DB32 T 3983-2021 泵站反向发电技术规范.pdf

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1、 2021-02-03 发布 2021-03-03 实施 江 苏 省 市 场 监 督 管 理 局 发 布 泵站反向发电技术规范 Technical specification for reverse power generation of pumping station DB32/T 3983-2021 江 苏 省 地 方 标 准 ICS 27.140 P 59 DB32 DB32/T 3983-2021 I 目 次 前言 .II 1 范围 .1 2 规范性引用文件 .1 3 术语和定义 .2 4 一般规定 .2 5 水能条件分析 .3 6 水力性能测试 .3 7 发电方式选择 .4 8 发电

2、安全评估 .4 9 发电功能实现 .5 10 经济指标分析 .5 11 发电启动验收 .6 12 发电工况运行 .7 附录 A（ 资料性附录 ） 泵站反向发电典型主接线 .8 DB32/T XXXX2020 II 前 言 本 文件按照 GB/T 1.12020 标准化工作 导 则 第 1 部分 ： 标准化文件的结构和起草规则 的规定起草 。 本 文件 由江苏省水利厅提出并归口 。 本 文件 起草单位 ： 江苏省水力发电工程学会 、 江苏省河道管理局 、 扬州大学电气与能源动 力工程学院 、 江苏省骆运水利工程管理处 、 南水北调东线江苏水源有限责任公司 、 江苏省水利 勘测设计研究院有限公司

3、。 本 文件 主要起草人 ： 问泽杭 、 王震球 、 王 岩 、 莫兆祥 、 赫邵鹏 、 陆范彪 、 蔡付林 、 陈卫东 、 王朝俊 、 刘劲松 、 杨 淮 、 莫岳平 、 张仁田 、 黄海田 。 DB32/T 3983-2021 1 泵站反向发电技术规范 1 范围 本 文件 规定了泵站反向发电的水能条件分析 、 水力性能测试 、 发电方式选择 、 发电安全评 估 、 发电功能实现 、 经济指标分析 、 发电启动验收 、 发电工况运行等 。 本 文件 适用于现有泵站增加或改造反向发电功能 、 新建泵站配置反向发电功能的设计 、 施 工 ， 具有反向发电功能泵站的发电运行 。 2 规范性引用文件

4、 下列文件中的 内容 通过 文中的规范性引用 而 构 成 文 本 必不可少 的条款 。 其中 ， 注 日期的引 用文件 ， 仅 该 日期 对应 的版本适用于本 文件 ； 不 注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的 修改单 ） 适用于本 文件 。 GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波 GB/T 15613.1 水轮机 、 蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验 GB/T 20043 水轮机 、 蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验规程 GB/T 30948 泵站技术管理规程 GB 50071 小型水力发电站设计规范 GB 50265 泵站设计规范 GB/T 51033 水利泵站施工及

5、验收规范 DL/T 751 水轮发电机运行规程 SL 168 小型水电站建设工程验收规程 SL 172 小型水电站施工技术规范 SL 223 水利水电建设工程验收规程 SL 316 泵站安全鉴定规程 DB32/T 2334.3 水利工程施工质量检验与评定规范 第 3 部分 金属结构与水力机械 DB32/T 2334.4 水利工程施工质量检验与评定规范 第 4 部分 电气设备与自动化 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 。 3.1 泵站反向发电 reverse power generation at pumping station 利用水能 使 水泵 反 转 运行 于水轮机工况 ， 驱动

6、 电机 发电 ， 产生的电能通过变频并网或直接 并网的方式接入公共电 网 。 3.2 变频机组 2 synchronous generators based variable-frequency drive 通过 同轴的 2 台极对数不相同的同步电机 ， 将低于工频的电能转 换成 工频电能 的装置 。 DB32/T 39832021 2 3.3 水力性能测试 test of hydraulic performance 对水泵机组原型或模型进行水力性能及特性检测的过程 ， 包括能量 （ 或效率 ） 试验 、 空化 试验 、 飞逸试验 、 稳定性试验和动力特性试验等 。 4 一般规定 4.1 反向

7、发电 应 利用既有设备和设施 ， 提高水能资源的利用效率 ， 满足安全 、 经济 、 环保的 要求 。 4.2 反向发电应不影响泵站功能的发挥 ， 不明显 降 低泵站的抽水效率 ， 不影响泵站水工建筑 物的安全 。 4.3 发电水能条件较好 ， 且年抽水运行小时数较少的新建泵站 ， 水泵选型时可选择发电性能 较好的 水力模型 。 4.4 反向发电的 设计 应 符合 GB 50265、 GB 50071 的 规定 ， 施工 应 符合 GB/T 51033、 SL 172 的规定 。 4.5 反向发电的 运行应符合 GB/T 30948、 DL/T 751 的 规定 ， 并 制定发电操作规程和安全

8、运行 规程等规章制度 ， 对运行管理人员进行培训 。 4.6 反向发电应采用技术 成熟 可靠 、 自动化程度高 的设备 。 4.7 电力接入系统方案应获得 行业主管部门 、 电力企业 的认可 。 4.8 反向发电用水应获得行业 主管部门 的许可 。 5 水能条件分析 5.1 反向发电用 水应主要 利 用 泄洪排水 、 灌溉供水 。 5.2 水文水资源分析 应 以泵站上下游或相关流域实测水文资料为基础 ， 主要包括 泵站所在河 道 、 湖泊的 特征水位 ， 可供发电 的水头 、 水量 和 流量 ， 多年平均发电量 ， 年利用小时数等 。 5.3 反向发电 的 最低水头宜大于 2 m， 最小发电流

9、量宜大于泵站总发电流量的 50%。 5.4 水能条件分析时 ， 应分析发电对河道工程 、 河道生态的影响 。 6 水力性能测试 6.1 水力性能测试 按照 GB/T 20043、 GB/T 15613.1 的规定进行 。 6.2 水力 性能测试根据泵站具体条件采用不同的试验方式 。 改造的泵站 ， 宜进行模型试验测 试 ， 单机发电容量在 800 kW 以下可进行现场测试 ； 新建的泵站 ， 发电工况性能试验应结合水 泵模型试验一并进行 。 6.3 水力 性能测试内容包括最大 、 最小 、 平均水头下的发电出力 ， 单位转速 、 单位流量 、 飞 逸转速 、 发电效率 ， 发电工况下空蚀性能

10、、 水力脉动 、 机组运行稳定性等 。 6.4 根据模型试验结果 ， 反向发电最优转速可 按 公式 （ 1） 确定 ： （ 1） 11TTHnD 式中 ： -反向发电最优转速 （ r/min） ； Tn DB32/T 3983-2021 3 -单位转速（ r/min）； 1n -平均水头（ m）； TH -发电效率； T -水泵叶轮直径（ m）。 1D 6.5 反向 发电最优转速 也 可通过现场试验测试确定 ； 不具备 模型和 现场 试验 测试条件的 ， 最 优转速可 按 公式 （ 2） 估算 ： （ 2） T TTPPPnH 式中 ： -水泵工况转速 （ r/min） ； Pn -水轮机工况

11、转速 （ r/min） ； T -水泵工况水力效率 ； P -水轮机工况水力效率 ； T -水泵设计扬程 （ m） ； PH -水轮机工作水头 （ m） 。 T 7 发电方式选择 7.1 反向发电可采用 电子 变频器变频 、 变频机组 变频 、 电机变极 、 同转速等 方式 ， 电子变频 器发电典型电气接线图见附录 A.1， 变频机组发电典型电气接线图见附录 A.2、 变频机组示意 图见附录 A.3。 7.2 反向 发电方式 根据 平均发电水头 、 水泵类型及 调节方式 、 电机型式 等因素 确定 。 7.3 平均 发电水头大于 等于泵站 设计扬程 75%、 且 水泵叶片角度全调节 ， 宜 选

12、用 同转速发电 方式 ； 小于 泵站 设计扬程 75%， 宜 选 用 变频或变速发电方式 。 7.4 发电水头 相对稳定 ， 且水泵叶片角度全调节 ， 宜 选用 变频机组变频发电方式 ， 或 选用 电 机变极发电方式 ； 水头变幅较大 ， 宜 选用 电子变频器变频发电方式 。 8 发电安全评估 8.1 泵站增加或改造反向发电功能 ， 应对水工建筑物 、 主机组 、 电气设备 、 金属结构等设施 进行安全 评估 ； 新建泵站配置反向发电 功能 ， 应对发电安全进行 专项 设计 。 8.2 泵站 按照 SL 316 鉴定为四类 的 ， 或 机电设备 、 金属结构 鉴定为三类 的 ， 不 应 增加反

13、向发 电功能 。 8.3 抽水 工况下机组有明显振动 ， 水泵的水力性能 、 稳定性能 、 空蚀性能较差 ， 下游的消能 设施不满足发电要求 ， 不应增加反向发电功能 。 DB32/T 39832021 4 8.4 泵站上游应有拦污设施和防止人畜落水的安全防护设施 。 8.5 泵站管理单位的技术力量和能力 ， 应满足发电安全运行的要求 。 9 发电功能实现 9.1 主机组的机械紧固件 、 水泵叶片调节机构连接件等应有 适应 长期反转运行的措施 。 9.2 电机的轴承 、 冷却装置应 适应 发电运行要求 ， 必要时应采取附加冷却措施 ； 采用减速箱 传动的水泵机组 ， 减速箱 应适应 长期增速运

14、行要求 ； 水泵填料 、 水导轴承冷却 与 润滑 供 水量应 适应 机组低速运行的需要 。 9.3 变频机组电动机 的 功率应 大于 全站最大发电总容量的 1.05 倍 ； 电子变频器 的 容量应 大于 单机最大发电容量的 1.1 倍 ， 且应选用四象限变频器 ， 谐波 指标 应符合 GB/T 14549 的 要求 。 9.4 应 计算 发电工况 下的 短路电流和继电保护定值 ， 宜增加方向 、 频 率 、 过压等保护 ， 必要 时设置抽水 、 发电 2 套继电保护 。 9.5 发电并网一般由主供电线路接入公共电网 。 发电容量 1000kVA 以下 ， 也可接入泵站 的 所 用电 供电线路

15、的电网 。 9.6 变频机组方式 ， 虹吸式流道 的 ， 采用自同期并网 ； 平直管流道 的 ， 采用准同期并网 。 电 子变频器 方式 ， 电机直接接入变频器 ， 由变频器控制自动并网 。 同转速或电机变极 方式 ， 采用 自同期并网 。 9.7 虹吸式流道应设置抽真空系统 ， 真空泵 按 30min 抽出流道内空气 选用 。 9.8 虹吸式断流宜采用电动真空破坏阀 ； 快速闸门断流闸门下落速度 宜 不小于 10 m/min。 9.9 励磁装置应能适应主电机低频和低负载运行要求 。 10 经济指标分析 10.1 经济及财务评价按照 GB 50071 的 规定进行 。 10.2 发电投资成本

16、， 主要包括在原有泵站抽水功能的基础上 ， 为实现反向发电功能而在主机 组 、 辅机设备 、 电气设备与自动化 、 土建设施 、 运行管理等方面所增加的直接投资 。 10.3 发电运行成本主要包括水资源费 （ 税 ） 、 按照设计抽水运行时间与设计发电运行时间的 比例所应分摊的运行管理人员经费 、 设备维修费用 、 机组大修费用等 。 10.4 发电主要经济指标包括单位千瓦投资 、 单位电能运行成本 、 年利用小时数 。 11 发电启动 验收 11.1 反向发电 启动验收 ， 按照 SL 223、 SL 168 的规定进行 。 11.2 发电启动 验收委员会 应包括泵站所在地 行业 主管部门

17、、 电力企业的代表 。 11.3 发电 启动 试运行前 ， 应编制试运行大纲和方案 ， 经 启动 验收委员会批准后进行试运行 。 11.4 反向发电运行所涉及的主机组 、 变频机组 或 电子变频器 、 辅 机系统 、 输变电 、 电气与自 动化 等 设备 ， 断流 、 拦污 、 消能等 设施 ， 均应作为试 运行的内容 。 11.5 启动试运行前 ， 应对机电设备和 水工建筑物进行全面清理 和 检查 ， 重点清理和检查变频 机组 或 电子变频器 、 断流设施 、 拦污设施等 。 11.6 检查电气主接线已处于发电工况 ， 确认相序正确 ， 必要时可以先进行 空载 启动 ； 检查并 确认 继电保

18、护 、 自动控制 、 测量仪表 的接线和定值等处于发电工况 ， 进行模拟或联动试验 ， 自 动控制程序 和 继电保护的动作应正确 。 DB32/T 3983-2021 5 11.7 试运行应尽量安排在接近平均水头的工况下进行 ， 在尽可能大的负载下进行 单机 24h 连 续运行 、 全站联合 6h 连续运行 。 11.8 每台机组主动开机 、 停机不少于 3 次 ， 全站模拟系统失电 1 次 ， 检验机组的启动和并网 性能 、 断流设施工作性能 、 机组飞逸性能 。 11.9 试运行 期间 分别调节主电机 、 变频机组电动机 、 变频机组发电机的励磁电流 ， 检验励磁 设备性能 ， 确定合适的

19、励磁电流 ， 建立各设备之间无功功率和功率因数的匹配关系 。 11.10 应记录 试运行过程中 水头 、 流量 、 电机 功率 ， 实测各部位温度和油位 、 噪音与振动 、 电气参数 。 11.11 试运行结束后 ， 应检查主机组 、 变频机组 或 电子变频器 、 拦污设施 、 下游消力池消能 设施的情况 ； 按 照 DB32/T 2334.3、 DB32/T 2334.4 的要求 ， 编制质量检验与评定资料 。 11.12 启动试运行完成后 ， 应参照 SL 223、 SL 168 的要求 ， 由启动 验收委员会 形成验收鉴定 书 。 11.13 启动 验收合格 并 办理 发电 并网手续 ，

20、 方可正式 投入发电 运行 。 12 发电工况运行 12.1 发电运行前 ， 电气 主 接线 、 主机定子和转子接线 应改接 成发电运行接线方式并进行相序 核定 ， 继电保护定值应按发电工况进行整定和试验 ， 励磁系统定值 、 参数调整至发电工况 。 12.2 采用 变频机组发电 方式 ， 一般操作流程为 ： a) 变频机组的发电机 投入并 运行于电动机状态 ， b) 变频机组电动机运行于发电机状态 ， c) 水泵反向转速达到 额定转速的 70% 90%， d) 主电机 投入 ， e) 其他机组陆续 投入 ， f) 变频机组发电机逐步转入发电运行状态 。 12.3 采用 电子变频器发电 方式

21、， 一般操作流程为 ： a) 电子 变频器接入系统上电 ， b) 预设 频率为 主机组发电对应转速的频率 ， c) 主电机 投入 ， d) 水泵反转 ， e) 主电机输出电压 达到变频器 的 泵升电压 ， f) 进入发电状态 。 12.4 采用 同转速反向发电 、 变极发电 方式 ， 一般操作流程与抽水工况的操作流程相同 。 12.5 发电运行过程中 ， 应按照 GB/T 30948 的要求进行 巡视 检查 。 重点检查变频设备的运行 状态 、 水泵空蚀和振动情况 ， 尾水消能及对下游护坦 、 河道的冲击冲刷情况 。 12.6 根据运行状况 ， 适时调整叶片角度 、 闸门开度 、 机组频率 ，

22、 调整励磁电流以调整发电功 率因数 。 12.7 发电运行结束后 ， 退出变频机组或电子变频器运行 ； 将电气主接线 、 主机定子和转子接 线恢复至抽水状态 ， 采用抽水 、 发电 2 套电流互感器的 ， 应将发电用电流互感器一次侧短接 。 继电保护定值及程序设置 、 主机励磁系统参数设置恢复至抽水状态 。 DB32/T 39832021 6 附 录 A （ 资料性 ） 泵站反向发电典型主接线 A.1 电子变频器发电典型电气接线 ， 变频机组发电典型电气接线 ， 变频机组示意 分别见 图 A.1、 图 A.2 和 图 A.3。 图 A.1 电子变频器发电典型电气接线图 图 A.2 变频机组发电典型电气接线图 DB32/T 3983-2021 7 图 A.3 变频机组示意图 同步发电机 （4000kW/12P/6.3kV） 同步电动机 （4300kW/6P/3kV）