24/10/211电气设备与运行华南理工大学电力学院夏成军24/10/21224/10/21324/10/214燃气轮机与常规的机组不同,整个燃机透平在运行中产生的功率有约1/2消耗在压气机中,燃机从启动、点火、加速到自持转速的过程,燃机透平自身做功不足以满足启动的要求,必须外加能量拖动转子转动。随着燃气机组容量的增加,启动装置的型式也有很大的不同,小型燃机一般有柴油机启动方式、启动马达式和蒸汽冲动式;大型燃机如GE和三菱的F级燃机均用变频启动方式,即通过静态变频器(SFC)带动同步发电机作为同步电动机提供驱动力矩。。惠州天然气发电厂是国内首批采用F级燃气机组的电厂。24/10/215变频启动原理同步电动机以其可调的功率因数和输出转矩及对电网电压波动不敏感等良好的运行性能,在电气传动领域中独占鳌头,是驱动大型燃机的优选机型。然而大型同步电动机的启动一直是个相当复杂的问题,如果采用异步启动方法,依靠阻尼绕组进行启动,对电力系统的干扰将十分严重。如果采用减压启动,不但需要很大的电抗器,而且启动绕组发热严重,很难保证安全运行。而利用现代交—直—交调速技术对大型同步电动机进行静止变频启动,则无论是效率还是控制性能都比较理想。24/10/216变频器的作用是把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电。变频调速的依据是公式n=60f/p(n:同步速度,f:电源频率,p:电机极对数),即电机的旋转速度同频率成比例。电机在工频电源供电时会产生一个大的启动电流,启动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的,这些冲击就要弱一些。如果仅改变频率而不改变电压,频率降低时发电机定子容易因过电流而损坏,因此变频器在改变频率的同时必须要改变电压。24/10/217静态变频器(SFC)工作过程惠州天然气发电厂SFC结构如图1所示,输入电源来自1号或2号机的6kV厂用电。每套SFC额定功率4900kW,由谐波滤波器、SFC变压器、整流装置、直流电抗器、逆变装置、控制屏和位置传感器7部分组成。谐波滤波器用来吸收在整流和逆变过程中所产生的5次、7次谐波,防止谐波对电厂其他电气设备造成影响或反送到电网中造成谐波污染。SFC变压器将6kV电压降至3.8kV,为SFC系统提供电源,同时通过变压器漏抗限制晶闸管短路时的短路电流。整流装置通过对晶闸管导通角的控制把交流电转换成直流电,并控制直流电压使直流电流达到适当值。经过整流后的直流电源再经直流电抗器限制波形,使波形更加平滑后进入逆变装置,把直流逆变成频率可变的交流,其频率在0.05～33.3Hz内平滑可调,使发电机平滑加速。24/10/21824/10/219以上就是SFC的工作原理,为实现对其控制,在转子转轴上安装了相位传感器,用以测量转子的相位,其反馈信号为逆变器触发脉冲的参考信号。24/10/2110励磁系统工作过程发电机作为同步电动机启动,定子加变频电流的同时,转子也要加励磁。当发电机由SFC启动运行时,励磁装置通过励磁启动盘内装设的6kV/150V专用启动变压器向励磁系统供电,即采用他励运行方式供给发电机励磁。当启动完成、SFC退出运行后,机组的转速达到额定转速,励磁装置转为自并励方式,励磁系统按常规方式运行。上述控制模式的切换都是由SFC控制屏自动完成,它接受来自DCS(分散控制系统)、TCS(机岛控制系统)的控制信号,控制和协调SFC系统各部件的工作,并且其内部有故障自我诊断、报警和保护功能。24/10/2111变频启动步骤SFC从启动到退出运行经历启动升速、清扫、降速、点火、升速和停止各个阶段。为避免SFC整流器与逆变器之间发生接地故障时,中性点接地变压器受直流故障电流的冲击,启动过程中发电机中性点接地变压器断路器应在断开位置。24/10/21122.1启动升速阶段发电机作为同步电动机启动加速之前,先由盘车电动机将其带动到3r/min,合上SFC启动装置输入、输出开关,然后投入转子励磁,接着发送晶闸管触发脉冲使其开始加速。最初,采用脉冲换相,同步电动机加速到约7.5%的额定转速,转入负荷换相。24/10/21132.2高速盘车、清扫、水洗阶段转速达到约25%的额定转速后,需要对燃机进行点火前的清扫,将上次运行未燃尽的可燃气体吹出燃烧室,防止点火时爆燃损坏机组。进入本阶段后,SFC的输出电流和转...
