高壓變頻器在300MW火力發電廠中的應用

曹大勇

華電渠東發電有限公司

高壓變頻器在300MW火力發電廠中的應用

曹大勇

華電渠東發電有限公司

鍋爐系統相關設備要隨著負荷的變化作相應的調整，鍋爐的送風量、引風量相應變化，引風機出力調整采用通過改變風機葉片的角度來調節。通過改變風機靜葉的角度來調節風量，盡管比一般采用控制入口擋板開度來實現風量的調節有一定的節能效果，但是節流損失仍然很大，特別是在低負荷運行時，電動機輸出功率大量的能源消耗在擋板上，節流損失更大。異步電動機在啟動時啟動電流一般達到電動機額定電流的5-8倍，對電動機、動力電纜造成較大沖擊，對廠用電系統穩定運行也有一定的影響。

鍋爐系統；火力發電廠；高壓變頻器

機組電動給水泵耗電量占整個發電廠廠用電率28%，其耗電量大，直接影響供電煤耗，拉高發電成本。因此對現有電動給水泵的調速方式進行優化和改造是十分必要的。為降低電動給水泵的年耗電量，減少電動給水泵的年運行費用，降低供電煤耗，電動給水泵實施工變頻切換型液力根合器電動給水泵節能系統改造，實現給水泵變頻調速是安全、可行的。

1 高壓變頻器運行方式及控制邏輯

引風機高壓變頻器電氣一次系統接線方式采用“一拖一”手動切換方式(虛線部分為新增加部分)，高壓變頻器可根據運行方式需要，進行運行方式的切換。如1臺變頻1臺工頻的運行方式和2臺變頻的運行方式。缺點是在進行高壓變頻器運行方式切換時，需要將機組負荷進行調整，降低負荷后，停止#1(或#2)引風機運行，方可進行引風機運行方式的切換操作。正常情況下，2臺引風機投入高壓變頻調速運行方式。高壓變頻器運行方式控制分為就地控制及遠程控制兩種。遠程控制狀態時，DCS輸出的轉速命令信號跟蹤高壓變頻器轉速反饋。就地控制時，對高壓變頻器遠方操作無效。高壓變頻器受DCS控制時分自動和手動兩種方式。手動狀態時，運行人員通過改變DCS操作畫面轉速控制塊控制高壓變頻器轉速，實現鍋爐負壓的調節。引風機高壓變頻器啟動的允許條件高壓變頻器啟動的前提為引風機電機6kV高壓開關必須合閘即啟動反饋為1。原有的風機啟動條件保留下來作為引風機高壓變頻器啟動的允許條件。高壓變頻器就地送來的就緒信號作為另一啟動條件。在高壓變頻器調試過程中(不論遠程還是就地啟動時)，發現由于高壓變頻器最低頻率設定不得低于15Hz，否則將造成高壓變頻器功率模塊“過流”，高壓變頻器跳閘；所以在電動機啟動時，高壓變頻器最低頻率設定不得低于15Hz。

2 高壓變頻器的應用

2.1 變頻器輸入端采用多重繞組移相變壓器

二次側繞組采用多重結構，通過對其相角的控制可以有效減少電源側高次諧波(網側高次諧波含量符合IEEE519-1992規范)，不需要在輸入端附加高次諧波濾波器，只需接入用戶主回路電源即可。

2.2 高可靠性

配置完美高性能主控系統，超越行業內控制系統設計模式，保證系統運行可靠性：功率單元主回路簡單可靠，減少硬件故障點搭載專利控制技術保證其穩定運行；具備先進的“無速度傳感器矢量控制功能”在負載出現波動時也能輕松應對，實現穩定運行；采用專利通風散熱技術，營造設備核心功率器件良好工作環境，延長其使用壽命。

2.3 主板采用單板設計、集成度高，運行更加穩定可靠

搭載高性能32位帶浮點運算功能C'PU，響應速度快，控制精度高，較傳統定點運算精度提高30%以上；(3)具備“無速度傳感器矢量控制模式”和“ViF控制模式”兩種運行模式：(4)主控系統可直接與電腦進行通訊，設備調試、參數修改和故障信息采集更加方便快捷。

2.4 高效的整機低電壓調試功能

(1)提高現場調試效率，設備調試投運過程中，只需要一路380V電源即可完成變頻器整機調試，完成后可直接高壓送電運行.縮短現場調試工期；(2)提高設備利用率，設備故障后，可在用戶正常生產，電機處于工頻旁路運行的情形下，利用低電壓調試功能完成變頻器各項測試，排除故障后切換到變頻運行.保障用戶系統連續運行性，減少系統停機次數。

2.5 瞬時停電在啟動/主回路旁路功能

(1)當用戶母線電壓瞬時降低時，變頻器進入“瞬停狀態”不停機，自動關閉輸出電動機處于自由旋轉狀態。在當用戶母線電源恢復正常時.通過專利“瞬時停電再啟動功能”進行頻率搜索、相位校對，讓處于自由旋轉的電動機自動加速恢復到變頻器進入“瞬時狀態”之前的狀態運行；(2)在“瞬時停電再啟動功能”基礎之上變頻器還可以實現從變頻運行到工頻運行，或者從工頻運行到變頻運行的自由切換；(3)主回路電源系統通過配置變頻器輸入開關、變頻器輸出開關和變頻器工頻旁路開關可構成變頻、工頻雙主回路電動機驅動電源，保障用戶系統穩定連續運行。

2.6 專利功率單元智能旁通及自恢復功能

(1)功率單元主回路結構簡單可靠，采用專利IGBT智能驅動技術實現功率單元主回路旁通功能，更加穩定、可靠；(2)允許功率單元故障消失后，變頻器在運行狀態下智能結束單元旁通狀態自動恢復正常運行，無需進行停機復位；(3)功率單元主回路旁通時，采用整列單元旁通方式，保證變頻器輸出三相平衡電壓保護電機不受傷害；(4)采用專利“注入三次諧波電壓提升技術”，在單元處于旁通狀態時，保證變頻器輸出。

汽輪機組變頻調速型液力耦合器電動給水泵的變頻改造實踐，證明采用以上變頻改造方案對其現有30O1W汽輪機組電動給水泵進行變頻改造是成功的，保留現有液力耦合器并通過對其進行技術改造結合變頻器技術既可以實現給水泵的調速功能達到節能效果。是300MW汽輪發電機組電動給水泵變頻改造的最佳方案。運行實踐證明節電效果陰顯，經濟效益可觀。這一解決方案也可以應用到300MW空冷汽輪機組的液力耦合器調速的電動給水泵改造中。其節電效果將更加明顯，效益將更加可觀。

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