SFC培訓(xùn)ppt課件

1、電氣設(shè)備與運(yùn)轉(zhuǎn)華南理工大學(xué)電力學(xué)院夏成軍燃?xì)廨啓C(jī)與常規(guī)的機(jī)組不同, 整個(gè)燃機(jī)透平在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的功率有約1/2 耗費(fèi)在壓氣機(jī)中, 燃機(jī)從啟動(dòng)、點(diǎn)火、加速到自持轉(zhuǎn)速的過(guò)程, 燃機(jī)透平本身做功缺乏以滿足啟動(dòng)的要求, 必需外加能量拖動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著燃?xì)鈾C(jī)組容量的添加, 啟動(dòng)安裝的型式也有很大的不同, 小型燃機(jī)普通有柴油機(jī)啟動(dòng)方式、啟動(dòng)馬達(dá)式和蒸汽激動(dòng)式; 大型燃機(jī)如GE 和三菱的F 級(jí)燃機(jī)均用變頻啟動(dòng)方式, 即經(jīng)過(guò)靜態(tài)變頻器( SFC) 帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)作為同步電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力矩?；葜萏烊粴獍l(fā)電廠是國(guó)內(nèi)首批采用F 級(jí)燃?xì)鈾C(jī)組的電廠。變頻啟動(dòng)原理同步電動(dòng)機(jī)以其可調(diào)的功率因數(shù)和輸出轉(zhuǎn)矩及對(duì)電網(wǎng)電壓動(dòng)搖不敏感

2、等良好的運(yùn)轉(zhuǎn)性能, 在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭, 是驅(qū)動(dòng)大型燃機(jī)的優(yōu)選機(jī)型。然而大型同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)不斷是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題, 假設(shè)采用異步啟動(dòng)方法, 依托阻尼繞組進(jìn)展啟動(dòng), 對(duì)電力系統(tǒng)的干擾將非常嚴(yán)重。假設(shè)采用減壓?jiǎn)?dòng), 不但需求很大的電抗器, 而且啟動(dòng)繞組發(fā)熱嚴(yán)重, 很難保證平安運(yùn)轉(zhuǎn)。而利用現(xiàn)代交直交調(diào)速技術(shù)對(duì)大型同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)展靜止變頻啟動(dòng), 那么無(wú)論是效率還是控制性能都比較理想。變頻器的作用是把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電。變頻調(diào)速的根據(jù)是公式n = 60 f/p( n: 同步速度, f: 電源頻率, p: 電機(jī)極對(duì)數(shù)) , 即電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例。電機(jī)在工頻

3、電源供電時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的啟動(dòng)電流, 啟動(dòng)和加速?zèng)_擊很大, 而當(dāng)運(yùn)用變頻器供電時(shí), 變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機(jī)上的, 這些沖擊就要弱一些。假設(shè)僅改動(dòng)頻率而不改動(dòng)電壓, 頻率降低時(shí)發(fā)電機(jī)定子容易因過(guò)電流而損壞, 因此變頻器在改動(dòng)頻率的同時(shí)必需求改動(dòng)電壓。靜態(tài)變頻器( SFC) 任務(wù)過(guò)程惠州天然氣發(fā)電廠SFC 構(gòu)造如圖1 所示, 輸入電源來(lái)自1 號(hào)或2 號(hào)機(jī)的6 kV 廠用電。每套SFC 額定功率4 900 kW, 由諧波濾波器、SFC 變壓器、整流安裝、直流電抗器、逆變安裝、控制屏和位置傳感器7 部分組成。諧波濾波器用來(lái)吸收在整流和逆變過(guò)程中所產(chǎn)生的5 次、7 次諧波, 防止諧波對(duì)電廠其

4、他電氣設(shè)備呵斥影響或反送到電網(wǎng)中呵斥諧波污染。SFC 變壓器將6 kV 電壓降至3.8 kV, 為SFC 系統(tǒng)提供電源, 同時(shí)經(jīng)過(guò)變壓器漏抗限制晶閘管短路時(shí)的短路電流。整流安裝經(jīng)過(guò)對(duì)晶閘管導(dǎo)通角的控制把交流電轉(zhuǎn)換成直流電, 并控制直流電壓使直流電流到達(dá)適當(dāng)值。經(jīng)過(guò)整流后的直流電源再經(jīng)直流電抗器限制波形, 使波形更加平滑后進(jìn)入逆變安裝, 把直流逆變成頻率可變的交流, 其頻率在0.0533.3 Hz內(nèi)平滑可調(diào), 使發(fā)電機(jī)平滑加速。以上就是SFC 的任務(wù)原理, 為實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制,在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上安裝了相位傳感器, 用以丈量轉(zhuǎn)子的相位, 其反響信號(hào)為逆變器觸發(fā)脈沖的參考信號(hào)。勵(lì)磁系統(tǒng)任務(wù)過(guò)程發(fā)電機(jī)作為同步電

5、動(dòng)機(jī)啟動(dòng), 定子加變頻電流的同時(shí), 轉(zhuǎn)子也要加勵(lì)磁。當(dāng)發(fā)電機(jī)由SFC 啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 勵(lì)磁安裝經(jīng)過(guò)勵(lì)磁啟動(dòng)盤內(nèi)裝設(shè)的6 kV/150 V公用啟動(dòng)變壓器向勵(lì)磁系統(tǒng)供電, 即采用他勵(lì)運(yùn)轉(zhuǎn)方式供應(yīng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。當(dāng)啟動(dòng)完成、SFC 退出運(yùn)轉(zhuǎn)后, 機(jī)組的轉(zhuǎn)速到達(dá)額定轉(zhuǎn)速, 勵(lì)磁安裝轉(zhuǎn)為自并勵(lì)方式, 勵(lì)磁系統(tǒng)按常規(guī)方式運(yùn)轉(zhuǎn)。上述控制方式的切換都是由SFC 控制屏自動(dòng)完成, 它接受來(lái)自DCS( 分散控制系統(tǒng)) 、TCS( 機(jī)島控制系統(tǒng)) 的控制信號(hào), 控制和協(xié)調(diào)SFC 系統(tǒng)各部件的任務(wù), 并且其內(nèi)部有缺點(diǎn)自我診斷、報(bào)警和維護(hù)功能。變頻啟動(dòng)步驟SFC 從啟動(dòng)到退出運(yùn)轉(zhuǎn)閱歷啟動(dòng)升速、清掃、降速、點(diǎn)火、升速和停頓各個(gè)

6、階段。為防止SFC 整流器與逆變器之間發(fā)生接地缺點(diǎn)時(shí), 中性點(diǎn)接地變壓器受直流缺點(diǎn)電流的沖擊, 啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變壓器斷路器應(yīng)在斷開位置。2.1 啟動(dòng)升速階段發(fā)電機(jī)作為同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)加速之前, 先由盤車電動(dòng)機(jī)將其帶動(dòng)到3 r/min, 合上SFC 啟動(dòng)安裝輸入、輸出開關(guān), 然后投入轉(zhuǎn)子勵(lì)磁, 接著發(fā)送晶閘管觸發(fā)脈沖使其開場(chǎng)加速。最初, 采用脈沖換相, 同步電動(dòng)機(jī)加速到約7.5% 的額定轉(zhuǎn)速, 轉(zhuǎn)入負(fù)荷換相。2.2 高速盤車、清掃、水洗階段轉(zhuǎn)速到達(dá)約25%的額定轉(zhuǎn)速后, 需求對(duì)燃機(jī)進(jìn)展點(diǎn)火前的清掃, 將上次運(yùn)轉(zhuǎn)未燃盡的可燃?xì)怏w吹出熄滅室, 防止點(diǎn)火時(shí)爆燃損壞機(jī)組。進(jìn)入本階段后, SFC

7、 的輸出電流和轉(zhuǎn)速堅(jiān)持不變, 繼續(xù)約400 s。另外, 空氣中的灰塵經(jīng)進(jìn)氣室過(guò)濾后, 仍有部分進(jìn)入壓氣機(jī)進(jìn)氣道, 粘附在葉片上, 引起壓氣機(jī)壓比和效率降低, 因此需求定期對(duì)壓氣機(jī)進(jìn)展清洗。壓氣機(jī)水洗分別線清洗和在線清洗。離線水洗就在此階段進(jìn)展, 終了那么直接降速停機(jī)。2.3 降速、點(diǎn)火階段為保證點(diǎn)火勝利, 三菱M701F 型燃機(jī)的規(guī)定點(diǎn)火轉(zhuǎn)速( 約20% 額定轉(zhuǎn)速) 比清掃轉(zhuǎn)速低, 所以經(jīng)過(guò)降低SFC 輸出電流改動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩以到達(dá)降低轉(zhuǎn)速的目的。2.4 升速、退出階段約經(jīng)過(guò)40 s 點(diǎn)火勝利后, SFC 和燃機(jī)共同帶動(dòng)機(jī)組升速, 隨著燃料量的加大, 到約67 % 的額定轉(zhuǎn)速時(shí), 燃機(jī)逐漸到達(dá)自持

8、轉(zhuǎn)速, SFC 開場(chǎng)降低輸出電流, 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)約77 % 的額定轉(zhuǎn)速時(shí), SFC輸出電流和勵(lì)磁電流全部降為0, 啟動(dòng)勵(lì)磁變壓器和SFC 同時(shí)退出, 發(fā)電機(jī)不再作為同步電動(dòng)機(jī)發(fā)出拖動(dòng)力矩, 轉(zhuǎn)由燃機(jī)拖動(dòng)升速。2.5 并網(wǎng)控制階段在燃機(jī)的帶動(dòng)下, 機(jī)組繼續(xù)升速, 當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí), 假設(shè)定子上的殘壓超越額定電壓的20%,那么將此殘壓經(jīng)并接于發(fā)電機(jī)出口的主勵(lì)磁變壓器降壓并整流, 以提供起勵(lì)電流, 發(fā)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng); 假設(shè)殘壓達(dá)不到額定電壓的20%, 那么利用廠用220 V 直流電起勵(lì)。發(fā)電機(jī)經(jīng)同期并入電網(wǎng), 此階段和常規(guī)機(jī)組一樣。3 變頻啟動(dòng)特點(diǎn)分析3.1 SFC 的換相方式( 1)

9、脈沖換相: 在啟動(dòng)或低轉(zhuǎn)速初期( 轉(zhuǎn)速R 7.5% 額定轉(zhuǎn)速) , 發(fā)電機(jī)不能提供足夠的反電勢(shì)實(shí)現(xiàn)逆變器晶閘管的截止和換相, 必需每隔60強(qiáng)迫整流器斷流一次, 使逆變器截止和換相。這種換相方式稱為脈沖換相方式。( 2) 負(fù)荷換相: 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較高( 轉(zhuǎn)速R7.5% 額定轉(zhuǎn)速) , SFC 自動(dòng)進(jìn)入負(fù)荷換相方式。此時(shí)發(fā)電機(jī)曾經(jīng)可以提供足夠的反電勢(shì)使該換相的逆變器截止并完成換相。逆變器此時(shí)的換相方式稱為負(fù)荷換相方式。3.2 SFC 的控制方式SFC 系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是由SFC 控制柜按照預(yù)定的程序進(jìn)展順序控制的。由于在不同階段所控制的參數(shù)不同, 所以可分為“電流控制方式和“轉(zhuǎn)速控制方式。( 1)

10、 電流控制方式: 在發(fā)電機(jī)升速或降速的過(guò)程中采用電流控制方式。SFC 保證供應(yīng)發(fā)電機(jī)的電樞電流在某一時(shí)段為恒定值, 使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷升高或降低。( 2) 轉(zhuǎn)速控制方式: 當(dāng)需求維持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為恒定值時(shí)( 維持清掃或點(diǎn)火轉(zhuǎn)速時(shí)) , SFC 采用轉(zhuǎn)速控制方式。此時(shí)SFC 經(jīng)過(guò)調(diào)理供應(yīng)發(fā)電機(jī)的電樞電流, 以保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為恒定值。3.3 勵(lì)磁控制方式SFC 采用速度檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)理器(AVR) 控制方式的改動(dòng)。( 1) 恒勵(lì)磁電流方式: 在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低、機(jī)端電壓尚未到達(dá)規(guī)定電壓值( 約17%額定電壓) 時(shí),SFC 控制柜發(fā)信號(hào)給勵(lì)磁系統(tǒng), 由AVR 維持勵(lì)磁電流為恒定值。( 2) 恒電

11、壓方式: 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速已較高( 約15%額定轉(zhuǎn)速) 、機(jī)端電壓到達(dá)規(guī)定電壓值( 約17%額定電壓) 時(shí), 為防止定子過(guò)電流, SFC 控制柜發(fā)信號(hào)給勵(lì)磁系統(tǒng), 由AVR 經(jīng)過(guò)減小勵(lì)磁電流維持機(jī)端電壓堅(jiān)持恒定。結(jié)語(yǔ)用SFC 帶動(dòng)發(fā)電機(jī)作為同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn), 啟動(dòng)平穩(wěn), 不存在失步問(wèn)題, 對(duì)電網(wǎng)也完全沒(méi)有沖擊, 可靠性高, 具有較好的運(yùn)用前景和較高的研討價(jià)值, 值得推行。三菱公司運(yùn)轉(zhuǎn)業(yè)績(jī)證明, 用SFC 啟動(dòng)機(jī)組具有優(yōu)良的調(diào)速性能, 且勝利率高、維護(hù)量小、自診斷才干強(qiáng)。但其價(jià)錢昂貴, 易產(chǎn)生諧波, 控制系統(tǒng)比較復(fù)雜, 包含有較多的控制環(huán)節(jié)和相關(guān)設(shè)備, 設(shè)備容量較大, 各種維護(hù)措施必需可靠。目前我國(guó)燃機(jī)發(fā)電的比重逐年上升, 在天然氣發(fā)電工程中, 對(duì)日本三菱重工、美