变频调速技术在火力发电厂大型电动机上的应用

四、三种型号中压变频器的试验结果汇总
输入电流及综合功率
下花园2号
ROBINCON PH-6.3-6-550
陡河2号
HARSVERT-A06/130
陡河3号
AB PowerFlex TM7000-A250
工频
输入电流(A)
31～38 4～14 600～670 130～240 430～510
61～73 19～31 960～1130 390～610 470～570
四、三种型号中压变频器的试验结果汇总
基本情况
下花园2号 机组容量(MW) 辅机类型 电动机型号 电动机主要参数 变频器型号 变频器输出电流 (A) 整体装置冷却方 式 投运时间 试验负荷点 100 吸风机 JSQ158-6 550kW / 64A / 985r/min / 1978年 ROBINCON PH-6.3-6-550 70 室内封闭循环、排风道＋ 轴流风机、水冷却器 2001年7月 50、70、85、100 125 吸风机 Y1000-8/1180 1000kW / 119A / 743r/min / 1997年 HARSVERT-A06/130 130 室内封闭、室内空调 2002年12月 90、100、110、125 陡河2号 250 吸风机 Y2000-10/1250 2000kW / 247A / 594r/min / 1995年 AB PowerFlex A250 250 换流、变频器室墙壁加防 尘滤网 2002年12月 126、150、180、200、225 、250 TM7000陡河3号
•
• • •
年/日负荷曲线、
是否采用滑压运行、 风机和泵的运行性能、 机组管路泄露情况、
•
燃料价格
一、发电厂大型辅机应用变频调速技术的情况
2. 国内情况
电网的扩大 机组总装机容量增加 负荷峰谷差的拉大
发电机组 负荷率降低
大型发电机组也要参加 调峰、深调峰运行，将 来甚至可能两班制运行
原有的辅机工况调节方 法在机组低负荷运行时 能源浪费严重，且调节 特性差
5. 试验测量参数及仪表
3)
•
主要试验仪器及仪表
电能质量分析仪（精度：电压0.5级、电流1级以上）
•
• • •
电力试验监测仪（2台，直接测量量精度0.5级以上）
录波仪 三相功率表 （精度：1.5级以上） 测振仪等
4)
其他需记录的参数
• • 变频器控制面板显示参数 机组运行主要参数
三、变频调速改造试验大纲介绍
一、发电厂大型辅机应用变频调速技术的情况
• 不完全统计，截止到2003年10月，京津唐网内电厂6kV电动机应 用变频调速的共有50台，容量超过7万千瓦。
电厂 下花园 下花园 下花园 下花园 陡河 陡河 陡河 陡河 张家口 张家口 张家口 张家口 托克托 平旺 平旺 盘山 大港 石景山 国华盘山 合计
多电平型 多重化型

直接电流型
二、变频调速技术的基本原理
4.
中压变频器的基本类型
“高-低-高”型
高压进线
低压变频器 高压电机
输入降压变压器
输出升压变压器
二、变频调速技术的基本原理
4.
中压变频器的基本类型
多电平型
C1
uo
C2
C1 C2 C3 C4
uo
C3
C4 C3 C2 C1
C4
二、变频调速技术的基本原理
变频器厂家 ROBINCON 利德华福 利德华福 ROBINCON 利德华福 AB AB AB AB ROBINCON ROBINCON 利德华福 AB ROBINCON 利德华福 AB双PWM ROBINCON SIMENS ROBINCON
二、交流变频调速技术的基本原理
1. 2.
• • •
风机、水泵类拖动系统使用变频器的节能原理 变频器的基本原理
93～123 56~109 1500～2000 450～1480 520～1060
变频
两台电动机输入 综合功率和(kW)
工频 变频
减少的综合输入功率
(kW)
四、三种型号中压变频器的试验结果汇总
启动性能
下花园2号
ROBINCON PH-6.3-6-550 启动最大电流倍 数
陡河2号
HARSVERT-A06/130
降低设备维护费用
避免电动机直接启动引起断条、 线圈端部松动、引线损坏等 减少风机或泵在直接启动和低负 荷时的磨损
一、发电厂大型辅机应用变频调速技术的情况
1. 2. 3.
国外情况 国内情况 京津唐网内情况
一、发电厂大型辅机应用变频调速技术的情况
1. 国外情况
美国电力研究所--1981年 1984~1989年在电厂进行了连续5年的风机和泵类现场试验－GTO大发展 的时期 投资回收期： 2~7年 取决于 • 燃料成本、
1.
风机、水泵类拖动系统使用变频器的节能原理
变速调节常用的方法有： 1)用直流电动机驱动 2)绕线式异步电机转子串电阻和串级调速 3)双速电动机驱动 4)用汽轮机驱动 5)用固定转速的异步电动机加液力耦合器驱动 6)鼠笼式异步电动机变频调速
二、变频调速技术的基本原理
2.
•
变频器的基本原理
电力电子技术简介－能量的变换
变频调速技术在火力发电厂大型电动机上的应用
Application of High-Voltage Variable-Speed Drives in the Large Motors of Fossil-Fired Power Plants
白恺
（华北电力科学研究院 北京 100045）
变频调速技术在火力发电厂大型电动机上的应用
•
不同机组负荷下电动机变频调速运行时电动机的输入电压波形、输入
电流波形、轴电压、振动和温升
5)
• • •
变频调速装置的电气性能测试
输出电压不对称度测试 频率稳定精度测试 变频装置的效率
三、变频调速改造试验大纲介绍
5. 试验测量参数及仪表
1) 试验接线示意图
三、变频调速改造试验大纲介绍
6kVⅠ段母线 电压PT
3)
变频调速调节方式对6kV母线谐波影响的试验
• • 不同机组负荷下电动机工频运行时6kV母线的谐波情况 不同机组负荷下电动机变频调速运行时对
4)
•
变频调速调节方式对电动机轴电压、振动和温升的影响试验
不同机组负荷下电动机工频运行时电动机轴电压、振动和温升。
频繁的启停对辅机及其 拖动异步电动机和电网 造成冲击的危害
一、发电厂大型辅机应用变频调速技术的情况
国内情况
1998年，华能新华电厂1250kW的ROBINCON完美无谐波变频器用于引风机调速
2.


1998年底，我院完成华北电管局可行性研究项目
1999年，山东、河南多家电厂对风机进行变频调速改造 2001年，张家口电厂两台1600kW的AB变频器用于新机组一次风机调速 2002年，北京大唐招标进口22台，国产8台
试验数据处理试验数据处理2选取典型日负荷曲线计算年节电量粗略的评价3装置整体效率测试的准确度验证性试验四三种型号中压变频器的试验结果汇总下花园2号陡河2号陡河3号?基本情况机组容量mw100125250辅机类型吸风机吸风机吸风机电动机型号jsq1586y100081180y2000101250电动机主要参数550kw64a985rmin1978年robinconph6365501000kw119a743rmin1997年harsverta061302000kw247a594rmin1995年abpowerflexa250变频器型号tm7000变频器输出电流a70130250整体装置冷却方式室内封闭循环排风道轴流风机水冷却器室内封闭室内空调换流变频器室墙壁加防尘滤网投运时间2001年7月2002年12月2002年12月试验负荷点50708510090100110125126150180200225250四三种型号中压变频器的试验结果汇总下花园2号下花园2号陡河2号陡河2号陡河3号陡河3号?6kv母线谐波和变频器注入的谐波电流变频器型号robinconph636550harsverta06130abpowerflextm7000a250工频电压畸变率05072005运行频率hz31362340电压压畸变率05081119变频主要分量5次0557次03左右1719353709左右电流畸变率466816714主要分量357次02a左右23次1a17193537377a左右四三种型号中压变频器的试验结果汇总?输入电流及综合功率下花园2号陡河2号陡河3号robinconph636550harsverta06130abpowerflextm7000a250输入电流a工频3138617393123变频414193156109两台电动机输入综合功率和kw工频600670960113015002000变频1302403906104501480减少的综合输入功率减少的综合输入功率kw4305104705705201060四三种型号中压变频器的试验结果汇总?启动性能下花园2号陡河2号陡河3号robinconph636550harsverta06130abpowerflextm7000a250启动最大电流倍数工频48594变频04041启动时间工频1816720变频30手动调节35内部设定35内部设定线电降工频工频3737444949母线
四、三种型号中压变频器的试验结果汇总
6kV母线谐波和变频器注入的谐波电流
下花园2号 变频器型号 ROBINCON PH-6.3-6550 陡河2号 HARSVERT-A06/130 陡河3号 AB PowerFlex TM7000A250
工频
电压畸变率(%) 运行频率(Hz) 电 压 畸变率 (%) 主要分量
三、变频调速改造试验大纲介绍
3.

被试设备铭牌及主要参数
变频器 电动机 风机或泵
三、变频调速改造试验大纲介绍
4. 试验项目
1)
•
调速系统启动性能试验
直接启动试验
•
变频调速系统启动试验
2)
变频调速调节和挡板调节的能耗对比试验
• • 不同机组负荷下挡板调节拖动系统能耗试验 不同机组负荷下变频调速调节拖动系统能耗试验
设备 吸风机 吸风机 吸风机 渣浆泵 吸风机 吸风机 一次风机 给水泵 吸风机 一次风机 一次风机 凝结泵 一次风机 一次风机 凝结泵 一次风机 吸风机 吸风机 凝结泵
台数 2 2 2 1 2 4 4 4 2 4 2 4 4 4 4 4 2 2 1 54
电动机容量kW 550 550 1250 630 1000 2050 1600 1600 1600 2000 1600 1000 3100 1250 355 3100 1980 1250 530 84940
试验目的 试验依据 被试设备铭牌及主要参数 试验项目 试验测量参数及仪表 准备工作 数据处理
三、变频调速改造试验大纲介绍
1.
• • • • •
试验目的
分析节能效益 对网侧谐波的影响 对电动机的影响 启动性能的改善 检验变频器的电气性能指标
三、变频调速改造试验大纲介绍
2.

试验依据
电力电子技术简介 电力半导体器件简介 变频器的基本原理
3.
4.
异步电动机变频调速的基本原理
中压变频器的基本类型
二、交流变频调速技术的基本原理
1.
•
风机、水泵类拖动系统使用变频器的节能原理
变速调节节能原理
H b) a)
HB
B
HA HB’
A
B’ d)
a)挡板全开时的管路特性曲线 b)节流调节时的管路特性曲线 c) c)额定转速时的风机特性曲线 d)变速调节时的风机特性曲线
6kVⅡ段母线 电压PT
开关A 输入电流CT
开关B 输入电流CT
变频器A
变频器B
电动机A 输入电压 测量 电动机A 输入电流 测量
电动机A
～ 风机或水泵A
电动机B
～ 风机或水泵B
三、变频调速改造试验大纲介绍
5. 试验测量参数及仪表
2) 轴电压测量示意图
油膜
风机或泵侧
a
轴承座绝缘 b
三、变频调速改造试验大纲介绍
•
•
电力半导体器件简介
变频器的基本原理
二、变频调速技术的基本原理
3.
异步电动机变频调速的基本原理
• VVVF
•
•
矢量控制
转矩直接控制
调速性能：静态无偏差、动态响应快且超调小
二、变频调速技术的基本原理
4.
中压变频器的基本类型
实现相同电压等级和容量的变频器可以采用不同的主回路结构：


“高-低-高”型
6. 试验准备
1) 2) 3) 4) 5) 根据设备情况设计试验方案； 准备所需的试验设备和仪表； 相关运行人员熟悉试验方案； 报调度局批准； 按方案接线。
三、变频调速改造试验大纲介绍
7. 试验数据处理
1) 根据GB12497《三相异步电动机经济运行》考虑因无功功率使电网 增加的有功损耗
∑PC＝∑P＋KQQ
式中 ∑PC为系统消耗的综合功率 ∑P为系统消耗的有功功率
Q为系统消耗的无功功率
KQ为无功经济当量 指系统每吸收1 kvar的落后无功功率，相当于电网增加的有功损 耗，取KQ＝0.06 kW/kvar
三、变频调速改造试验大纲介绍
7.
试验数据处理
2) 选取典型日负荷曲线计算年节电量 粗略的评价 3) 装置整体效率测试的准确度 验证性试验
GB1032-85 JB/T6226-92 GB12497-1995 GB/T14549-93 GB12668-90 GB/T13422-92 三相异步电动机试验方法 大型火电设备风机用电动机技术条件 三相异步电动机经济运行 电能质量 公用电网谐波 交流电动机半导体变频调速装置总技术条件 半导体电力变流器电气试验方法
4.
中压变频器的基本类型
直接高压电流型 （根据整流环节的不同又分为6n脉冲整流＋变压器或
PWM整流）
二、变频调速技术的基本原理
4.
中压变频器的基本类型
多重化型
逆变桥1 逆变桥2
桥 1 的输出
桥 2 的输出
逆变桥m
桥 m 的输出
合成的阶梯波
三、变频调速改造试验大纲介绍
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
0
QB
QA
Q
图1 节流控制的扬程与流量的关系
二、变频调速技术的基本原理
1.
•
风机、水泵类拖动系统使用变频器的节能原理
变速调节节能原理
流量Q ∝ 转速
压头H ∝ 转速2 轴功率N ∝ 转速3
(%) 100 100 80 60 40 20 0 Q H N 50 25 12.5 100 100
二、变频调速技术的基本原理
一、火力发电厂大型辅机应用变频调速技术的情况 二、变频调速技术的基本原理 三、变频调速改造试验大纲介绍 四、三种型号中压变频器的试验结果汇总 五、发电厂大型辅机应用变频调速技术的相关技术管理问题
一、发电厂大型辅机应用变频调速技术的情况
节能
降低厂用电率 降低单位煤耗 降低发电成本 减少污染排放
0.5～0.7
2.0 31～36
0.5 23～40 1.9 17、19、35、37，0.9％ 左右 14 17、19、35、37，3～ 7.7A左右
0.5～0.8 5次，0.5％