王成龍

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)加對(duì)大天然氣等清潔能源的利用以及電力調(diào)峰的需要，一批蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組相繼在各地投入建設(shè)。燃?xì)廨啓C(jī)在起動(dòng)、高盤冷卻、水洗等過(guò)程中，其驅(qū)動(dòng)力矩由同步發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行來(lái)提供。燃?xì)怆姀S的靜態(tài)變頻裝置是非常重要的電氣系統(tǒng)，燃機(jī)在啟動(dòng)初期依靠靜態(tài)變頻裝置控制燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)至自保持速度。文章介紹靜態(tài)變頻啟動(dòng)裝置的工作原理、啟動(dòng)、停止、運(yùn)行注意事項(xiàng)，以及保護(hù)配置情況，為相關(guān)技術(shù)人員提供借鑒。

關(guān)鍵詞：靜態(tài)變頻；燃?xì)怆姀S；應(yīng)用；保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）17-0115-02

在燃機(jī)啟動(dòng)初期，燃燒的氣體所產(chǎn)生的能量無(wú)法使燃機(jī)達(dá)到啟動(dòng)，為了使機(jī)組開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，采用靜態(tài)變頻啟動(dòng)裝置（SFC）使發(fā)電機(jī)變?yōu)橥诫妱?dòng)機(jī)進(jìn)行使用，從而使機(jī)組啟動(dòng)。當(dāng)燃機(jī)轉(zhuǎn)速到2 100 rpm左右時(shí)，燃機(jī)可以通過(guò)燃料的燃燒實(shí)現(xiàn)自保持轉(zhuǎn)速，此時(shí)SFC可以逐步的退出。SFC向發(fā)電機(jī)定子通入可變電壓和頻率的電流，同時(shí)由勵(lì)磁裝置向轉(zhuǎn)子通入勵(lì)磁電流，將發(fā)電機(jī)變?yōu)橥诫妱?dòng)機(jī)使用。

1 SFC系統(tǒng)概述

1.1 工作原理

SFC裝置的主要組成部分有整流器（Converter）、諧波濾波器（Harmonic Filter）、逆變器（Inverter）、SFC 變壓器（SFC transformer）、DC電抗器（DCL）以及控制系統(tǒng)等組成。

整流器（Converter）的主要作用是通過(guò)三相六脈波全控可控硅整流橋，將輸入整流器的三相AC電壓轉(zhuǎn)變成輸出整流器的可變的DC電壓。諧波濾波器（Harmonic Filter）由電容器、電抗器、保險(xiǎn)絲、線路斷路器和附件組成，其作用是防止靜態(tài)變頻裝置倒送高次諧波到6 kV系統(tǒng)。諧波濾波器的投退對(duì)靜態(tài)變頻裝置系統(tǒng)的運(yùn)行沒(méi)有影響，僅對(duì)6 kV廠用電系統(tǒng)有影響。逆變器（Inverter）與整流器一樣，只是相反，輸入的是DC電壓，輸出的是幅值和頻率變化的AC電壓，正是由于這個(gè)交流電源可變才最終使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠被控制。SFC變壓器（SFC transformer）通過(guò)將輸入的6 kV電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合整流器的輸入電壓。DC電抗器（DCL）的主要作用是平波直流電流。電壓可變的直流電通過(guò)逆變器后變?yōu)轭l率可變的交流電，最終輸入到發(fā)電機(jī)定子繞組中，啟動(dòng)勵(lì)磁系統(tǒng)與此同時(shí)加直流勵(lì)磁到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。定子回路中是頻率可變的交流電，轉(zhuǎn)子回路中是直流電，發(fā)電機(jī)變?yōu)橥诫妱?dòng)機(jī)。通過(guò)SFC裝置控制輸出頻率來(lái)控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

1.2 工作過(guò)程

啟動(dòng)初期燃?xì)廨啓C(jī)—發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)在盤車轉(zhuǎn)速，啟動(dòng)變頻器SFC連接到發(fā)電機(jī)定子并承擔(dān)轉(zhuǎn)子電壓基準(zhǔn)的控制。如圖1所示，當(dāng)SFC接收到控制系統(tǒng)發(fā)來(lái)的運(yùn)行命令后，首先執(zhí)行的是機(jī)組清吹過(guò)程。通過(guò)SFC裝置控制燃機(jī)轉(zhuǎn)速至清吹轉(zhuǎn)速。當(dāng)清吹過(guò)程結(jié)束后，機(jī)組進(jìn)行的是點(diǎn)火過(guò)程。通過(guò)SFC停止輸出使燃機(jī)轉(zhuǎn)速下降至點(diǎn)火轉(zhuǎn)速，執(zhí)行點(diǎn)火程序，如果點(diǎn)火成功，SFC重新開(kāi)始輸出，加速機(jī)組轉(zhuǎn)速至燃機(jī)自持轉(zhuǎn)速。在燃機(jī)到達(dá)自持轉(zhuǎn)速后SFC逐步減小輸出量，直到2 100 rpm時(shí)完全退出。

2 SFC投運(yùn)

2.1 投運(yùn)行前準(zhǔn)備工作

檢查發(fā)電機(jī)具備啟動(dòng)條件，其出口刀閘及開(kāi)關(guān)均在分閘位置。

檢查發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制柜各交、直電源送上，無(wú)報(bào)警信號(hào)，控制方式在“自動(dòng)”。

檢查勵(lì)磁變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)（MDS-5）在合閘位，控制方式切“遠(yuǎn)方”。

啟動(dòng)勵(lì)磁變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)（MDS-4）控制電源開(kāi)關(guān)，控制方式切“遠(yuǎn)方”。

停運(yùn)超過(guò)7 d、一次回路檢修后或電氣回路出現(xiàn)結(jié)露、水淋等情況，啟動(dòng)前用1 000 V絕緣表測(cè)SFC變6 kV絕緣，用500 V絕緣表測(cè)SFC整流輸入側(cè)、逆變輸出側(cè)絕緣，SFC各側(cè)絕緣應(yīng)大于5 MΩ。

送上SFC控制柜的、諧波濾波器柜、邏輯切換盤的交、直流電源。檢查各信號(hào)正常無(wú)不可復(fù)歸報(bào)警。

合上SFC諧波濾波器6 kV開(kāi)關(guān)的控制和儲(chǔ)能電源開(kāi)關(guān)并檢查在“遠(yuǎn)方”。

準(zhǔn)備勵(lì)磁系統(tǒng)良好備用。啟勵(lì)變和SFC隔離變電源開(kāi)關(guān)送到位并檢查具備投入條件。

送上SFC開(kāi)關(guān)切換盤開(kāi)關(guān)控制電源，控制方式切“遠(yuǎn)方”。

啟動(dòng)條件：發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)位置，熱備用狀態(tài)； 發(fā)電機(jī)出口刀閘在斷開(kāi)位置；發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)發(fā)電機(jī)側(cè)接地刀閘已拉開(kāi)；勵(lì)磁變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)（MDS-5）及啟動(dòng)勵(lì)磁變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)（MDS-4）控制方式切“遠(yuǎn)方”；啟動(dòng)勵(lì)磁變高壓側(cè)6 kV開(kāi)關(guān)在熱備用狀態(tài)，控制方式切“遠(yuǎn)方”等。

2.2 投運(yùn)

檢查機(jī)組在盤車，啟動(dòng)允許條件已經(jīng)滿足，在燃機(jī)控制系統(tǒng)上選擇SFC的啟動(dòng)方式。

檢查發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)刀閘、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)MDS-5分閘。檢查SFC隔離變壓器具備投入條件，SFC及勵(lì)磁系統(tǒng)各開(kāi)關(guān)狀態(tài)正確，各變頻柜冷卻風(fēng)機(jī)已啟動(dòng)。

TCS發(fā)啟動(dòng)令，發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)合閘，SFC運(yùn)行燈亮，機(jī)組轉(zhuǎn)速按啟動(dòng)曲線升速。

檢查勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行正常，各整流柜風(fēng)扇自動(dòng)投入運(yùn)行。

當(dāng)轉(zhuǎn)速升到燃機(jī)自持轉(zhuǎn)速時(shí)，TCS發(fā)停SFC指令，SFC自動(dòng)減出力到零，停止運(yùn)行。

檢查SFC隔離變壓器、啟動(dòng)勵(lì)磁系統(tǒng)各開(kāi)關(guān)動(dòng)作正確，SFC諧波濾波器退出運(yùn)行。

3 SFC 正常運(yùn)行時(shí)的監(jiān)視、維護(hù)和操作

3.1 SFC 就地控制盤的運(yùn)行監(jiān)視

SFC就地控制盤上的液晶控制屏顯示SFC裝置的運(yùn)行情況、參數(shù)及故障報(bào)警等，“緊急停機(jī)按鈕”在事故情況下可以手動(dòng)緊急停運(yùn)SFC。

若出現(xiàn)報(bào)警，SFC可繼續(xù)運(yùn)行。在就地液晶控制面板畫(huà)面中查明報(bào)警原因，及時(shí)告知檢修人員，并密切關(guān)注事態(tài)發(fā)展，及時(shí)匯報(bào)。

若出現(xiàn)故障報(bào)警，SFC自動(dòng)停運(yùn)。在就地液晶控制面板畫(huà)面中查明故障原因，及時(shí)告知檢修人員。

在就地液晶控制面板界面上察看SFC系統(tǒng)各部件的運(yùn)行參數(shù)是否正常。

監(jiān)視SFC控制盤聲音有無(wú)異常，如有無(wú)較大噪音、振動(dòng)或放電聲等。

檢查SFC控制盤有無(wú)焦糊味等異味。

3.2 整流/逆變柜運(yùn)行監(jiān)視

檢查整流/逆變柜聲音有無(wú)異常，如有無(wú)較大噪音、振動(dòng)或放電聲等；檢查整流/逆變柜有無(wú)焦糊味等異味；確認(rèn)整流/逆變柜冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，進(jìn)風(fēng)濾網(wǎng)和出風(fēng)口無(wú)異物堵塞。

3.3 直流電抗器運(yùn)行監(jiān)視

確認(rèn)冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，進(jìn)風(fēng)濾網(wǎng)和出風(fēng)口無(wú)異物堵塞；檢查直流電抗器室聲音有無(wú)異常，如有無(wú)較大噪音、振動(dòng)或放電聲等；檢查直流電抗器室有無(wú)焦糊味等異味；由于直流電抗器運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，監(jiān)視時(shí)應(yīng)非常注意。

3.4 SFC變壓器運(yùn)行監(jiān)視

變壓器溫控器運(yùn)行正常，冷卻風(fēng)機(jī)控制方式在“自動(dòng)”；檢查變壓器溫度顯示正常；觀察變壓器外觀、一次及二次連接均正常；變壓器運(yùn)行聲音正常，無(wú)明顯噪音和振動(dòng)。

3.5 諧波濾波器運(yùn)行監(jiān)視

檢查SFC諧波濾波器6 kV開(kāi)關(guān)在合閘位，開(kāi)關(guān)柜保護(hù)裝置無(wú)報(bào)警；檢查5次、7次、11次諧波裝置的運(yùn)行狀態(tài)正常，帶電顯示燈亮，三相電源指示燈亮；檢查各諧波濾波器柜冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，風(fēng)機(jī)運(yùn)行燈亮；檢查各諧波濾波器柜內(nèi)聲音有無(wú)異常，如有無(wú)較大噪音、振動(dòng)或放電聲等；檢查各諧波濾波器電容器保險(xiǎn)三相完好。

4 發(fā)電機(jī)保護(hù)配置

4.1 低頻過(guò)流保護(hù)

在燃機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中必須投入出口快速動(dòng)作于全停的低頻過(guò)流保護(hù)。主要原因是燃機(jī)變頻啟動(dòng)時(shí)發(fā)生短路時(shí)，由于機(jī)端電壓較低，容易產(chǎn)生相當(dāng)大的低頻短路電流，會(huì)使發(fā)電機(jī)損壞。

4.2 起停機(jī)保護(hù)

此保護(hù)投入時(shí)間為發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前，退出時(shí)間為發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后。為了保護(hù)在SFC投入運(yùn)行期間發(fā)生發(fā)電機(jī)定子接地故障時(shí)產(chǎn)生的較大的電流。

4.3 燃機(jī)發(fā)電機(jī)保護(hù)投退情況

在SFC投入運(yùn)行時(shí)投入的保護(hù)有發(fā)電機(jī)差動(dòng)、定子匝間、定子過(guò)負(fù)荷、過(guò)激磁、發(fā)電機(jī)突加電壓、發(fā)電機(jī)啟停機(jī)、發(fā)電機(jī)低頻過(guò)流、轉(zhuǎn)子接地、定子過(guò)電壓。SFC退出運(yùn)行但發(fā)電機(jī)沒(méi)有并網(wǎng)期間投入的保護(hù)有：發(fā)電機(jī)差動(dòng)、定子匝間、定子過(guò)負(fù)荷、過(guò)激磁、發(fā)電機(jī)突加電壓、發(fā)電機(jī)啟停機(jī)、轉(zhuǎn)子接地、定子過(guò)電壓、低壓記憶過(guò)流、發(fā)電機(jī)失磁、逆功率、發(fā)電機(jī)失步、發(fā)電機(jī)頻率、100%定子接地。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后投入的保護(hù)有：發(fā)電機(jī)差動(dòng)、定子匝間、定子過(guò)負(fù)荷、過(guò)激磁、轉(zhuǎn)子接地、定子過(guò)電壓、低壓記憶過(guò)流、發(fā)電機(jī)失磁、逆功率、發(fā)電機(jī)失步、發(fā)電機(jī)頻率、100%定子接地、GCB失靈啟動(dòng)。

5 結(jié) 語(yǔ)

SFC系統(tǒng)是燃?xì)怆姀S比較重要的輔助系統(tǒng)，承擔(dān)著機(jī)組啟動(dòng)的任務(wù)。通過(guò)了解SFC的啟動(dòng)原理、過(guò)程、投入前檢查、正常運(yùn)行中檢查，了解SFC啟動(dòng)時(shí)發(fā)電機(jī)保護(hù)的投退情況，對(duì)正常運(yùn)行的指導(dǎo)有非常重要的意義。

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