泵，经计算和实验分析，沙集泵站采用同转速发电的水头必须在5m以上，否则不能实现同转速发电。经对多年水文资料统计分析，泵站水头一般在5.57.2m之间，大为8.6m，小为4m.经实验分析，水头愈大，出力和效率愈高。水头6.5m以上具有商业运行意义。
2.3机组运行状态分析原沙集泵站为抽水站，原设计未考虑长期倒转运行，如水泵机组作为发电运行时，运行状态发生了较大的变化。所以有必要对机组进行发电状态分析，以防止因发电对机组造成的负面影响。
（1）电机的轴承润滑。机组逆转对电机的上、下导轴瓦受力影响较小，但由于TL1600-20/2150型同步电机的推力瓦设计为偏心结构，主要目的是使电机作为同步电动机运行时易形成润滑油膜。加之该型号电机无顶转子装置，因此如作为发电机运行，对推力瓦的润滑油膜形成势必造成一定的影响。经分析，由于发电功率远小于水泵工况的轴功率，大只有抽水功率的1/3，推力轴承载荷较小，轴承的运行主要特征值为轴承运行温度。经测试，机组启动后50min内导轴瓦和推力瓦的温度上升较快，但随之便趋于稳定，轴承的温度低于抽水运行。
（2）电机冷却。沙集抽水站机组冷却采用强迫通风的冷却方式。即定、转子产生的热量是通过安装在风道出口处的排风机抽出。虽然电机设计时转子自带的上下排风扇是按照顺时针方向，也就是电动机旋转方向设计的，当机组反时针方向逆转时，电机自身通风条件有所恶化，但由于同步电动机作为发电机运行时，定转子电流较小，通过定子的电流约为抽水运行时的1/61/5，电机的铜损和铁损减少，加之电机采用强迫通风，因此可满足发电机组的正常安全运行。经对电机发电运行时风道进出口处温度实测发现，当环境温度为28时，风道出口处的温度为30左右，进出口温差约为2左右，不影响电机运行。
（3）机械性能。沙集泵站主水泵采用的是无锡水泵厂生产的1800HLB-10.5大型立式混流泵。立式混流泵从理论上分析，可作为斜流式水轮机组运行，但水泵作为水轮机运行，效率将明显下降。立式混流泵作为水轮机运行时，旋转方向由原来的顺时针变为逆时针，机组转动机械部分的承载力没有较大变化。由于转向相反，联轴器的螺丝及叶轮头的固定螺丝的受力条件发生了变化，只要采用止退措施就很容易解决。
（4）安全分析。机组投入发电运行后，机组将以额定倒转转速运行，当电网突然停电，机组将有可能产生飞逸。如不及时采取措施将会给机组造成损伤。为防止这种突发事故的发生，必须加装保护装置。为此，另行加装了一套过频过压保护，并对快速闸门的下落速度进行调整。
水力消能水泵运行在抽水工况时，进水池中的流速较小，水流流态较为平稳。而当机组反向发电时，进水池变为出水池，但发电时，水位差较小，流量减少很多，再加上在抽水运行时，进水池产生淤积，一定程度上缓解了水流，经分析水流不会对进水池产生较大的冲击。
并网形式分析沙集泵采用快速闸门断流，一定程度给机组并网和调速带来了便利。机组发电有多种并网方式，考虑到沙集泵站机组采用同转速发电，电机可以异步起动，因此机组发电并网可采用自同期方式。操作顺序和抽水运行相同。即先将机组一次高压电缆进行调相，然后合上主机高压断路器，用电网带动电机运行，这时机组运行在电动机状态。同时快速闸门开启，水流经流道开始倒流，当电机启动到亚同步时，励磁装置自动投励，快速闸门继续开启至高位，此时电机由电动机状态逐步转入发电机状态运行，向电网输出电能，适当调节电机功率因数和闸门开度，达到佳运行状态。
发电运行情况分析在对机组倒转发电可行性进行充分论证的基础上，笔者对机组先后进行了三次试运行。2003年将机组投入商业运行。
经过2003年近2000h的运行，机组的运行性能良好。
起动和停机方式原设计机组起动方式采用出水侧快速门提升和机组启动同时进行，在实际运行时，因闸门启门速度较慢，机组起动时，有抬轴现象。并对电机造成较大的冲击，后采用先提闸门后起动，起动条件得到了较大的改善。正常停机时，为防止机组因闸门下落速度的影响使机组超速，采用先落闸门，当电机功率较小时停机。
发电出力发电运行参数表明，当水头为5m时，单台电机有功输出为30kW，当水头为6m时，发电机输出有功功率为200kW.当水头为7m时，发电机输出有功功率为280kW，全站发电装置效率在45左右。随着水头的增加，功率的上升较为明显，装置效率明显提高。发电机出力和水头基本呈直线关系。
机组状况机组在长期发电运行时，机组的轴承、电机线圈温度低于抽水运行温度，机组的振动及运行噪音均在规定范围之内。经对机组解体检查，机组各部位的状况良好，机组轴承、叶片汽蚀状况、电机的绝缘等并没有因发电而造成负面影响。
经济效益分析4.1装置效率由于沙集站是采用不变极同转速方式运行反向发电，水力效率优时机组转速一般为水泵设计转速的60，当采用同转速进入水轮机工况时，按照比例律，转速增加2/3倍，则要获得优水力效率时的发电水头必须达到水轮机工况时设计水头的2.8倍。由于水头不可能增加，因此同步电机在水轮机工况时，水泵就处于低效区运行。根椐运行结果得出机组的平均效率为=NgQH=N9.81QH=2009.8186100=42.5式中装置效率，；N发电功率，kW；水密度，1000kg/m3；Q流量，m3/s；H水头，m.
从上述计算结果看出，因采用水泵直接倒转发电，效率不高。
经济收益沙集泵站实行同转速反向发电，只是运行方式的改变，是工程功能的叠加和扩展。发电的成本主要有上游增设拦污栅、发电必须增加的继电保护设备的投入及运行费用等。据对沙集泵站近十年水文资料分析，年发电时间可达100d左右，如通过和骆马湖实行联调，运行的时间将会更长。年发电收入可达70万元以上。2003年首次将机组投入商业运行，虽受上游工程施工的影响，仍实现当年发电250万kWh，发电收入95万元。
结语沙集泵站在不增加较大投资情况下，对泵站发电进行研究，成功地将机组实现同转速逆转发电，使原本没有发电功能泵站进行发电成为可能。提高了设备利用率，使水力资源得到充分利用。从机组发电运行统计的情况来看，虽然逆转发电时的装置效率偏低，但在一定程度上充分利用了原来浪费的部分能量，同时也取得了一定的经济效益和社会效益，可开发性较强。如能实行合理的调度，对叶片进行适当改造来提高机组发电效率，运行时间将进一步延长，效益也将更加显著。
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