高压变频器在华能沁北电厂的运用

0 引言

华能沁北电厂一期工程建设规模为1 200 MW，安装2 台600 MW 国产化超临界参数燃煤发电机组，是我国首台600 MW 国产化超临界燃煤机组依托项目。机组主设备国产化方案按照引进技术、联合设计、合作生产的方式，锅炉采用了东方锅炉(集团)股份有限公司引进日本巴布科克———日立公司技术制造的DG1900/25.4-Ⅱ1 型锅炉，汽轮发电机采用哈尔滨汽轮机厂引进日本三菱公司技术制造的CLN600-24.2/566/566型汽轮发电机。2006年华能集团公司决定在天津杨柳青电厂、沁北电厂、北京热电、珞璜电厂、华能岳阳电厂对部分风机水泵采用高压变频调速，华能集团公司在国际上公开招标采购高压变频器。东方日立(成都)电控设备有限公司中标20台高压变频器，为国内中标台数最多的单位。

其中在华能沁北电厂1#机组2台一次风机上分别加装一套东方日立(成都)电控设备有限公司生产的DHVECTOL-HI03300/06B高压变频装置。

该变频改造工程2007 年5 月31 日开工，6 月11日一次投运成功，共历时12天。在调试的过程中，故障报警可靠，联锁可靠，各种保护功能完备，工频和变频切换正常，运行期间，DCS系统与变频器接口正常，控制精度高，系统运行稳定。

1 运行工况

沁北电厂一次风机为离心风机，采用入口导叶调节。

1.1 一次风机设计参数

一次风机型号为17674B/1076，设计转速1 480 r/min、最大风量98.28 m3/s，全压20 238.6 Pa，轴功率2 145.1 kW，电动机功率2 500 kW。一次风机设计最大出力(风量98.28 m3/s)下效率为86.7%;锅炉BMCR工况(风量75 m3/s)下效率为72.7%;锅炉额定工况(风量72 m3/s)下效率为67.5%。

1.2 一次风机实际运行参数

1)600 MW工况一次风机出力60.6 m3/s，风机出口风压12 kPa，风机实际运行效率60%左右;

2)500 MW工况一次风机出力50 m3/s，风机出口风压11.5 kPa，风机实际运行效率52%左右;

3)350 MW工况一次风机出力44.2 m3/s，风机出口风压11.5 kPa，风机实际运行效率47%左右;

在机组低负荷运行时，由于风机入口导叶开度小，入口导叶的节流以及在风机入口产生的紊流加剧，使一次风机的运行效率降低。风机的效率随一次风机出力的降低明显降低，这也是随机组负荷降低一次风机功耗快速增加的原因。

变频改造后，一次风机由原先的入口导叶调整一次风机出口母管风压改为通过变频器调整一次风机转速来调节总一次风压。当一次风机采用变频调

节后，风机的入口导叶取消，在机组低负荷运行时，入口导叶的节流和导叶角度改变后在叶轮入口产生的紊流减弱或消失，极大地提高了风机低负荷运行时的效率，降低了生产厂用电率。

2 变频器的工作原理及结构

2.1 变频器参数

1#机组1A、1B风机分别采用东方日立(成都)电控设备有限公司生产的鲁棒型无速度传感器矢量控制高压变频调速系统，变频器的主要参数如下：

1)型式及型号DHVECTOL-HI03300/06B;

2)系统输入电压6 kV;

3)系统输出电压0～6 kV;

4)系统输出电流0～271 A;

5)额定容量3 300 kV·A;

6)变频器效率98 %;

7)谐波<4%;

8)输入侧功率因数0.96;

9)控制电源外接2路380(1±10%)V，5 kV·A独立电源;

10)UPS 型式提供后备式UPS(1kV·A)，断电保持时间为30 min;

11)整流形式及器件参数不控整流方式，二极管选SANREX;

12)逆变形式及器件参数单相全桥逆变，IGBT选MITSUBISH;

13)过载能力120%1 min，150%3 s。

2.2 功率单元的原理

DHVECTOL-HI03300/06B 变频器每相由8 个功率单元串联而成，每个功率单元输出有效值Ve=433 V，串联后相电压为3 464 V，线电压为6 000 V。

其电气结构原理示意图如图1所示。

2.3 移相变压器原理

DHVECTOL-HI03300/6B 高压变频器的输入侧隔离变压器采用移相式变压器，变压器一次侧绕组为6 kV，二次侧共24个绕组分为三相。每个绕组为延边三角形接法，分成8 个不同的相位组，分别有+7. 5°、+15°+22. 5°、+30°、-7. 5°、-15°、-22.5°、-30°移相角度，形成48 脉波的二极管整流电路结构。见表1，每个二次侧绕组接一个功率单元，这种移相接法可以有效地消除47 次以下的谐波。对电网谐波污染小，直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准。[!--empirenews.page--]

3 节能计算

1#机组一次风机高压变频改造前后的电机运行电流数据比较，见表2与表3。

表中数据由华能沁北电厂提供(为实际测试数据)。1#机组一次风机高压变频改造后的节电率见表4。

表4计算数据不难看出，节电率在15.9%~41.6%之间，节能效果比较明显，达到了变频改造的目的。

4 结语

1)华能沁北电厂600 MW 超临界燃煤机组一次风机入口由挡板调节改为变频调节，节能效果是非常明显的。

2)根据变频器现场安装的特殊环境，运行值班人员必须加强日常巡视，确保变频器的运行环境良好，保证一次风机安全、稳定的运行。

3)随着发改委整顿火电行业的力度加大，要求上大机组压小机组，明确提出“十一五”期间计划关掉4 000万kW小火电。因而在大机组日益增加的同时应该大力推广高压变频器在大机组相关辅机设备上的应用。而DHVECTOL-HI03300/06B 变频器在600 MW超临界燃煤机组一次风机的成功应用，为大

机组节能降耗提供了可靠的保证。