高压变频器在电厂凝结水泵上的应用

　　山东东部某电厂现有2台300MW凝汽式发电机机组运行，随着电网内大机组的相继投产,该厂的调峰任务越来越重,峰谷差日益增大,根据现场运行资料统计,300MW机组每日的负荷一般在200MW左右。而目前在已投运的大型火电机组中，凝结水泵大多采用110%容量、一用一备的配备运行模式。由于除氧器水位一般依靠出口水位调节阀开度进行控制，所以节流损失很大。随着高压变频调速装置可靠性的提高，应用领域不断扩大，对凝结水泵进行变频改造成为现实。在实际改造中，凝结水泵的控制方案比风机变频复杂的多，本文试图对凝结水泵变频改造中可能出现的问题作一番探讨。

　　1 凝结水泵改造前的运行工况

　　凝结水系统的作用是通过凝结水泵及时的把凝结水送至除氧器中，维持除氧器水位平衡。山东东部某电厂300MW配两台9LDTNA-4型凝结水泵，额定流量870m3/h，扬程270m，泵效率81%，轴功率790kW，转速1480r/min;配套电动机型号YLS560-4,电压6kV,电流114A,功率1000kW, 功率因数0.87，转速1486r/min，效率95.3%。

　　凝结水主要用户包括汽轮机低压轴封减温水、凝汽器喷水、真空泵补充水、定子冷却水补充水、高压加热器疏水扩容器减温水、低压旁路减温水等。凝结水系统如图1所示。变频前凝结水系统运行过程中存在如下问题：

　　(1)除氧器水位是通过改变除氧器上水调整门开度进行的，因出口压力较高、扬程的富裕量大，造成节流损失大。

　　(2)除氧器上水调整门前后的压损大，易使阀门受到严重冲刷而泄漏，造成更换频繁。

　　(3)机组负荷发生变化时，只能靠调整阀门来调节，控制比较困难。

　　(4)阀门调节线性度差，调节品质差，同时由于频繁的对上水调整门进行操作，导致阀门的可靠性下降。

　　(5)机组负荷低，凝结水泵电动机出现大马拉小车现象，浪费大量电能。

　　图1　 凝结水系统图

　　2 变频器结构与原理

　　变频调速装置可以使电动机根据机组运行需要，调节其转速，使电动机消耗功率大幅度下降，因此该厂选用加拿大罗克韦尔自动化公司(ALLEN-BRADLEY)生产的6kV变频器进行凝结水系统改造，凝结水系统电气一次接线图见图2。变频器型号AB-1557 PWM DRIVE高压变频器，输入频率50Hz±3%，输入电压6000V±10%，输出电流0～120A，输出电压0～6000V，输出频率0～75Hz，输出功率1000kVA， 输出谐波分量小于5%，满载满速度时的效率大于98%。

　　图2 电气一次接线图

　　AB高压变频器，采用了可关断晶闸管(GTO)功率半导体和脉宽调制方式，如图3所示(为了抑制谐波分量，可采用12脉冲整流或18脉冲整流，此图是6脉冲整流)。AB变频器是电流源型变频器，该装置中无低压变频模块，不需降压/升压变压器，采用了高压元件，功率结构简单，6.5kV功率器件(GTO、SCR)的使用及独特的功率模块设计，导致了极少数器件数量，因此系统简单，可靠性高。无dv/dt冲击，不会影响到电动机绝缘。采用12或18脉冲整流器，可以使电流谐波大大减小。逆变器采用可关断晶闸管GTO，易于通断，实行PWM控制。电动机端的电容器可以用来消除电动机在高频运行时的主要谐波成分。该变频器无需任何额外投资即可实现四象限运行(正反旋转方向和再生制动);由于电流型变频器固有的限流特性，因而具有可靠的短路电流保护。变频装置设有过负荷即过流保护、过压、低压、缺相等保护，灵敏度很高，可以对变频器内部的以及电机故障进行自动监测，保护电机的安全运行。