雙機并聯(lián)變頻器在7 200 kW引風機中的應用

盧建海

（國電浙江北侖第一發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315800）

雙機并聯(lián)變頻器在7 200 kW引風機中的應用

盧建海

（國電浙江北侖第一發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315800）

介紹了某1 000 MW發(fā)電機組深度減排引風機增容變頻改造項目，詳細分析了雙機并聯(lián)變頻器的系統(tǒng)配置、控制方法、運行方式、控制邏輯以及調(diào)試過程，為大容量高壓變頻器在電廠或其它行業(yè)類似的變頻改造項目中的應用提供參考。

雙機；并聯(lián)；變頻器；引風機；應用

近年來，隨著1 000 MW機組的投產(chǎn)以及深度減排項目的推進，大容量、大電流引風機的變頻改造已刻不容緩。受單元柜開關(guān)管功率等級的限制，單臺變頻器的容量是有限的，變頻器的額定電流越大，散熱要求就越高，可靠性也越差。目前國內(nèi)高壓變頻器的最大額定帶載電流是600 A，因此，僅依靠單臺變頻器來驅(qū)動電機已不能滿足大電流高壓電機變頻改造的需求。

采用變頻器并列運行技術(shù)可以解決上述問題。變頻器并列運行可用于擴大調(diào)速系統(tǒng)容量，有效分散變頻器的散熱量，提高設(shè)備運行穩(wěn)定性，并且可以大幅減少改造成本。

1 變頻改造工程基本情況

某發(fā)電廠1 000 MW機組原引風機采用靜葉可調(diào)加速風機，運行轉(zhuǎn)速為740 r/min。機組共配套3×50%引風機，2臺汽動引風機運行，1臺電動引風機則在機組啟動時用。考慮深度減排的壓力，結(jié)合鍋爐實際運行工況、改造工期、投資成本等因素，采用每臺機組配2臺33%汽動引風機加1臺33%變頻電動引風機的改造方案。其中，需保留原電動引風機電機并增裝電動引風機變頻器，變頻器由2臺3 900 kW變頻器并聯(lián)而成，采用原一期引風機脫硝改造遺留的變頻器，以減少改造成本。

舊變頻器和電動引風機電機參數(shù)見表1。

表1 舊變頻器電動引風機電機參數(shù)

2 并聯(lián)系統(tǒng)配置方案

變頻器如果容量足夠大，可以直接帶電機運行。但如果容量不夠，則不能直接并聯(lián)使用，因為當2臺變頻器并列運行時，如果驅(qū)動信號稍有差異，某些瞬間就可能會發(fā)生一臺變頻器上管導通，另一臺變頻器下管導通的情況，此時2臺變頻器的電壓差ΔU為直流側(cè)電壓，而并聯(lián)支路的電阻僅為導線電阻，其值很小，必然會產(chǎn)生很大的沖擊電流，進而燒壞變頻器。所以變頻器輸出端必須加濾波器（電抗器），清除電壓差和環(huán)流后才能進行并聯(lián)。

另外，2臺引風機變頻器并列運行時，需在變頻器磁通環(huán)和速度環(huán)中加裝特性下垂環(huán)節(jié)，這樣才能實現(xiàn)2臺變頻器協(xié)同工作，從而達到驅(qū)動電機運行的目的。

為此，該工程系統(tǒng)采用手動工頻、變頻切換方案，系統(tǒng)主接線如圖1所示。斷開K2，閉合K1，K3，K4隔離開關(guān)，電動引風機處于變頻運行狀態(tài)；斷開K1，K3，K4，閉合K2隔離開關(guān)，電動引風機處于工頻運行狀態(tài)。當機組運行過程中任一臺變頻器故障時，系統(tǒng)同時聯(lián)跳1號、2號變頻器上級的高壓開關(guān)，機組降負荷運行，鍋爐由2臺汽動引風機維持爐膛負壓值，確保系統(tǒng)運行安全。當機組啟機時，變頻器因為故障無法及時啟動，可用工頻方式啟動電動引風機，待變頻器故障排除后，再降負荷將電動引風機切至變頻運行方式。

圖1 并聯(lián)系統(tǒng)主接線

3 并聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部控制方法

每臺變頻器都配有獨立的主控系統(tǒng)和電壓、電流檢測裝置，如圖2所示。高壓變頻器接受DCS（分散控制系統(tǒng)）啟機、停機以及4～20 mA控制指令，可以實現(xiàn)并聯(lián)系統(tǒng)的啟動、停止和調(diào)速。

由于電動引風機由2臺變頻器共同驅(qū)動，電機需要的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流由2臺變頻器共同承擔，因此采用特性下垂法控制2臺變頻器，實現(xiàn)協(xié)同工作。具體辦法是在每臺變頻器速度環(huán)和磁通環(huán)里各加入特性下垂環(huán)節(jié)，其控制過程如圖3所示。

圖2 并聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部控制

圖3 并聯(lián)系統(tǒng)速度環(huán)控制

采用特性下垂法有以下優(yōu)點：

（1）2臺變頻器之間沒有控制信號連接線。

（2）2臺變頻器都以速度模式工作，具有相同的速度給定值。

（3）啟動瞬間主機和從機環(huán)的速度均起作用，可以保證轉(zhuǎn)矩的平均分配。

4 并聯(lián)系統(tǒng)啟、停機和DCS控制

4.1 并聯(lián)系統(tǒng)啟機和停機模式

并聯(lián)系統(tǒng)變頻器的啟動和停止過程基本和單機變頻器一致。圖4是并聯(lián)變頻器的啟動過程，2臺變頻器的就續(xù)信號都滿足后，DCS同時向2臺變頻器發(fā)出啟動指令，2臺變頻器均發(fā)出運行信號，啟動結(jié)束。停止變頻器的過程與啟動順序剛好相反，需特別注意停止指令應同時發(fā)給2臺變頻器。

4.2 DCS控制方案

并列運行的變頻器如果任一臺出現(xiàn)故障，應將另一臺同時退出運行，雙機并聯(lián)變頻器的DCS控制也遵循該原則。

4.2.1 變頻器啟動許可條件

（1）DCS收到2臺變頻器的就緒信號后允許啟動變頻器。

（2）K2與K4同時閉合時，不允許啟動變頻器，K2與K4之間應安裝“五防鎖”防止誤合。

4.2.2 變頻器（上級開關(guān)）跳閘條件

（1）DCS收到任一臺變頻器的跳閘信號，發(fā)命令跳2臺變頻器（上級開關(guān)）。

（2）若任一臺變頻器運行信號消失，DCS發(fā)命令跳2臺變頻器。

（3）若DCS判斷任一臺變頻器上級6 kV開關(guān)跳閘，發(fā)命令跳2臺變頻器。

（4）正常手動操作：變頻器運行時的操作為2臺變頻器上級開關(guān)同時跳閘；變頻器退出運行時可分別跳閘。

圖4 并聯(lián)系統(tǒng)啟機過程

5 并聯(lián)系統(tǒng)的調(diào)試

并聯(lián)系統(tǒng)變頻器安裝完成后需進行調(diào)試，其調(diào)試過程不同于單臺引風機變頻器。

（1）斷開1號、2號變頻器和引風機電機之間的連接，分別對1號、2號變頻器進行空升壓試驗，以確保每臺變頻器均能正常運行。

（2）工頻試轉(zhuǎn)電動引風機電機單體，確認轉(zhuǎn)向正確。

（3）斷開2臺變頻器的連接，分別用1號和2號變頻器拖動電動引風機電機轉(zhuǎn)動，確認轉(zhuǎn)向，分別檢測2臺變頻器的相位，保證相位一致。

（4）1號、2號變頻器并列運行，拖動電動引風機電機運轉(zhuǎn)，就地檢測變頻器輸入、輸出相位一致。

（5）帶負載運行，根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)速度。

6 結(jié)語

變頻器并列運行技術(shù)有效解決了大容量、大電流電機調(diào)速的難題，變頻器采用特性下垂法來實現(xiàn)協(xié)同控制，通過加裝電抗器解決環(huán)流問題，避免了2臺變頻器同時損壞事件的發(fā)生，大大提高了設(shè)備運行的可靠性。

[1]宋慶國，祁承超，姚國順，等.靜止變頻器并聯(lián)運行的研究[J].電力電子技術(shù)，2001，35（2）∶26-28.

[2]劉美俊.變頻器運行方式分析[J].電氣開關(guān)，2002，40（3）∶1-2.

[3]高水華，彭佩怡，梅映新.多電機并聯(lián)運行的應用研究[J].船電技術(shù)，2007，27（6）∶370-373.

[4]李遵基，姜萍，李濟英，等.中壓變頻器在火電廠送風機控制中的應用[J].中國電力，2000，33（6）∶75-77.

（本文編輯：徐 晗）

Application of Dual System Paralleled Frequency Converter in 7 200 kW Induced Draft Fan

LU Jianhai
（Guodian Zhejiang Beilun No.1 Power Generation Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315800，China）

This article introduces capacity increase and frequency conversion transformation of induced draft fan in 1 000 MW power generating units；it expounds system configuration,control method，operation mode, control logic and commissioning process of the dual system paralleled frequency converter，providing reference for application of large capacity high voltage converter in power plant and other similar frequency converter transformation projects.

dual system；parallel；frequency converter；induced draft fan；application

TK223.26

B

1007-1881（2015）12-0058-03

2015-05-18

盧建海（1979），男，工程師，主要從事電廠設(shè)備管理工作。