高压变频器在华能沁北电厂的运用
一．前言
华能沁北电厂一期工程是我国首台600MW国产化超临界燃煤机组依托项目，建设规模为120万千瓦，安装2台600MW国产化超临界参数燃煤发电机组。机组主设备国产化方案按照引进技术、联合设计、合作生产的方式，锅炉采用了东方锅炉（集团）股份有限公司引进日本巴布科克—日立公司技术制造的DG1900/25.4—Ⅱ1型锅炉，汽轮发电机采用哈尔滨汽轮机厂引进日本三菱公司技术制造的CLN600—24.2/566/566型汽轮发电机。2006年华能集团公司决定在天津杨柳青电厂、沁北电厂、北京热电、珞璜电厂、华能岳阳电厂对部分风机水泵采用高压变频器调速装置，华能集团公司在国际上公开招标采购高压变频器。东方日立（成都）电控设备有限公司为国内中标台数最多的单位，中标20台高压变频器。其中在华能沁北电厂#1机组2台一次风机电机上分别加装一套东方日立（成都）电控设备有限公司生产的DHVECTOL-HI03300/06B高压变频器装置。
二．运行工况
沁北电厂一次风机为离心风机，采用入口导叶调节。在600MW、500MW、350MW工况下一次风机功耗分别占六大风机总功耗的37.4%、43.1%、50%。低负荷时一次风机运行效率低。
一次风机设计参数：
一次风机型号17674B/1076、设计转速1480r/min、最大风量98.28M3/S、全压20238.6Pa、轴功率2145.1KW、电动机功率2500KW。一次风机设计最大出力（风量98.28M3/S）下效率86.7%；锅炉BMCR工况（风量75M3/S）下效率72.7%；锅炉额定工况（风量72M3/S）下效率67.5%。
一次风机实际运行参数：
600MW工况：一次风机出力60.6NM3/S，风机出口风压12KPa，两台一次风机功耗3641.7KW，六大风机总功耗9745.4KW，一次风机在六大风机中功耗比37.4%；
500MW工况：一次风机出力50NM3/S，风机出口风压11.5KPa，两台一次风机功耗3196KW，六大风机总功耗7409.15KW，一次风机在六大风机中功耗比43.1%；
350MW工况：一次风机出力44.2NM3/S，风机出口风压11.5KPa，两台一次风机功耗2830.7KW，六大风机总功耗5659.47KW，一次风机在六大风机中功耗比50%。
一次风机设计锅炉额定工况（风量72M3/S）下效率67.5%，在机组低负荷运行时，由于风机入口导叶开度小，入口导叶的节流以及在风机入口产生的紊流加剧，使一次风机的运行效率降低。从一次风机设计性能曲线看，实际运行600MW工况，一次风机出力60.6NM3/S，风机实际运行效率60%左右；实际运行500MW工况，一次风机出力50NM3/S，风机实际运行效率52%左右；实际运行350MW工况，一次风机出力44.2NM3/S，风机实际运行效率47%左右。风机的效率随一次风机出力的降低明显，这也是随机组负荷降低一次风机功耗快速增加的原因。
通过变频改造后的一次风机由原先的入口导叶调整一次风机出口母管风压改为通过变频器调整一次风机转速来调节总一次风压。当一次风机采用变频调节后，风机的入口导叶取消，在机组低负荷运行时入口导叶的节流和导叶角度改变后在叶轮入口产生的紊流减弱或消失，将极大提高风机低负荷运行的效率，降低生产厂用电率。
三．变频器的工作原理及结构
1＃炉1A、1B分别采用东方日立（成都）电控设备有限公司生产的鲁棒型无速度传感器矢量控制高压变频调速系统。
变频器主要技术参数
3.1功率单元的原理
DHVECTOL-HI03300/06B变频器每一相由8个功率单元串联而成，电压叠加如图2-1所示。相电压为3464V；每个功率单元输出有效值Ve＝433V，峰值输出电压Vp=
Ve＝612V。
图3-1 6kV/8级变频器主电路拓扑图
图3-1为6kV系统的电压叠加示意图，其电气结构原理示意图如图3－2所示：
图3-2 6kV/8级变频器电路原理示意图
3.2移相变压器原理
DHVECTOL-HI03300/6B高压变频器的输入侧隔离变压器采用移相式变压器，变压器原边绕组为6kV，副边共24个绕组分为三相。每个绕组为延边三角形接法，分成8个不同的相位组，分别有＋7.5°、＋15°＋22.5°、+30°、－7.5°、－15°－22.5°、－30°移相角度，形成48脉波的二极管整流电路结构。（如表3-3）每个副边绕组接一个功率单元，这种移相接法可以有效地消除47次以下的谐波。对电网谐波污染小，直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准。
表3-3 整流变压器的整流脉波数和移相角差
四．实际应用过程
沁北电厂#1机两台一次风机变频改造工程2007年5月31日开工，至6月10日全部试验完成，6月11日一次投运成功，共历时12天。在调试的过程中，故障报警可靠，连锁可靠，各种保护完备，工频和变频切换正常，运行期间，DCS系统与变频器接口正常，控制精度高，系统运行稳定。
4.1调试项目
4.1.1PCB板设定：过电流、瞬停、每个功率单元通信板跳线等按要求进行设定；
4.1.2变频器参数设定：设定并检查变频器参数V C00000～V C004B；
4.1.3 6Kv电源通电前的检查：6Kv断路器在试验位置进行合、分闸试验，以及闭锁试验，保证保证逻辑关系正确可靠；
4.1.4充电波形测试：6Kv断路器在试验位置，两路380 V控制电源在通电状态
4.1.5变频器空载输出U-V，V-W电压波形测试：6Kv断路器在工作位置，变频器输出到电机连线在分断状态；
4.1.6变频器带电机，电机速度、一次电压、励磁电流、转矩电流波形测试：将电机与风机之间的联轴器断开，空载启动运行，确认旋转方向并与工频运行方向一致。空载加减速试验。变频0-50Hz的加速时间定为30秒，50-0Hz的空载减速时间为180秒；
4.1.7变频器带载运行，电机速度、一次电压、励磁电流、转矩电流波形测试：将电机与风机之间的联轴器连接好，进行带载试验。
4.1.8瞬停试验：变频器运行频率40Hz，模拟6Kv电源瞬时掉电2秒，变频器能够继续运行，两台变频器运行不受影响。
五．节能计算
5.1 1#机组一次风机高压变频器节电改造前后的电机运行电流数据比较
以上数据由华能沁北电厂提供（为实际测试数据）。
5.2 1#机组一次风机高压变频器节电改造后的节电率
5.3 1A、1B一次风机按一天平均带上述6个负荷4小时计算
1A一次风机一天平均节电为13663.2KW、节电率为34.8％
1B一次风机一天平均节电为13622.4KW、节电率为35.3％
5.4 1A、1B一次风机一年按运行6000小时计算
1A一次风机一年节电为3415800KW
1B一次风机一年节电为3405600KW
5.5 1A、1B一次风机一年按0.3085元kw/h计算
1A一次风机一年大约节约1053774.3元
1B一次风机一年大约节约1050627.6元
从上述计算，大约两年全部能收回1A、1B一次风机变频器的投资。
六．结束语
（1）华能沁北电厂600MW超临界燃煤机组一次风机入口由挡板调节改为变频调节，节能效果是非常明显的。
（2）根据变频器现场安装的特殊环境，运行值班人员必须加强日常巡视，确保变频器的运行环境良好，保证一次风机安全、稳定的运行。
（3）随着发改委整顿火电行业的力度加大。明确提出“十一五”期间计划关掉4000万千瓦小火电，要求上大机组压小机组。DHVECTOL-HI03300/06B变频器在600MW超临界燃煤机组一次风机的成功应用，为大机组节能降耗提供了可靠的保证，因而在大机组日益增加的同时应该大力推广高压变频器在大机组相关辅机设备上的应用。
文章版权归西部工控xbgk所有，未经许可不得转载。
服务咨询