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湖北三環(huán)高壓變頻器在石家莊熱電中的應用

湖北三環(huán)高壓變頻器在石家莊熱電中的應用

2016/6/3 10:43:52

一、用戶概述       位于石家莊市東北部工業(yè)區(qū)的河北華電石家莊熱電有限公司是河北省境內大型熱電聯(lián)產企業(yè)。河北華電石家莊熱電有限公司是國家“一五”計劃期間156項重點建設項目之一,1954年8月15日建廠,1956年4月10日第一臺機組投產發(fā)電,歷經8期擴建和技術改造,目前裝機總容量為63.4萬千瓦,額定供熱出力1205噸/小時,最大供熱負荷達1685噸/小時,運行著目前國內最大的循環(huán)流化床鍋爐群。河北華電石家莊熱電有限公司承擔著石家莊市80%的工業(yè)熱負荷,占全市集中供熱面積的50%。是目前國內供熱量最大的熱電廠。作為國家重點建設項目,河北華電石家莊熱電有限公司1997年立項進行技術改造。工程總投資21.67億元,2001年7月12日正式開工興建,引進德國阿爾斯通公司兩臺20萬千瓦雙抽供熱機組,配套東方鍋爐廠生產的四臺410噸/小時循環(huán)流化床鍋爐。       石家莊電廠采用的是以熱定電模式運行,該廠的負荷日變化、月變化、季變化都很頻繁,目前石家莊熱電廠鍋爐的引風機、一次風機均采用風門擋板調節(jié)方式,風門調節(jié)頻繁,設備磨損嚴重,維護率高,且風門擋板調節(jié)方式造成較大節(jié)流損失,能耗嚴重,造成極大的浪費。針對此種情況,經過多次考察、反復研究討論,采用我公司生產的高壓變頻器對石家莊熱電的四臺410噸/小時循環(huán)流化床鍋爐進行了一次風機和引風機的高壓變頻改造。       一、設備參數       一次風機電機參數       設備名稱電機型號額定電壓額定電流額定功率額定功率因數臺數       一次風機YKK560-46kV1400kW0.88       引風機YKK630-6-W/10006kV1000kW0.88       根據現(xiàn)場設備和生產情況,引風機選用我公司生產的SH-HVF-Y6K/1000高壓變頻器,一次風機選用SH-HVF-Y6K/1400型高壓變頻器。   二、SH-HVF高壓變頻器的技術方案       (一)、技術原理       變頻裝置采用直接高高變換的方式,多電平串聯(lián)倍壓的技術方案,優(yōu)化的PWM控制算法,實現(xiàn)優(yōu)質的可變頻變壓(VVVF)的正弦電壓和正弦電流的輸出。,整套系統(tǒng)由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6kV系列有18個功率單元,每6(5+1)個功率單元串聯(lián)構成一相。每個功率單元結構上完全一致,可以互換,為基本的交-直-交單相逆變電路,整流側為二極管三相全橋,通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控制。       當某一個單元出現(xiàn)故障時,可將此單元模塊旁路退出系統(tǒng)而不影響其他單元的運行,變頻器可持續(xù)降額運行,如此可減少很多場合下停機造成的損失,避免了由于一個大功率高壓開關器件的故障而導致整機故障、停機的產生,從而保證了變頻器的可靠性。  在損壞3個單元后仍然可以滿負載輸出,產品最多可允許6個單元模塊的旁路。         (二)技術方案       為了充分保證系統(tǒng)的可靠性,變頻器配置方案均采用一拖一方式:       電源高壓電源經用戶開關柜高壓開關QF到刀閘柜,經輸入刀閘QS1到高壓變頻裝置,變頻裝置輸出經出線刀閘QS2送至電動機;電源 target=_blank>高壓電源還可經旁路刀閘QS3直接起動電動機。進出線刀閘QS2和旁路刀閘QS3的作用是:一旦變頻裝置出現(xiàn)故障,即可馬上斷開進出線刀閘QS2,將變頻裝置隔離,手動合旁路刀閘QS3,在工頻電源下起動電機運行。QF保留用戶原斷路器,QS1、QS2、QS3安裝在一個刀閘柜中與變頻裝置配套供貨。QS2與QS3之間通過機械閉鎖,防止誤操作。       (三)產品特點       1、功率單元機械式旁路       為了保證變頻器和現(xiàn)場設備的正常運行,SH-HVF系列高壓變頻器為用戶提供了功率單元機械旁路功能,當單元故障時,可自動將輸出清除并同時觸發(fā)旁路單元將其旁路,使其不影響整個系統(tǒng)的正常工作,使整個系統(tǒng)由原來的串聯(lián)可靠性結構變成為并聯(lián)可靠性結構。典型旁路示意圖如下:       傳統(tǒng)的功率單元電子式旁路設計采用晶體管方式,其設計與功率單元采用一體化設計,其電子旁路能否動作取決于功率單元的故障狀態(tài);而我公司功率單元機械式旁路采用機械式接觸器方式,并且專門為其設計了一套功率單元旁路控制系統(tǒng),一旦功率單元故障,不管故障多么嚴重,旁路系統(tǒng)均能正確安全的旁路。       2、變頻器帶故障運行方式       當有功率單元故障時,變頻器可通過線電壓自動均衡技術,輸出最大的功率而不至于跳機影響生產,用戶可以根據設備的報警自行確定停機維修時間。       3、風機選用進口設備       我公司高壓變頻器冷卻風機采用原裝進口EBM風機,其平均無故障連續(xù)運行時間大于100000小時。       4、頻率分辨率       頻率分辨率為0.01Hz,每周波頻率誤差小于1微秒。       5、諧波指標       輸出電流諧波失真<2%;變頻調速系統(tǒng)產生的諧波滿足并高于中國“GB/T14549電能質量公用電網諧波”及“IEEE519”國際標準的規(guī)定。變頻裝置考慮將對電網諧波影響減至最小的措施包括:a、移相變壓器;b、單元串聯(lián)技術;c、優(yōu)化的PWM算法;d、多脈沖整流技術       6、線電壓自動均衡技術       變頻器某相有單元故障后,為了使線電壓平衡,傳統(tǒng)的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓,而線電壓自動均衡技術通過調整相與相之間的夾角,在相電壓輸出最大且不相等的前提下保證最大的線電壓均衡輸出。       7、控制電源雙電源自動切換+雙UPS技術       變頻器的控制電源采樣“雙電源自動切換+雙UPS”方案,以最大限度的保證控制電源的可靠性。  “雙電源自動切換”:一路電源由用戶提供,另外一路電源來自變頻器主回路隔離移相變壓器二次側獨立繞組,兩路電源由雙電源自動切換裝置自動切換后提供給控制柜使用       “雙UPS”:控制柜配置兩臺UPS,一臺1kVA的后備式UPS,一臺1kVA的在線式UPS,當雙電源同時掉電時雙UPS保證提供30分鐘的后備電源。       采用雙電源自動切換+雙UPS”方案后,可以保證只要主回路高壓有電,變頻器均能正常運行,在用戶6kV母線自動切換過程中,高壓短時掉電后,仍能保證變頻器不跳機。       8、寬電壓輸入范圍:輸入電壓在85%~115%,頻率在45Hz~55Hz波動范圍內設備均能正常工作。電網電壓下降35%仍可降額繼續(xù)運行,電網電壓低于35%時,變頻裝置將在一定的時間內保護動作。模塊單元旁路后系統(tǒng)輸出額度功率的76%。   三、應用高壓變頻調速系統(tǒng)產生的效果       1、節(jié)能效果明顯       設備名稱額定功率工頻運行功率變頻運行功率年節(jié)約電量年節(jié)約電費節(jié)電率       引風機1000KW834KW500.4KW1921536KW48萬元40%       一次風機1400KW1275KW790.5KW2790720KW69.77萬元38%       年運行時間按8個月計算,電費為:0.25元/kwh       根據石家莊電廠的實際運行數據表明在風機改造高壓變頻后節(jié)能效果顯著,2年不到就收回了投資。       2、變頻改造后,實現(xiàn)電機軟啟動,啟動電流小于額定電流值,啟動更平滑,延長電機和風機的使用壽命。       3、改善了工藝。投入變頻器后風機可以非常平滑穩(wěn)定的調整風量,運行人員可以自如的調控,風機運行參數得到了改善,提高了效率,取得節(jié)能效果。大       4、減少閥門機械和風機葉輪的磨損。安裝變頻調速后,風機經常工作在比原來定速時低,大大減少了風機葉輪的磨損,減少了風機振動。延長風機的大修周期,節(jié)省檢修費用和時間。       5、功率因數由原來的0.8左右提高到0.95以上,不僅省去了功率因數補償裝置,而且減少了線路損耗。   四、結束語       在河北華電石家莊熱電一次風機和引風機采用SH-HVF-Y6K型高壓變頻器,不但操作方便、容易、維護量小,而且有明顯的節(jié)能效果。通過SH-HVF高壓變頻器在河北華電石家莊熱電的應用,增強了運行的安全可靠性,改善了系統(tǒng)工藝,又達到較好的節(jié)能效果,再次驗證了高壓變頻器在風機節(jié)能改造方面是值得推廣的。

審核編輯(
王靜
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