抽水蓄能发电电动机

    抽水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。蓄能机组在从发电尽抽水工况停机时，由于转动部分的惯性很大，要很长时间才能停下来，这就延迟了转入另一工况或进入备用状态的时间。
    电气制动可以有效地缩短机组减速的时间，使用电气制动由额定转速降到零转速的时间比自由减速最后加机械制动所需时间的一半还少。
    电气制动又称为动力制动。常用的操作方式是在机组转速降到50%时加电气制动，到5%转速时投入机械制动。与此相比，如不用电气制动，待转速降到30%时加机械制动，则总时间要长很多。我国近年投产的大型抽水蓄能机组都配备有电气制动功能。
    电气制动的方法是在同步电机从电网解列后，把定子绕组直接短路或通过外加电阻短路，此时仍具有励磁的转子就在定子绕组内感应出电流(约为额定电流的1.1倍)而形成负荷，使转子减速。使用电气制动时应防止定子电流超过安全值，因为在降低转速以后电机的散热能力大为削弱，故应保证电机的温升不要过高。如果电机的励磁电流是由励磁机供给的，则需为电气制动设置专用的励磁装置。

    为使电动发电机作电动机运行时起动电流不致过大，并对电网不产生过大扰动，必须采用专门的电气设备及操作方法。常用的电气起动方法大致有5种:同轴电动机起动;异步起动;同步(背靠背)起动;半同步起动;变频起动等。各种起动方法的典型转矩一转速特性。除全电压异步起动方法外，其他起动方法均需水泵水轮机同时充气压水，以减少起动转矩。

    发电电动机的设计应满足以下三方面的参数:
    (1)水力机械条件:有功功率;转速(单转速、双转速);飞逸转速;旋转方向(单向、双向):转动惯量要求;安装条件。
    (2)电力系统条件:视在功率;功率因数;稳定性要求;瞬态电抗X'd;次瞬态电抗X’’d;运行方式〔工况转换次数及间隔);调相运行要求;负荷频率控制(LFC);启动功率;允许的电压降;可用率要求。
    (3)电机设计要求:电压等级;允许温升;绝缘等级要求;尺寸(空间)的限制;设计标准。

    现在在抽水蓄能电站中应用最多的是与可逆式水泵水轮机配套的可逆式电动发电机，这种电动发电机和常规水轮发电机相比，有以下不同的特点:
    1、双向旋转
    由于可逆式水泵水轮机作水轮机和水泵运行时的旋转方向是相反的，因此电动发电机也需相应地双向运转。为实现同步电机双向运转，在电气上要求电源相序能够转换，这在电气主接线和开关设备的选择上可以实现;电机本身如作双向旋转则要求通风冷却和轴承都能适应双向工作。至于组合式水泵水轮机，因其作水轮机和水泵运行时旋转方向不变，故与之配合的电动发电机与常规发电机相差不多。
    2、频繁起停
    抽水蓄能电站在电力系统中起填谷调峰的作用，一般每天至少要起停2次，有的蓄能电站则要求起停更为频繁，同时还籍经常作调频、调相运行，工况的调整也很频繁。蓄能机组要求能迅速增减负荷，大型机组要求有每秒钟变动10MW负荷的能力。从空载到满负荷以及从抽水直接转换到发电运行，也都要求在很短时间内完成。电动发电机处于这样频繁变化的运行条件下，其内部温度变化自然十分剧烈，电机绕组将产生更大的温度应力和变形，也可能由于温度差在电机内部结膝而影响绝缘。英国狄诺威克抽水蓄能电站是近年建设的蓄能电站中起停操作要求很高的一个实例，设计每天要起停40次。
    3、需有专门起动措施
    由于转向相反。电动发电机作电动机运行时不能像作发电机那样利用水泵水轮机起动，必须采用专门的起动方法。为此在采用异步起动方法时需在转子上装设起动用阻尼绕组或使用实芯磁极，当采用其他起动方法时均需增加专门的电气设备和相应的电站接线。这些措施都增加设备造价，并使操作复杂。/4、过渡过程复杂
    抽水蓄能机组在工况转换过程中要经历各种复杂的水力、机械和电气瞬态过程。在这些瞬态过程中将发生比常规水轮发电机组大得多的受力和振动，对于整个电机设计都提出更严格的要求。