高压变频在2×600MW机组发电厂的应用

1 前言

宁夏大唐国际大坝发电公司安装的2台600MW空冷火力发电机组，原静叶可调式轴流引风机拟改为高压变频无级调速，不但实现了对锅炉负压的精确调整，同时也在节能降耗、提高电厂经济效益、减少对设备的磨损、降低维护成本等方面拓展开了新局面。此次工程全部由国内自主设计、引风机厂用电率由0.9%下降至0.63%。项目当前是国内发电厂应用功率最大的高压变频系统设施，且全部自主建设、自主制造、自主调试、自主运行管理，并拥有国内领先水平的高压变频调速系统。(图1、2为合康变频器运行现场)

引风机变频改造后，每台机组日均发电量1050万度电时，调速系统(6KV 4500KW)，实现了国内高压变频领域在静叶可调式轴流风机上的可靠使用，并具有良好的节能效益。此次改造，不但为发电厂静叶可调式轴流引风机在高压变频改造领域方面积累了宝贵的经验，也为西北地区其它相同等级发电厂高压变频的节能改造建设提供了借鉴。

2 HIVERT-Y06/545的高压变频器技术指标(性能)简介

一般高压变频器安装标准为海拔1000米以下。这与空气的密度有关，海拔1000米以下空气的密度基本维持不变，但随着海拔高度的升高，空气变得越来越稀薄，高压变频器冷却能力有所下降。鉴于此，在海拔比较高的地区需选用有足够富裕量的高压变频器，否则就会频繁出现过流、过载、过热等跳闸现象。另外一个原因是空气较稀薄的地区，易发生击穿放电现象。

针对高海拔使用现状，选用额定功率为HIVERT-Y06/545(4500KW)的高压变频器，能有效解决高海拔变频器降容问题。

高压变频器中所有的PCB电路板，均做了三防漆处理，三防漆可以为PCB电路板提供更好的抗灰尘、抗潮湿、抗霉变、耐腐蚀和抗振动的超强保护。同时三防漆还可以对电路和组件起到保护作用，防止它们直接放电和增大爬电距离。

由于高海拔的影响，裸露于外的铜排在棱角、尖锐处容易出现尖峰放电现象。高压变频所有铜排均做过镀镍、镀铬处理，以防止铜排表面氧化，影响通流能力。同时将所有的铜排棱角、尖锐做特殊的打磨处理，避免出现尖峰放电问题。

鉴于高海拔地区因空气稀薄易出现空气直接击穿的问题，改造者在6KV高压变频设计中，将所有的电气间隙及爬电距离统一按照10KV系统进行设计、配置，有效避免了此类问题的出现。

表1 通用高压变频与HIVERT-Y06/545技术参数对比情况

3控制系统概述

3.1控制系统的选用——双核DSP控制系统

主控板采用高速DSP，完成对电机控制的所有功能，运用正弦波空间矢量方式产生脉宽调制的三相电压指令。通过通讯口与人机界面主控板进行交换数据，提供变频器的状态参数，并接受来人机界面主控板的参数设置。

人机界面采用高速DSP，提供友好的全中文操作界面，负责信息处理和与外部的通讯联系，可选上位监控而实现变频器的网络化控制。通过主控板和IO接口板通讯传来的数据，计算出电流、电压、功率、运行频率等运行参数，提供表计功能，并实现对电机的过载、过流告警和保护。通过通讯口与主控板连接、IO接口板连接，实时监控变频器系统的状态。

双DSP控制系统，无需人工控机，具备功耗小，发热量小，软件简单，实时性好，可靠性高等特点。速度高达纳秒级，比工控机的响应速度快几十倍，杜绝了变频器死机问题。

3.2控制方式选用——无速度传感矢量控制技术

在转子磁场定向的同步旋转坐标系下，定子电流可分解为两个独立的分量：励磁电流分量与转矩电流分量。在控制转子磁通恒定的前提下，电机转矩与定子电流的分量成正比。从而实现了转子磁通和转矩的解耦控制。这样，在转子磁场定向的坐标系下，矢量控制就是把定子电流中的励磁电流分量与转矩电流分量分解成两个垂直的直流变量，分别进行控制。通过坐标变换重建的电动机模型就可等效为一台直流电动机，从而可以实现直流电动机那样进行转矩和磁通控制。

无速度传感矢量控制原理图

4 HIVERT高压变频主电路构造原理

HIVERT系列高压变频器采用交-直-交直接高压(高-高)方式，主电路开关元件为IGBT。由于IGBT耐压所限，无法直接逆变输出6kV，且因开关频率高、均压难度大等技术难题无法完成直接串联。HIVERT变频器采用功率单元串联，叠波升压，充分利用常压变频器的成熟技术，因而具有很高的可靠性。图2为6kV系列典型主电路图。