高压变频在2×600MW机组发电厂的应用(2)

HIVERT-Y高压变频器6kV系列主电路图

隔离变压器为三相干式整流变压器，风冷，有使用寿命长、免维护等优点。变压器原边输入可为任意电压，Y接;副边绕组数量依变频器电压等级及结构而定， 6kV系列为18个，延边三角形接法，为每个功率单元提供三相电源输入。

为了最大限度抑制输入侧谐波含量，同一相的副边绕组通过延边三角形接法移相，绕组间的相位差由下式计算：

移相角度 = 60°/每相单元数量

由于为功率单元提供电源的变压器副边绕组间有一定的相位差，从而消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流，所以HIVERT变频器输入电流的总谐波含量(THD)远小于国家标准5%的要求，并且能保持接近1的输入功率因数。

6kV系列电压叠加图

三相输出Y接，得到驱动电机所需的可变频三相高压电源。图3为6kV(六单元)、变频器系列的电压叠加示意图。

6kV系列单元输出及相电压波形示意图

图4为六个580VAC功率单元串联时，每个功率单元输出的电压波形及其串联后输出的相电压波形示意图，可以得到6～0～-6共13个不同的电压等级。增加电压等级的同时，每个等级的电压值大为降低，从而减小了dv/dt对电机绝缘的破坏，并大大削弱了输出电压的谐波含量，图5为6kV六单元变频器输出的Uab线电压波形实录图，峰值电压为8.5kV。因为电机电感的滤波效果，输出电流波形更优于电压波形，图5`即为输出电流Ia的实录波形图，峰值电流130A。电压等级数量的增加，大大改善了变频器的输出性能，输出波形几乎接近正弦波。

输出线电压波形

功率单元原理见图6，输入电源端R、S、T接变压器二次线圈的三相低压输出，三相二极管全波整流为直流环节电容充电，电容上的电压提供给由IGBT组成的单相H形桥式逆变电路。

功率单元原理图

5改造后效益概述

5.1降低设备损耗，延长设备使用寿命

静叶可调轴流式风机的工作原理：气体被进风箱均匀的吸入，通过前导器改变气流的流量和气流的预定方向。转动叶轮上的叶片对气流沿圆周方向向上做功，提高了气流的压力能和动能。同时，气流在流道形状收缩的叶片子午面上得到加速。通过静子(后导叶)和扩压器将一部分气体的动能转化为静压能的轴流式通风机。前导器是一组不随风机转动的叶片，安装在风机工作轮的前面，用来改变风机入口风流的速度。叶片角度可根据要求调节，用来变化风机的特性曲线。

原控制方式中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，特别是低负荷时节流损失更大。其次静叶调节动作迟缓，造成机组负荷相应迟滞。异步电动机在启动时启动电流一般达到电机额定电流的5-7倍，对厂用电形成冲击，同时强大的冲击转矩对电机和风机的使用寿命存在很大不利影响。

在此次高压变频系统改造中，预先测定静叶可调轴流式风机在最高效率区时最大静叶开度值作为变频运行时的风门开度。由于变频运行时，风机效率曲线平行位移，最高效率区时最大静叶可以保证在变频运行时，风机始终处于最佳效率区。其流量与转速的一次方成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比，当风机转速降低后，其轴功率随转速的三次方降低，驱动风机的电机所需的电功率有效降低。采用变频调速后可以实现对引风机电机转速的线性调节，通过改变电动机转速使炉膛负压、锅炉氧量等指标与引风机风量维持一定的关系。

5.2有效避免机械共振、风机喘震

高压大容量风机应用高压变频改造后，由固定转速运行方式进入变速运行方式，设备的运行状态发生了很大的变化。同时由于风机厂家设计时，基本按固定转速方式设计及测试，在变频运行时可能会带来机械共振，风机喘震等问题。所以高压大容量风机在高压变频改造时，对可能出现的问题给予足够的重视。

在此次高压变频系统改造中，重点关注此问题。高压变频系统参数中设置有共振频率跳转设置，共有2对频率跳转设置，可设定频率跳转起始频率点及恢复频率点，能使电机避开共振点运行，让风机不喘震。

在实际设备投运过程中，DCS操作人员通过DCS远端从0-50HZ逐渐调整转速，间隔为1HZ，每个频率点运转1分钟，同时测试人员在风机本体附近测试风机的震动，记录在各频率段的震幅值内。

通过现场实际操作检测，在各频率段，风机各项震动值基本处于正常范围之内。由于引风机实际运行中，运行频率会较高，同时为避免变频在低频区的转矩波动问题，在DCS参数操作盒中设定最低运行频率，保证系统的安全稳定运行。