空发电机断路器受自身技术及结构特点制约，性能指标提升空间受限，目前额定电流做到6300A，额定短路开断电流做到80kA，只适用于100MW以下容量机组。壹定发集团研究院正在积极探索能够满足大机组容量需求，并且无SF6污染的可替代计划。

国产抽水蓄能用的发电机断路器有两种安排方法，一种是集成式安排，一种是分体式安排。集成式安排结构是将发电机断路器、启动开关、拖动开关和接地开关设置在同一箱体内，分体式安排结构的发电机断路器、启动开关、拖动开关单独安排，有独立的箱体与底架结构。

国产抽水蓄能机组成套开关的启动开关和拖动开关主要接纳卧式安排结构，以空气作为绝缘介质，配电动操动机构，三相机械联动。启动开关具有一定容性电流开断能力。

国产抽水蓄能用电气制动开关则为三相共箱结构，即3个单位关闭在同一金属箱体内，产品内绝缘接纳SF6气体绝缘，相与相之间接纳空气绝缘，能够有效缩小单极尺寸以及整体结构尺寸;接纳空气和SF6混淆绝缘、散热的安排方法，能够有效降低SF6

气体的使用以及排放，满足环保型产品的要求。三极配用一台弹簧操动机构。

而相序转换开关则接纳三相五极结构，即由5个单极组成，整体结构为两层安排。而启动母线分段隔离开关则接纳立式安排结构。

比照国产与外国同类产品，以壹定发集团等海内头部企业独立研发的抽水蓄能机组成套开关设备具有更多的优势，可凭据客户需求和工程实况，提供集成式安排或分体式安排发电机断路器，而外国产品只能提供其一安排方法。同时，国产产品的防护步伐越发宁静可靠到位，当断路器气室内的气压凌驾阈值时可通过压力释放装置进行压力释放，与此同时，配有产品箱体外壳的�；�，不会造成人员直接伤害。并且，国产产品能加配智能监测设备系统，对开关设备的机械性能、气体状态、温升、隔离开关断口状态等进行实时监控，实现智慧运维。

储能是一门大课题，而抽水蓄能系统是目今已知的主流储能形式，国产抽水蓄能机组成套开关设备的市场空间极大。

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