1 高压变频器应用情况
神华神东上湾热电厂三期机组位于内蒙古鄂尔多斯市,拥有 2 台 150MW 国产凝汽式汽轮发电机组。分别于 2009 年 10 月和 12 月投入运行,锅炉引风机、二次风机电机采用北京合康亿盛科技有限公司生产的 HIVERT- Y 系列电压源型全数字控制高压变频器,高 - 高方式、采用 H 桥串联方案。引风机电机为 6kV/1600kW 电机,配 HIVERT- Y06/192 型高压变频器,额定容量 2000KVA、额定电流 192A,每台机组配 2 台引风机,两台机组共 4 台;二次风机电机为6kV/1250kW 电机,配 HIVERT- Y06/154 型高压变频器,额定容量:1600kVA、额定电流:154A,每台机组配2 台引风机,两台机组共 4 台。目前,引风机、二次风机变频器运行稳定,节能效果明显。
2 HIVERT- Y06/192 型高压变频器原理及特点(以引风机为例)
HIVERT- Y 系列高压变频器采用单元串联多电平拓扑结构。输入侧隔离变压器副边采用延边三角形移相方式,目的是降低对系统(厂用电)的谐波注入。输出采用 PWM移相方式,一方面降低 dv/dt,目的是降低输出谐波。由若干个低压 PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出,高压主回路与控制器之间为光纤连接,安全可靠,精确的故障报警保护具有电力电子保护和工业电气保护功能,保证变频器和电机在正常运行和故障时的安全可靠。6kV 系统主电路拓扑结构原理图见。
采用功率单元串联,而不是功率器件串联,器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压,器件不必串联,不存在器件串联引起的均压问题。直接使用低压 IGBT 功率模块,器件工作在低压状态,不易发生故障。6kV 变频器共使用 42 对 1200V 低压 IGBT,低压 IGBT 门极驱动功率较低,驱动电路非常简单,开关频率很低,不必采取均压电路和浪涌吸收电路,系统效率高,同时功率单元采用电容滤波结构,总体技术成熟可靠。变频器可以承受 30%的电源电压下降而继续运行,变频器的 6kV 主电源完全失电时,变频器可以在 3s 内不停机,能够全面满足变频器动力母线切换时不停机的需要。功率单元主电路原理图。
采用自动工频旁路,当变频器出现故障或者停机检修时,采用外部空气开关和刀闸把变频器从系统中脱离出来,便于变频器的维护和修理,工频旁路原理图见。其中:KM1、KM2、KM3 为高压真空接触器,QF0 高压断路器,HVF 表示高压变频器,M表示电机。
当变频运行时,KM1 和 KM2 闭合、KM3 断开。变频器故障时,断开 KM1、KM2,合 KM3,电机继续运行。其中要求:KM2 和 KM3 不能同时闭合,在机械和电气上实现互锁,旁路柜与上级高压断路器 QF0 通过 DCS 实现联锁,旁路柜隔离开关未合到位时,不允许 QF0 合闸,QF0 合闸后,由自动旁路柜实现变频器上电及变频器出现故障时自动跳至工频运行,确保设备连续稳定运行。在旁路柜带高压电时,如有人强行非法打开旁路柜门,则跳开上级高压断路器 QF0.
采用外部模拟信号控制变频器输出频率时(变频器作为 DCS 的执行机构),如果发生模拟信号掉线或短路时,变频器可以提供报警信号,同时保持原有输出频率不变。变频器控制电源可接收交流 220V 和直流 220V 输入,并配备有 UPS,在控制电源发生故障时可以继续运行,同时提供报警。
高压变频器与 DCS 系统有较好的接口能力,其控制部分由高速单片机、人机界面和 PLC 共同构成。单片机实现 PWM控制和功率单元的保护。人机界面提供友好的全中文监控界面,同时可以实现远程监控和网络化控制。内置 PLC 用于柜体内开关信号的逻辑处理,根据风机的特性运行要求以及高压变频器控制的具体要求采取相应控制。与 DCS 系统之间的信号总共 16 个,其中 DCS 系统与高压变频器之间的信号开关量有 7 个、模拟量有 3 个,共有 10个;DCS 系统与旁路柜之间的信号共有 6 个,均开关量信号。(以引风机为例)
3 经济综合测试评价
3.1 节能效益明显
为比较变速调节和传统挡板调节引风机、二次风机电耗情况,确定其节能效果,于 2010 年 1 月 29日对
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