现今抽水蓄能电站的机电设备有两种方式:即“三机式”和“两机式”。“三机式”是一台水轮机,一台水泵和一台兼作发电机和电动机的三相同步电机。这三台机又可分为横铀串联TUH(Tanden unit With Horizontal shaft)和竖轴串联TUV(Tanden Unit With Vertical Shaft)。“两机式”是一台兼作水泵又作水轮机的水力机和一台兼作发电机和电动机的三相同步电机,又称为可逆式水泵水轮机PT(Pump—Turbine)。
“三机式”因为水泵和水轮机的参数选择与设计可以按各自的运行工况来决定,在发电工况和抽水工况都能保证有最高的效率。由于泵和水轮机旋转方向一致,简化了电气接线,便于操作,又可利用水轮机来起动水泵机组,工况转变和反应时间较快等优点。但泵和水轮机有各自的涡壳,设备尺寸较大,管道阀门投资大,土建工程大,且泵或水轮机在空转时有一定损耗。这类机组最大出力在300MW左右。
“两机式”机组只有一套水力机械,水泵和水轮机合二为一。有两个旋转方向,当它以一个方向旋转时,则作为电动机和水泵用,而向另一个方向旋转时,则作为水轮机和发电机用。这种可逆机组设备尺寸小,投资降低,更适宜于地下厂房的安装,只需要较小的洞室,节省土建工程量,且管道阀门亦简化。但机组效率受同一机械的限制,不能两者兼顾,此外机组运行中受多次重复应力的作用,造成一些电器和机械设备问题。可逆机组又分为导水机构可调节的单级机组和导水机构不能调节的多级机组。单级机组的应用受到运行水头的限制,最大水头约为600—700米,单机容量300-400MW。多级机组运行水头可达1200米,由于不能调节,单机容量都不超过160MW。
近年来,水力机械已向高水头、高转速、大容量发展。高水头具有很多优点,一般说来水头愈高,则:①可使用较高的转速,减小外形尺寸,增大单机容量,减小工程投资;②减小引用水量,使上下库容减小,采用较小的管道直径;③由于引用水量小,减小库内水位波动,使机组可在高效点运行。采用高转速可提高机械效率,泵的比转速已向ηq=30-50方向发展。由于高的比转速会加速汽蚀,因此要求有较大的淹没深度。采用大的单机容量,可减小台数;降低基建费用和运行费用。目前国外已开始设计l000一1500米水头的可调式抽水蓄能机组。单机容量达600—700MW,在技术上认为是可行的。
抽水蓄能电站的电气设备与常规电站基本相同。对电机而言,三相同步发电机兼作三相同步电动机在原理上和技术上都是可行的。蓄能电站对电机的特殊要求是起动频繁,增减负荷速度要求高。如电站水头变化大,应采用双速电机。此外,主机应有专用励磁装置供同步起动,或有专用的同轴起动电动机,或变频起动装置。在主结线方面,如果是可逆机组,则应设有相序转换开关等。