利德华福5.5MW级高压变频器在大唐华银耒阳电厂210MW机组给水系统中的应用(3)

(2)由于主油泵与电机同轴，采用变频调速后，电机转速降低后，油泵油压、油量不足，油泵要求润滑油压力不低于0.24MPa，润滑油量不低于400 L/min;工作油压力不低于0.24MPa，所以为满足油泵供油，单独配置油站。拆除原液偶主油泵，具体内容包括油站的油管路改造，油站的基础制作、安装，油管路的连接液力偶合器主油泵叶轮拆除及改造。

(3)配置油站：两台油泵(含驱动电机)，一用一备，运行泵故障跳闸，连锁备用泵启动。流量900升/分钟，压力：0.40兆帕，功率：4级37千瓦，口径：80。油站还需配置符合油泵电机容量及控制要求的电气控制箱，需方提供电气控制箱所需电源。油箱，油温、油压，油量检测装置及其他配套附件等，检测信号能输出4-20mA信号。

(4)当变频器故障或检修时，通过变频器旁路切换到工频运行。此时还是沿用原来的运行方式，用液偶调速。

图八: 液力偶合器油站改造照片

4.3大功率变频器设计和运行要点

高压变频器内部的主要逆变部分，采用的是德国优质品牌第四代IGBT芯片和PRIMEPACK封装技术生产的高性能IGBT，其技术优势主要体现在：

4.3.1新一代IGBT特点

(1)第四代IGBT改善了IGBT的动作特性，使之比第三代IGBT的动作更加柔软;

(2)第四代IGBT在不产生严重电压尖峰毛刺的情况下可以适应更小的驱动电阻，实现了较第三代IGBT更低的开关损耗;

(3)第四代IGBT增强了的芯片的温度特性，可以运行于150℃，最高耐受温度为175℃,而第三代IGBT只能运行于125℃，最高耐受仅为150℃;

(4)第四代IGBT与第三代IGBT拥有一样的短路耐受能力，可以保证工作的安全可靠;

(5)第四代IGBT与第二代第三代IGBT相比较，在功率循环寿命方面表现优异，具体如下表：

表 4

(6)第四代IGBT保持了第三代IGBT的正温度特性，易于并联。

4.3.2器件均流问题

由于单只IGBT芯片的通流能力有限，大功率产品通常采用IGBT并联来提高输出电流能力。IGBT本身具有正温度系数，具有自均流能力，适合并联。为了保证设备的可靠性，元器件首先在容量计算时提高设计裕量系数，近似两倍的余量。

采用动态均流和静态均流技术，降低IGBT的饱和压降Vce(sat)、反并联二极管的正向压降Vf对静态均流效果的影响;以及IGBT的跨导gfs和栅极-发射级阈值电压Vge_th、反并联二极管的反向恢复特性对动态均流效果的影响。

4.3.3 器件散热问题

在超大功率变频器中，发热功率密度远大于常规变频器，采用常规的散热结构无法满足高密度散热的需要。为此我们采用特殊的散热结构及布局设计，提高散热功率密度，优化热场分布，以避免IGBT结温过高导致器件损坏。

4.3.4 大电流电磁噪声抑制问题

IGBT开关动作时，在母排寄生电感上产生的尖峰电压是造成IGBT损坏的一个主要原因。该电压正比于工作电流、寄生电感、反比于IGBT动作时间。由于IGBT动作时间在不同电流下变化很小，在设备电流增大时，尖峰电压将随之等比例增加。IGBT并联的主电路结构造成线路感抗差异，这些感抗的不同将严重影响IGBT的动态工作特性，采用对称型主电路结构，大电流噪声得到有效抑制。5、冷却问题，大功率变频器由于变频器发热量占到了额定功率的3-4%，所以发热量是必须要考虑的问题。直接影响到设备的稳定运行。

大唐耒阳电厂5.5MW给水泵变频器采用该项目冷却方式采用空水冷却装置型号：BLH-CK-260。制冷功率达260KW，现场环境很干净。

图九:空水冷现场图片

1、变频器出口风道

2、变频器室外风道

3、空水冷增压风机

4、空水冷配电控制箱

5、空水冷室内进风口

4.3.5 变频器选用

针对耒阳电厂给水泵电机和负载特性。北京利德华福电气技术有限公司提供型号为：HARSVERT-VA06/600，额定容量为7000KVA变频器

4.3.6 DCS控制改造：

高压变频调速系统的控制系统安全可靠，其控制电源采用AC220V和DC220V，双路供电，互为备用，实现无扰切换，确保控制电源的稳定。

变频装置具有与现场分散控制系统DCS的用户接口，变频装置根据DCS控制指令，控制电动机的启动、停止，控制电动机的转速;变频装置通过硬连接线方式向DCS反馈变频装置的主要状态信号和故障报警信号。在现有DCS系统中增加给水泵变频器的控制功能。

图十:DCS画面截图