大型IGCC電站燃機變頻啟動特性的研究

摘要：為了對大型IGCC電站燃機變頻啟動調試工作提供指導，結合華能天津IGCC示范電站燃機項目實例，通過對IGCC電站示范項目靜態變頻裝置的闡述，分析了靜態變頻裝置的工作原理、工作過程以及特點。依據燃氣機組現場調試過程的實驗記錄，分析了燃氣機組同期系統可能出現的問題，討論了同期系統的邏輯，并給出了修改意見，使靜態變頻裝置和同期系統能很好的配合。

關鍵詞：燃機；靜態變頻啟動裝置；同期系統；IGCC

中圖分類號：TN911—34；TM773文獻標識碼：A文章編號：1004—373X（2012）18—0188—04

引言

在世界范圍內，整體煤氣化聯合循環發電（IntergratedGasificationCombinedCycle，IGCC）是一種新一代先進的潔凈煤燃燒發電技術。它主要由煤的氣化與凈化部分（氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設備）和燃氣—蒸汽聯合循環發電部分（燃氣輪機發電系統、余熱鍋爐、蒸汽輪機發電系統）組成。由于IGCC電站項目在節水、環保、發電效率等方面具有突出的優越性，所以目前正在我國大范圍的推廣和應用[1]。

燃氣輪機與常規的發電機組不同，整個燃機透平在運行中產生的功率有約1/2消耗在壓氣機中，燃機從啟動、點火、加速到自持轉速的過程，燃機透平自身做功不足以滿足啟動的要求，必須外加能量拖動轉子轉動。隨著燃氣機組容量的增加，啟動裝置的型式也有很大的不同，小型燃機一般有柴油機啟動式、啟動馬達式和蒸汽沖動式；大型燃機，如GE和西門子的E級燃機均用變頻啟動方式，即通過靜態變頻器（SFC）帶動同步發電機為同步電動機提供驅動力矩[2]。

華能天津IGCC電站示范工程項目是國家“十一五”863計劃重大項目的依托工程，根據氣化爐的容量，配套使用“E”級燃機，主機采用西門子公司SGT5—2000E（V94.2）型燃機，其中靜止變頻啟動裝置SFC（StaticFrequencyConverter）由CONVERTEAM公司提供。本文結合天津IGCC工程的實際情況，介紹機組變頻啟動的全部過程，并分析運行中的一些特點，以期與同行進行交流與探討。

1靜態變頻啟動裝置的組成

華能綠色煤電天津IGCC電廠一期工程燃機發電機組其配套的SFC系統如圖1所示。

系統由一臺變壓器，一個直流電抗器，一臺整流器和一臺逆變器組成。各設備功能如表1所示。

2靜態變頻啟動裝置的原理

靜態變頻器的作用是把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電。變頻調速的依據是公式n=60f/p。其中n為同步速度；f為電源頻率；p為電機極對數。即電機的旋轉速度同頻率成比例。電機在工頻電源供電時會產生一個大的啟動電流，啟動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，這些沖擊就要弱一些。如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時發電機定子容易因過電流而損壞，因此變頻器在改變頻率的同時必須改變電壓[3]。