高压变频器在300MW火力发电厂中的应用

曹大勇

华电渠东发电有限公司

高压变频器在300MW火力发电厂中的应用

曹大勇

华电渠东发电有限公司

锅炉系统相关设备要随着负荷的变化作相应的调整，锅炉的送风量、引风量相应变化，引风机出力调整采用通过改变风机叶片的角度来调节。通过改变风机静叶的角度来调节风量，尽管比一般采用控制入口挡板开度来实现风量的调节有一定的节能效果，但是节流损失仍然很大，特别是在低负荷运行时，电动机输出功率大量的能源消耗在挡板上，节流损失更大。异步电动机在启动时启动电流一般达到电动机额定电流的5-8倍，对电动机、动力电缆造成较大冲击，对厂用电系统稳定运行也有一定的影响。

锅炉系统；火力发电厂；高压变频器

机组电动给水泵耗电量占整个发电厂厂用电率28%，其耗电量大，直接影响供电煤耗，拉高发电成本。因此对现有电动给水泵的调速方式进行优化和改造是十分必要的。为降低电动给水泵的年耗电量，减少电动给水泵的年运行费用，降低供电煤耗，电动给水泵实施工变频切换型液力根合器电动给水泵节能系统改造，实现给水泵变频调速是安全、可行的。

1 高压变频器运行方式及控制逻辑

引风机高压变频器电气一次系统接线方式采用“一拖一”手动切换方式(虚线部分为新增加部分)，高压变频器可根据运行方式需要，进行运行方式的切换。如1台变频1台工频的运行方式和2台变频的运行方式。缺点是在进行高压变频器运行方式切换时，需要将机组负荷进行调整，降低负荷后，停止#1(或#2)引风机运行，方可进行引风机运行方式的切换操作。正常情况下，2台引风机投入高压变频调速运行方式。高压变频器运行方式控制分为就地控制及远程控制两种。远程控制状态时，DCS输出的转速命令信号跟踪高压变频器转速反馈。就地控制时，对高压变频器远方操作无效。高压变频器受DCS控制时分自动和手动两种方式。手动状态时，运行人员通过改变DCS操作画面转速控制块控制高压变频器转速，实现锅炉负压的调节。引风机高压变频器启动的允许条件高压变频器启动的前提为引风机电机6kV高压开关必须合闸即启动反馈为1。原有的风机启动条件保留下来作为引风机高压变频器启动的允许条件。高压变频器就地送来的就绪信号作为另一启动条件。在高压变频器调试过程中(不论远程还是就地启动时)，发现由于高压变频器最低频率设定不得低于15Hz，否则将造成高压变频器功率模块“过流”，高压变频器跳闸；所以在电动机启动时，高压变频器最低频率设定不得低于15Hz。

2 高压变频器的应用

2.1 变频器输入端采用多重绕组移相变压器

二次侧绕组采用多重结构，通过对其相角的控制可以有效减少电源侧高次谐波(网侧高次谐波含量符合IEEE519-1992规范)，不需要在输入端附加高次谐波滤波器，只需接入用户主回路电源即可。

2.2 高可靠性

配置完美高性能主控系统，超越行业内控制系统设计模式，保证系统运行可靠性：功率单元主回路简单可靠，减少硬件故障点搭载专利控制技术保证其稳定运行；具备先进的“无速度传感器矢量控制功能”在负载出现波动时也能轻松应对，实现稳定运行；采用专利通风散热技术，营造设备核心功率器件良好工作环境，延长其使用寿命。

2.3 主板采用单板设计、集成度高，运行更加稳定可靠

搭载高性能32位带浮点运算功能C'PU，响应速度快，控制精度高，较传统定点运算精度提高30%以上；(3)具备“无速度传感器矢量控制模式”和“ViF控制模式”两种运行模式：(4)主控系统可直接与电脑进行通讯，设备调试、参数修改和故障信息采集更加方便快捷。

2.4 高效的整机低电压调试功能

(1)提高现场调试效率，设备调试投运过程中，只需要一路380V电源即可完成变频器整机调试，完成后可直接高压送电运行.缩短现场调试工期；(2)提高设备利用率，设备故障后，可在用户正常生产，电机处于工频旁路运行的情形下，利用低电压调试功能完成变频器各项测试，排除故障后切换到变频运行.保障用户系统连续运行性，减少系统停机次数。

2.5 瞬时停电在启动/主回路旁路功能

(1)当用户母线电压瞬时降低时，变频器进入“瞬停状态”不停机，自动关闭输出电动机处于自由旋转状态。在当用户母线电源恢复正常时.通过专利“瞬时停电再启动功能”进行频率搜索、相位校对，让处于自由旋转的电动机自动加速恢复到变频器进入“瞬时状态”之前的状态运行；(2)在“瞬时停电再启动功能”基础之上变频器还可以实现从变频运行到工频运行，或者从工频运行到变频运行的自由切换；(3)主回路电源系统通过配置变频器输入开关、变频器输出开关和变频器工频旁路开关可构成变频、工频双主回路电动机驱动电源，保障用户系统稳定连续运行。

2.6 专利功率单元智能旁通及自恢复功能

(1)功率单元主回路结构简单可靠，采用专利IGBT智能驱动技术实现功率单元主回路旁通功能，更加稳定、可靠；(2)允许功率单元故障消失后，变频器在运行状态下智能结束单元旁通状态自动恢复正常运行，无需进行停机复位；(3)功率单元主回路旁通时，采用整列单元旁通方式，保证变频器输出三相平衡电压保护电机不受伤害；(4)采用专利“注入三次谐波电压提升技术”，在单元处于旁通状态时，保证变频器输出。

汽轮机组变频调速型液力耦合器电动给水泵的变频改造实践，证明采用以上变频改造方案对其现有30O1W汽轮机组电动给水泵进行变频改造是成功的，保留现有液力耦合器并通过对其进行技术改造结合变频器技术既可以实现给水泵的调速功能达到节能效果。是300MW汽轮发电机组电动给水泵变频改造的最佳方案。运行实践证明节电效果阴显，经济效益可观。这一解决方案也可以应用到300MW空冷汽轮机组的液力耦合器调速的电动给水泵改造中。其节电效果将更加明显，效益将更加可观。

[1] 李利生，林红波，郭金星，郭培彬. 高压变频器在300MW火力发电厂中的应用[J]. 变频器世界，2016，01：74-78.

[2] 唐立滇. 高压变频器在火力发电厂300MW机组引风机上的应用[J].变频器世界，2008，05：59-62.

[3] 李呈斌，栾凤传. 高压变频器在300MW发电厂引风机上的应用[J].电气传动，2007，09：47-49+60.