静态变频启动装置在燃气电厂中的应用

静态变频启动装置在燃气电厂中的应用

作者：刘冲冲

北京京能未来燃气热电有限公司 北京市昌平区北七家镇未来科技城南区 邮编102209

摘要 静态变频起动装置广泛应用于大中型燃气轮机，就其工作原理、运行及检查情况说明，为相关技术人员提供借鉴。

关键词 燃气电厂 发电机 静态变频启动

1 SFC 系统概述

在燃机启动初期，燃料燃烧的气体所产生的热能无法使燃机发电机达到并网的条件，为了使燃气轮机完成前期准备，采用SFC 使发电机变为同步电动机使用。在燃机点火后升速到2100RPM 左右时，燃机就可以通过燃料燃烧实现自保持转速，此时SFC 退出。

SFC 采用交流－直流－交流的电源变换模式，逆变器在正常工作时必须依赖发电机的定子电压信号，实现有源逆变，因此这种工作方式称为负载变换模式。 1.1 系统组成

SFC 装置的主要组成部分有整流器（Converter ）、谐波器滤波器（Harmonic Filter ）、逆变器（Inverter ）、变压器（Transformer ）、DC 电抗器（DCL ）、电源开关、励磁柜以及控制系统等组成，如图1所示。

图1 SFC 及其励磁系统

1.2 系统原理

整流器的主要作用是通过三相六脉波全控可控硅整流桥，将输入整流器的三相交流电压转变成整流器输出的可变直流电压。谐波滤波器是防止SFC 倒送高次谐波到6kV 系统。谐波滤波器的投退仅对厂用电系统有有影响而对SFC 系统没有影响。逆变器是将输入的直流电压转变成幅值和频率变化的交流电压，最终输入到发电机定子绕组中，同时启动励磁系统配合SFC 加直流到发电机转子中。定子回路中是频率可变的交流电，建立交变旋转磁场，转子闭合回路是直流电，建立稳定磁场与交变磁场产生作用力，

6KV unit board

A

SFC:static frequency convertor DS-NGT

发电机变为同步电动机。通过SFC控制输出频率来控制燃机发电机这个“变频电机”

的转速。

1.3SFC运行过程

启动初期，燃气轮机-发电机组在油动盘车的拖动下做130RPM左右的低速盘车，SFC 接到机组启动大联锁控制程序中的子组控制指令后，执行相关顺序控制流程： SFC外部刀闸合入→SFC 出口开关合入→SFC 6KV开关合入→启动励磁变出口开关合入→灭磁开关合入→励磁已投入信号EXC ON显示红色→SFC系统正常投入→在燃机升速至650-800rpm区间为清吹转速的过程，时间为600S→燃机清吹结束SFC退出，EXC 退出，EXC ON 显示为绿色，13秒左右后，EXC 投入，EXC ON 显示红色，燃机进入惰走→燃机惰走至480rpm以下时SFC 投入继续升速至480rpm→燃机点火升速→转速至2100rpm，SFC退出。

2SFC投运

2.1投运前的准备工作

2.1.1 SFC相关设备所有检修工作已结束，工作票已回收，检修人员已撤离，现场无遗留杂物。

2.1.2 检查发电机具备启动条件，其出口隔离开关及开关均在分闸位置。

2.1.3 检查发电机励磁系统各路电源送上，无报警信号，在自动方式。

2.1.4 停运超过7天、一次回路检修后或电气回路出现结露、水淋等情况，启动前用2500V 绝缘表测SFC变6KV绝缘，用500V绝缘表测SFC整流输入侧、逆变输出侧绝缘，SFC各侧绝缘应大于5MΩ。

2.1.5 送上SFC控制柜的交、直流电源。检查各信号正常无不可复归报警。

2.1.6 将启动励磁电源合上及SFC 6KV电源开关送至工作位置，送上控制电源，置远方，投入保护装置，检查正常。

2.2 SFC投运操作

2.2.1 机组在盘车状态，具备用启动条件，AVR在自动方式，在TCS上选择SFC；

2.2.2 检查SFC 6KV开关、SFC至发电机开关、发电机SFC刀闸、发电机中性点刀闸分闸，SFC冷却风扇启动；

2.2.3 TCS发启动令，检查SFC柜运行灯亮，机组转速按启动曲线升速，发电机电流电压

正常；

2.2.4检查励磁系统运行正常，各风扇自动投入运行；

2.2.5当转速升到燃机自持转速时，TCS发停SFC指令，SFC自动减出力到零，停止运行；

2.2.6检查SFC 6KV开关、SFC至发电机开关、发电机SFC刀闸、启动励磁变高、低压侧

开关合闸，发电机中性点地刀开关合闸。SFC在停运灯亮。

2.3SFC运行规定

2.3.1禁止打开通电和运行时的SFC设备如整流器柜、逆变器柜、变压器、DC电抗器的

柜门。

2.3.2 SFC正常启动运行应在远方完成。

2.3.3 SFC投入运行前，应确认发电机已具备启动条件。

2.3.4出现励磁系统自动失灵时，应禁止SFC投入运行。

2.4SFC的检查与维护

2.4.1外部检查：包括机械损伤、变形、锈蚀、过热等。

2.4.2 SFC的运行声音正常，无异常振动。

2.4.3无烧焦等异味。

2.4.4检查控制面板及主要卡件指示灯指示正常，无报警信号。

2.4.5定期清洗空汽过滤器。

2.4.6 SFC各部分电流电压正常，并按规定方式运行。

2.4.7当SFC停止运行时，每周测各部分绝缘一次。

3故障处理

无论是在机组停运或是启动过程中，SFC发生的任何故障均可在就地控制柜面板上查询，根据故障报警的具体情况，进行初步复位或联系专业工程师处理，处理的一般过程如下：3.1在故障出现时检查运行的状态和系统的状态。

3.2核对故障指示。

3.3检查SFC控制盘上的控制板卡的LED灯的状态。

3.4 故障复位。要复位，按复位键。

4SFC停机

SFC存在以下几种停机模式，在停机模式时，表示SFC起动结束。

3.1机组达到SFC退出运行的转速

3.2吹扫过程完成

3.3 SFC跳闸

起动结束后，相应的断路器和隔离开关都应回到初始状态。

5总结

以上对燃机电厂的变频启动装置的一些主要特征进行了分析，随着燃气轮机技术的不断发展，燃机电厂的变频装置将会不断的完善，保证电力系统的安全稳定运行。

参考文献

【1】何语平.大型燃气—蒸汽联合循环电站工程的设计特点.中国电力.2001（2）.

【2】张农.燃机发电厂电气控制简介. 电气设计技术.2000（2）.

【3】赵光静.燃气—蒸汽联合循环电站厂用电接线探讨.电气设计技术.1998（4）.