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北京利德華福電氣技術有限公司 供稿
一、 項目概況
吉林省遼源市大唐遼源火力發電分公司，現有2*330MW發電機機組，其凝結水泵需變頻改造，凝結水泵的作用是將凝汽器熱井內的凝結水升壓后送至回熱系統。現對4號機組C凝結水泵進行變頻改造。
二、330MW機組凝結C水泵的變頻改造情況介紹
2.1 #4爐凝結水泵電機參數見下表：
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額定電壓： |
6000V |
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額定電流： |
66.5A |
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額定功率： |
560kW |
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功率因數： |
0.86 |
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額定轉速： |
1487r/min |
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絕緣等級： |
F |
2.2配置高壓變頻調速系統的參數配置見下表
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型號 |
HARSVEST-VA06/070 |
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輸入電壓: |
6300 |
輸出電壓: |
0～6000V |
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輸入電流: |
70A |
輸出電流: |
0～70A |
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輸入頻率: |
50 Hz |
輸出頻率: |
0～50Hz |
注：經前期對4號機C凝結水泵在機組各種工況下的調研，正常工頻運行時負載不大于560kW，用戶確定采用560KW電機適配高壓變頻器。
2.3高壓變頻調速系統改造方案
#3、4C凝結水泵的兩臺凝結水泵分別配置一臺自動一拖一的高壓變頻調速系統，分別控制控制3號機C凝結水泵與4號機C凝結水泵，在機組正常運行中，通過高壓變頻調節引凝結水泵的轉速控制水流量，保證凝汽器熱井內的凝結水升壓后送至回熱系統。高壓變頻調速系統改造后一次圖如下：
圖1 高壓變頻調速系統一次主接線圖
圖1中QS1、QS2是變頻器內部手動高壓隔離刀閘， KM1、2、3是變頻器內部的高壓真空接觸器，在變頻器投入變頻運行前，先使刀閘QS1、QS2閉合，再合QF1，后方可合KM1，KM2，此時變頻器進入待機狀態，可隨時變頻運行；工頻狀態，高壓真空接觸器KM1分開，高壓真空接觸器KM2分開，KM3閉合，此時為工頻運行狀態。刀閘QS1、QS2只有在無高壓、變頻器停止狀態和短路器QF1斷開情況下才能手動操作。
圖2 高壓變頻調速系統現場運行圖
2.4高壓變頻調速系統調節水泵的DCS邏輯和控制方式
2.4.1 DCS系統與4號機C凝結泵高壓變頻調速系統的兩個接口設計
（1) 凝結水泵的運行狀態信號：變頻狀態，采用高壓變頻的運行狀態信號、真空接觸器KM1、真空接觸器KM2的變頻狀態節點信號相與后的信號作為凝結水泵的運行信號；工頻狀態，采用6KV高壓開關柜的合閘輔助接點和高壓變頻真空接觸器KM3的工頻狀態節點信號相與后的信號作為凝結水泵的工頻運行信號。
（2) 凝結水泵的跳閘狀態信號：共有兩路跳閘指令：
A：當變頻器重故障或本機急停時，若KM41無法正常分斷時強制QF1分斷；
B：當用戶發高壓跳閘指令時分斷QF1。
2.4.2 高壓變頻調速系統的DCS端控制方式：
如圖3
圖3
高壓變頻的遠程啟動、停止、緊急停，各狀態量和頻率的給定、反饋等都送到了DCS端并做到了操作畫面上，可以在DCS畫面上通過手動操作啟停高壓變頻器，頻率可以手動輸入或者自動PID調節兩種方式給定。
三、330MW機組引風機的變頻改造效果分析
由于#4爐在設計時凝結水泵電機的選型偏大，所以在選配高壓變頻調速系統時，是按照#4爐A/B凝結水泵的正常時長期運行工況的最大電流進行選配。由于#4C凝結水泵是做A/B水泵的備用，且水流壓力不是很平穩，所以#4爐的C凝結水泵對高壓變頻調速系統的電流變化情況和運行的穩定性提出了很高的要求。北京利德華福電氣技術有限公司的HARSVERT-VA系列高壓變頻調速系統的可靠設計、核心技術，對凝結水泵系統的穩定運行提供了有力保障；該產品對負載功率和電流、電網電壓和電流的擾動適應力、抗干擾能力很強，同時配置完善的輸入側電壓、電流檢測裝置和輸出側的電機馬達綜合保護裝置。在凝結水泵變頻設備的投運調試時進行了機組運行試驗，運行中機組發電試驗成功。變頻器輸出電流達到系統的額定輸出。
根據大唐遼源熱電廠歷史運行記錄數據，全年運行時間約5500小時，計算凝結水泵變頻改造的年總節電量為：
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電機功率（kW) |
負載參數 |
負荷率95% |
負荷率50% |
負荷率30% |
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560 |
凝結水泵電機電流（A) |
63.2 |
33 |
19.95 |
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變頻用電量（KW） |
532 |
280 |
168 |
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工頻用電量（KW） |
560 |
430 |
310 |
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凝結水調節門開度（%） |
38 |
20 |
12 |
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全年的工作時間（小時） |
550 |
2750 |
1650 |
從以上的數據可見，#4爐C凝結水泵采用變頻改造的節能效果非常顯著，投資回收期很短。特別時在機組運行負荷較低時的變頻節能效果更好。另外，采用高壓變頻調速系統對凝結水泵進行改造后還產生以下的顯著效果：
（1) HARSVERT-VA系列高壓變頻器的移相整流變壓器采用多重化整流技術提高變頻器網側功率因數，凝結水泵回路的功率因數由工頻時約0.86提高到了0.9，降低系統無功需求；
（2) 采用高壓變頻調速系統后，實現了電機的軟啟，廠用電母線網側電流由變壓器輸入空載電流逐步變大至運行電流，電機側電流控制在電機的額定電流以下，避免電機工頻啟動時的沖擊電流，避免對電網和電機電氣沖擊和機械沖擊，運行中凝結水泵轉速降低，泵頭及傳動系統軸承等磨損較前減輕，設備維護周期、運行壽命延長；
（3) 采用高壓變頻調速系統后，調速精度得到保證，機組DCS自動控制準確度提高，改善了機組自動化控制水平，提高機組熱系統的穩定性。
四、總結
吉林省遼源市火力發電分公司采用北京利德華福的兩套HARSVERT-VA高壓變頻調速系統對330MW機組熱系統的#3、4的C凝結水泵進行改造后，高壓變頻的運行狀態良好，機組運行控制調節方便，在機組不同負荷下節能效果顯著，大大降低了廠用電率、節約發電成本，提高電廠效益和競爭力。這一工程的成功實施進一步證明國產高壓變頻調速技術在大功率逆變技術和應用成熟，在今后330MW及以上機組的凝結水泵變頻改造的推廣應用提供可貴經驗。
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