高壓變頻器在華能沁北電廠的運用

0 引言

華能沁北電廠一期工程建設規模為1 200 MW，安裝2 臺600 MW 國產化超臨界參數燃煤發電機組，是我國首臺600 MW 國產化超臨界燃煤機組依托項目。機組主設備國產化方案按照引進技術、聯合設計、合作生產的方式，鍋爐采用了東方鍋爐(集團)股份有限公司引進日本巴布科克———日立公司技術制造的DG1900/25.4-Ⅱ1 型鍋爐，汽輪發電機采用哈爾濱汽輪機廠引進日本三菱公司技術制造的CLN600-24.2/566/566型汽輪發電機。2006年華能集團公司決定在天津楊柳青電廠、沁北電廠、北京熱電、珞璜電廠、華能岳陽電廠對部分風機水泵采用高壓變頻調速，華能集團公司在國際上公開招標采購高壓變頻器。東方日立(成都)電控設備有限公司中標20臺高壓變頻器，為國內中標臺數最多的單位。

其中在華能沁北電廠1#機組2臺一次風機上分別加裝一套東方日立(成都)電控設備有限公司生產的DHVECTOL-HI03300/06B高壓變頻裝置。

該變頻改造工程2007 年5 月31 日開工，6 月11日一次投運成功，共歷時12天。在調試的過程中，故障報警可靠，聯鎖可靠，各種保護功能完備，工頻和變頻切換正常，運行期間，DCS系統與變頻器接口正常，控制精度高，系統運行穩定。

1 運行工況

沁北電廠一次風機為離心風機，采用入口導葉調節。

1.1 一次風機設計參數

一次風機型號為17674B/1076，設計轉速1 480 r/min、最大風量98.28 m3/s，全壓20 238.6 Pa，軸功率2 145.1 kW，電動機功率2 500 kW。一次風機設計最大出力(風量98.28 m3/s)下效率為86.7%;鍋爐BMCR工況(風量75 m3/s)下效率為72.7%;鍋爐額定工況(風量72 m3/s)下效率為67.5%。

1.2 一次風機實際運行參數

1)600 MW工況一次風機出力60.6 m3/s，風機出口風壓12 kPa，風機實際運行效率60%左右;

2)500 MW工況一次風機出力50 m3/s，風機出口風壓11.5 kPa，風機實際運行效率52%左右;

3)350 MW工況一次風機出力44.2 m3/s，風機出口風壓11.5 kPa，風機實際運行效率47%左右;

在機組低負荷運行時，由于風機入口導葉開度小，入口導葉的節流以及在風機入口產生的紊流加劇，使一次風機的運行效率降低。風機的效率隨一次風機出力的降低明顯降低，這也是隨機組負荷降低一次風機功耗快速增加的原因。

變頻改造后，一次風機由原先的入口導葉調整一次風機出口母管風壓改為通過變頻器調整一次風機轉速來調節總一次風壓。當一次風機采用變頻調

節后，風機的入口導葉取消，在機組低負荷運行時，入口導葉的節流和導葉角度改變后在葉輪入口產生的紊流減弱或消失，極大地提高了風機低負荷運行時的效率，降低了生產廠用電率。

2 變頻器的工作原理及結構

2.1 變頻器參數

1#機組1A、1B風機分別采用東方日立(成都)電控設備有限公司生產的魯棒型無速度傳感器矢量控制高壓變頻調速系統，變頻器的主要參數如下：

1)型式及型號DHVECTOL-HI03300/06B;

2)系統輸入電壓6 kV;

3)系統輸出電壓0～6 kV;

4)系統輸出電流0～271 A;

5)額定容量3 300 kV·A;

6)變頻器效率98 %;

7)諧波4%;

8)輸入側功率因數0.96;

9)控制電源外接2路380(1±10%)V，5 kV·A獨立電源;

10)UPS 型式提供后備式UPS(1kV·A)，斷電保持時間為30 min;

11)整流形式及器件參數不控整流方式，二極管選SANREX;

12)逆變形式及器件參數單相全橋逆變，IGBT選MITSUBISH;

13)過載能力120%1 min，150%3 s。

2.2 功率單元的原理

DHVECTOL-HI03300/06B 變頻器每相由8 個功率單元串聯而成，每個功率單元輸出有效值Ve=433 V，串聯后相電壓為3 464 V，線電壓為6 000 V。

其電氣結構原理示意圖如圖1所示。

2.3 移相變壓器原理

DHVECTOL-HI03300/6B 高壓變頻器的輸入側隔離變壓器采用移相式變壓器，變壓器一次側繞組為6 kV，二次側共24個繞組分為三相。每個繞組為延邊三角形接法，分成8 個不同的相位組，分別有+7. 5°、+15°+22. 5°、+30°、-7. 5°、-15°、-22.5°、-30°移相角度，形成48 脈波的二極管整流電路結構。見表1，每個二次側繞組接一個功率單元，這種移相接法可以有效地消除47 次以下的諧波。對電網諧波污染小，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準。