具有发电和抽水两种功能的水轮发电机组。

抽水蓄能机组的型式

分为四机式、三机式、可逆式和同向旋流式。①四机式。整套机组由水轮机、发电机、水泵及电动机组成。水轮机和发电机为一套机组，供发电用；电动机和水泵为另一套机组，供抽水用。四机式为早期抽水蓄能电站采用的形式。机组在启动和制造方面，比其他组合型式简单，但是设备多，厂房面积大，投资较高。②三机式。亦称串联型。水泵、水轮机和电动—发电机三者通过联轴器联在一起。抽水时，由电动—发电机带动水泵抽水运行；发电时，水轮机带动电动—发电机以发电方式运行。2种运行方式的旋转方向相同，相互转换迅速。启动一般不另设专门启动设备，用水轮机直接带动电动—发电机启动。三机式有卧轴（图1）和立轴（图2）2种。卧轴式机组维修拆卸方便，但占地面积大；立轴式机组厂房比较高，占地面积小。水泵都安装在水轮机的下面。③可逆式。由可逆水泵—水轮机和电动—发电机组成。水轮机兼作水泵，发电机兼作电动机。可逆水泵水轮机的转轮是特殊设计的两用转轮。正向运行时为水轮机，反向时为水泵。因为一机两用，所以2种工况不可能都达到最优。为获得较高效率，气蚀系数就要大些，吸出高度（H_s）的负值也随之加大。④同向旋流式，是将水轮机和水泵的转轮背靠背装在一根横轴上，发电机是单独的。同向旋流式属三机式范畴。

图2 立轴三机式抽水蓄能机组剖面图

1—励磁机；2—电动—发电机；3—水轮机；4—水泵

可逆式机组结构简单紧凑，占地面积小，飞逸转速低，不需要2套进水阀门，造价比四机式、三机式低，发展较快，但需设置专用的启动设备。中国近年来建成的几座大型抽水蓄能电站均采用可逆式机组，如北京十三陵抽水蓄能电站、浙江天荒坪抽水蓄能电站、广州抽水蓄能电站。广州抽水蓄能电站是世界上装机容量最大的抽水蓄能电站，共装8台300mW的机组。

可逆式机组的类型

有混流式、斜流式和轴流式（贯流式可属轴流式）3种，各有其特点：①混流式水泵水轮机。形状与结构和常规混流式水轮机相似，见图3；结构简单，制造方便，造价低，性能好，适应水头范围宽，单机水泵水轮机的水头低至20m，高达700m。但高效率区窄，不适用于水头变幅大的抽水蓄能电站。高水头的抽水蓄能电站，可采用多级混流式水泵水轮机，水头达700～1250m，图4所示为两级可调节可逆式水泵水轮机。②斜流式水泵水轮机。一般高效率区宽，平均效率较高，适用于水头不高、变幅较大的抽水蓄能电站。叶片可以调节，能适应变化大的输出和输入功率，在全关位置漏水量少。机组启动容量较小。但这种机组结构比较复杂，制造精度要求高。机组转轮剖面见图5。③转桨轴流式水泵水轮机。适用于低水头抽水蓄能电站，分立轴、卧轴及斜轴，叶片有定桨式和转桨式。④贯流式可逆机组。属于轴流卧轴式。它占地面积小，可布置在坝内。

图3 可逆式机组剖面图

1—启动电动机；2—电动—发电机；3—水泵水轮机；4—启动用水轮机

图4 两级可调节可逆式水泵水轮机示意图（单位：m）

1—主轴；2—第二级叶轮；3—第一级叶轮；4—第二级导叶；5—第一级导叶；6—整流叶片；7—座环；8—蜗壳

图5 斜流可逆式机组转轮剖面图

1—蜗壳；2—导叶；3—桨叶；4—泄水锥；5—主轴

可逆式机组的适用水头及比转速范围见表。

可逆式机组适用水头及比转速表