雙機(jī)并聯(lián)變頻器在7 200 kW引風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

盧建海

（國電浙江北侖第一發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315800）

雙機(jī)并聯(lián)變頻器在7 200 kW引風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

盧建海

（國電浙江北侖第一發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315800）

介紹了某1 000 MW發(fā)電機(jī)組深度減排引風(fēng)機(jī)增容變頻改造項(xiàng)目，詳細(xì)分析了雙機(jī)并聯(lián)變頻器的系統(tǒng)配置、控制方法、運(yùn)行方式、控制邏輯以及調(diào)試過程，為大容量高壓變頻器在電廠或其它行業(yè)類似的變頻改造項(xiàng)目中的應(yīng)用提供參考。

雙機(jī)；并聯(lián)；變頻器；引風(fēng)機(jī)；應(yīng)用

近年來，隨著1 000 MW機(jī)組的投產(chǎn)以及深度減排項(xiàng)目的推進(jìn)，大容量、大電流引風(fēng)機(jī)的變頻改造已刻不容緩。受單元柜開關(guān)管功率等級的限制，單臺變頻器的容量是有限的，變頻器的額定電流越大，散熱要求就越高，可靠性也越差。目前國內(nèi)高壓變頻器的最大額定帶載電流是600 A，因此，僅依靠單臺變頻器來驅(qū)動(dòng)電機(jī)已不能滿足大電流高壓電機(jī)變頻改造的需求。

采用變頻器并列運(yùn)行技術(shù)可以解決上述問題。變頻器并列運(yùn)行可用于擴(kuò)大調(diào)速系統(tǒng)容量，有效分散變頻器的散熱量，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，并且可以大幅減少改造成本。

1 變頻改造工程基本情況

某發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組原引風(fēng)機(jī)采用靜葉可調(diào)加速風(fēng)機(jī)，運(yùn)行轉(zhuǎn)速為740 r/min。機(jī)組共配套3×50%引風(fēng)機(jī)，2臺汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，1臺電動(dòng)引風(fēng)機(jī)則在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)用。考慮深度減排的壓力，結(jié)合鍋爐實(shí)際運(yùn)行工況、改造工期、投資成本等因素，采用每臺機(jī)組配2臺33%汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)加1臺33%變頻電動(dòng)引風(fēng)機(jī)的改造方案。其中，需保留原電動(dòng)引風(fēng)機(jī)電機(jī)并增裝電動(dòng)引風(fēng)機(jī)變頻器，變頻器由2臺3 900 kW變頻器并聯(lián)而成，采用原一期引風(fēng)機(jī)脫硝改造遺留的變頻器，以減少改造成本。

舊變頻器和電動(dòng)引風(fēng)機(jī)電機(jī)參數(shù)見表1。

表1 舊變頻器電動(dòng)引風(fēng)機(jī)電機(jī)參數(shù)

2 并聯(lián)系統(tǒng)配置方案

變頻器如果容量足夠大，可以直接帶電機(jī)運(yùn)行。但如果容量不夠，則不能直接并聯(lián)使用，因?yàn)楫?dāng)2臺變頻器并列運(yùn)行時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)信號稍有差異，某些瞬間就可能會發(fā)生一臺變頻器上管導(dǎo)通，另一臺變頻器下管導(dǎo)通的情況，此時(shí)2臺變頻器的電壓差ΔU為直流側(cè)電壓，而并聯(lián)支路的電阻僅為導(dǎo)線電阻，其值很小，必然會產(chǎn)生很大的沖擊電流，進(jìn)而燒壞變頻器。所以變頻器輸出端必須加濾波器（電抗器），清除電壓差和環(huán)流后才能進(jìn)行并聯(lián)。

另外，2臺引風(fēng)機(jī)變頻器并列運(yùn)行時(shí)，需在變頻器磁通環(huán)和速度環(huán)中加裝特性下垂環(huán)節(jié)，這樣才能實(shí)現(xiàn)2臺變頻器協(xié)同工作，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的目的。

為此，該工程系統(tǒng)采用手動(dòng)工頻、變頻切換方案，系統(tǒng)主接線如圖1所示。斷開K2，閉合K1，K3，K4隔離開關(guān)，電動(dòng)引風(fēng)機(jī)處于變頻運(yùn)行狀態(tài)；斷開K1，K3，K4，閉合K2隔離開關(guān)，電動(dòng)引風(fēng)機(jī)處于工頻運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行過程中任一臺變頻器故障時(shí)，系統(tǒng)同時(shí)聯(lián)跳1號、2號變頻器上級的高壓開關(guān)，機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行，鍋爐由2臺汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)維持爐膛負(fù)壓值，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全。當(dāng)機(jī)組啟機(jī)時(shí)，變頻器因?yàn)楣收蠠o法及時(shí)啟動(dòng)，可用工頻方式啟動(dòng)電動(dòng)引風(fēng)機(jī)，待變頻器故障排除后，再降負(fù)荷將電動(dòng)引風(fēng)機(jī)切至變頻運(yùn)行方式。

圖1 并聯(lián)系統(tǒng)主接線

3 并聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部控制方法

每臺變頻器都配有獨(dú)立的主控系統(tǒng)和電壓、電流檢測裝置，如圖2所示。高壓變頻器接受DCS（分散控制系統(tǒng)）啟機(jī)、停機(jī)以及4～20 mA控制指令，可以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止和調(diào)速。

由于電動(dòng)引風(fēng)機(jī)由2臺變頻器共同驅(qū)動(dòng)，電機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流由2臺變頻器共同承擔(dān)，因此采用特性下垂法控制2臺變頻器，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。具體辦法是在每臺變頻器速度環(huán)和磁通環(huán)里各加入特性下垂環(huán)節(jié)，其控制過程如圖3所示。

圖2 并聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部控制

圖3 并聯(lián)系統(tǒng)速度環(huán)控制

采用特性下垂法有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）2臺變頻器之間沒有控制信號連接線。

（2）2臺變頻器都以速度模式工作，具有相同的速度給定值。

（3）啟動(dòng)瞬間主機(jī)和從機(jī)環(huán)的速度均起作用，可以保證轉(zhuǎn)矩的平均分配。

4 并聯(lián)系統(tǒng)啟、停機(jī)和DCS控制

4.1 并聯(lián)系統(tǒng)啟機(jī)和停機(jī)模式

并聯(lián)系統(tǒng)變頻器的啟動(dòng)和停止過程基本和單機(jī)變頻器一致。圖4是并聯(lián)變頻器的啟動(dòng)過程，2臺變頻器的就續(xù)信號都滿足后，DCS同時(shí)向2臺變頻器發(fā)出啟動(dòng)指令，2臺變頻器均發(fā)出運(yùn)行信號，啟動(dòng)結(jié)束。停止變頻器的過程與啟動(dòng)順序剛好相反，需特別注意停止指令應(yīng)同時(shí)發(fā)給2臺變頻器。

4.2 DCS控制方案

并列運(yùn)行的變頻器如果任一臺出現(xiàn)故障，應(yīng)將另一臺同時(shí)退出運(yùn)行，雙機(jī)并聯(lián)變頻器的DCS控制也遵循該原則。

4.2.1 變頻器啟動(dòng)許可條件

（1）DCS收到2臺變頻器的就緒信號后允許啟動(dòng)變頻器。

（2）K2與K4同時(shí)閉合時(shí)，不允許啟動(dòng)變頻器，K2與K4之間應(yīng)安裝“五防鎖”防止誤合。

4.2.2 變頻器（上級開關(guān)）跳閘條件

（1）DCS收到任一臺變頻器的跳閘信號，發(fā)命令跳2臺變頻器（上級開關(guān)）。

（2）若任一臺變頻器運(yùn)行信號消失，DCS發(fā)命令跳2臺變頻器。

（3）若DCS判斷任一臺變頻器上級6 kV開關(guān)跳閘，發(fā)命令跳2臺變頻器。

（4）正常手動(dòng)操作：變頻器運(yùn)行時(shí)的操作為2臺變頻器上級開關(guān)同時(shí)跳閘；變頻器退出運(yùn)行時(shí)可分別跳閘。

圖4 并聯(lián)系統(tǒng)啟機(jī)過程

5 并聯(lián)系統(tǒng)的調(diào)試

并聯(lián)系統(tǒng)變頻器安裝完成后需進(jìn)行調(diào)試，其調(diào)試過程不同于單臺引風(fēng)機(jī)變頻器。

（1）斷開1號、2號變頻器和引風(fēng)機(jī)電機(jī)之間的連接，分別對1號、2號變頻器進(jìn)行空升壓試驗(yàn)，以確保每臺變頻器均能正常運(yùn)行。

（2）工頻試轉(zhuǎn)電動(dòng)引風(fēng)機(jī)電機(jī)單體，確認(rèn)轉(zhuǎn)向正確。

（3）斷開2臺變頻器的連接，分別用1號和2號變頻器拖動(dòng)電動(dòng)引風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，確認(rèn)轉(zhuǎn)向，分別檢測2臺變頻器的相位，保證相位一致。

（4）1號、2號變頻器并列運(yùn)行，拖動(dòng)電動(dòng)引風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，就地檢測變頻器輸入、輸出相位一致。

（5）帶負(fù)載運(yùn)行，根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)速度。

6 結(jié)語

變頻器并列運(yùn)行技術(shù)有效解決了大容量、大電流電機(jī)調(diào)速的難題，變頻器采用特性下垂法來實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制，通過加裝電抗器解決環(huán)流問題，避免了2臺變頻器同時(shí)損壞事件的發(fā)生，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

[1]宋慶國，祁承超，姚國順，等.靜止變頻器并聯(lián)運(yùn)行的研究[J].電力電子技術(shù)，2001，35（2）∶26-28.

[2]劉美俊.變頻器運(yùn)行方式分析[J].電氣開關(guān)，2002，40（3）∶1-2.

[3]高水華，彭佩怡，梅映新.多電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的應(yīng)用研究[J].船電技術(shù)，2007，27（6）∶370-373.

[4]李遵基，姜萍，李濟(jì)英，等.中壓變頻器在火電廠送風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用[J].中國電力，2000，33（6）∶75-77.

（本文編輯：徐 晗）

Application of Dual System Paralleled Frequency Converter in 7 200 kW Induced Draft Fan

LU Jianhai
（Guodian Zhejiang Beilun No.1 Power Generation Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315800，China）

This article introduces capacity increase and frequency conversion transformation of induced draft fan in 1 000 MW power generating units；it expounds system configuration,control method，operation mode, control logic and commissioning process of the dual system paralleled frequency converter，providing reference for application of large capacity high voltage converter in power plant and other similar frequency converter transformation projects.

dual system；parallel；frequency converter；induced draft fan；application

TK223.26

B

1007-1881（2015）12-0058-03

2015-05-18

盧建海（1979），男，工程師，主要從事電廠設(shè)備管理工作。