ABBACS5000中压变频器在重庆珞璜电厂的应用分析.doc

ABB ACS5000中压变频器在重庆珞璜电厂的应用分析摘要：针对国内的电力迅猛发展，为进一步节能减排，提出了在电厂 应用中压变频本文介绍了冷凝泵在电厂的运行工况，分析了水泵的 变频节能原理对珞璜电厂的变频改造提出了系统方案，包括系统的 动力方案和系统的控制方案着重介绍了 ACS5000中压变频器的拓扑 结构、技术特点和控制方式最后通过电厂的实测数据证明了 ACS5000 中压变频系统具有很高的系统动、静态性能，净节电率超过40%关键字：中压变频器；ACS5000；直接转矩控制；IGCT；电厂；冷凝 泵Application Analysis of ABB ACS5000 MV Drives in Luohuang P ower PlantGuan Eryongl, Peng Jingtao2, Jin Shil, Wu Shaobin21. ABB Beijing drive systems Co., Ltd・ 1000152. Chongqing Luohuang Power Plant of Huancng group 402283 Abstract：For the domestic development of electrical power, MV (medi um voltage) drives are proposed in power plant to deeply s ave energy. This paper introduces the operation condition o f condcnsation pump and saving principle with MV drives・ A system scheme including system power scheme and system cont rol scheme, is put forward to retrofit the Luohuang power pion, technical feature and control scheme of ACS5000 MV dri ves・ According to the data in real running derived from pow er planl, ACS5000 MV drives is verified to be with excellen t static and dynamic performance, and also save energy much more than 40%・Keyword： MV drives； ACS5000； DTC； IGCT； Power plant；Condensation pump1・弓丨言 (Introduction)随着国民经济的蓬勃发展，对于电力的需求日益增加，全国电力 工业一玄保持着快速增长的势头。

截至2006年底，我国电力工业全 国发电装机容量达到6. 22亿千瓦，同比增长20. 3%o火电达到4. 84 亿千瓦，约占总容量77.82%,同比增长23. 7%；而这一数字到2007 年底已经达到了 7.13亿千瓦，预计到今年年底，全国电力装机容量 将突破8亿千瓦，而其中火电机组将占到78%[l]o随着大批电源项目的相继建成投产，电力供需形势进一步缓和， 发电设备利用小时数大幅回落从2006年开始，全国加快电源结构 调整，优化节能环保经济调度，加大科学、精细和对标管理实施力度, 电力行业节能降耗取得持续进展2006年全国供电煤耗为366克/千 瓦时，比2005年降低4克/千瓦时；电网输电线路损失率比去年减少 0.1个百分点，降为7. 08%0由于电力生产的特殊性，决定了电力生产系统中的各种设备需耍根据最大生产能力来进行配置，而不能根据平均的屯力需求配置系统 ⑵在电力生产中，电力生产的最大生产能力是是根据主机（锅炉、 汽轮机和发电机）的出力决定的，辅机（各种风机、水泵及其驱动电 机、电气控制调节系统等）是根据主机的情况配置的在设计过程中 均考虑一定的裕量，因此造成在实际运行中，多少风机和水泵均需要 调节。

传统的流量调节方式是节流，但是存在反应慢、调节精度低、 能耗大等问题，而中压变频因其调节性能优良、节能效果好等因素， 止逐渐应用到电厂中风机、水泵等流量调节中[3-4] o通过近几年的中压变频应用情况的统计分析可以看出，发电厂中 冷凝泵辅机具有很大的变频节能空间和应用前景2•运行工况 （Operation condition）凝结水系统采用中压凝结水精处理系统,每台发电机设2X100% 容量立式凝结水泵，其中 哈运行，一台备用为节能降耗，降低厂 用电率，2008年8月对凝泵进行了中压变频器控制改造，选用ABB 的变频器通过收集和反复的方案论证，为了追求最大的节能效果， 同时方便运行操作和检修维护，凝泵改变频采用一拖二的控制方式， 即一台发电机的两台凝泵共用一台变频器，通过6个旁路刀闸来切 换中压变频器与6KV开关连接，为了充分保证系统的可靠性，变频 器加装工频旁路刀闸当凝泵电机变频运行时，凝泵进口调门开度全 开，其水量通过改变凝泵电机转速來调节；当变频器故障吋，发出跳 变频器支路开关的指令，同时自动切换到备用凝泵的工频运行，恢复 凝泵进口调门的调节功能，同时变频器转入检修；当变频器故障处理 好后，可以启变频器带一台凝泵电机，这时另一台凝泵工频运行，等 变频器达到一定转速后，再停工频运行的凝泵。

机组正常运行要保持一台凝泵运行，同时考虑变频器故障时凝泵 之间的切换，改造后既要保留原来的切换逻辑，还要考虑变频切工频 及工频切变频等各种运行方式，相应增加了凝泵控制系统的控制逻 辑原来凝结器控制是通过调门来维持水位，改变频后要市变频器来 控制水位，在低转速时还得靠调门来协助变频器维持水压，以确保低 旁减温等重要用途的需要3•水泵变频节能原理(Energy saving principle)3.1. 扬程特性扬程是单位重量的水通过水泵所获得的能量在工程应用中，常 常体现为液体上扬的高度［3］以管路中的阀门开度不变为前提，表明在某一转速下，水泵的扬 程与流量之间的关系特性为，称之为扬程特性如图1中的曲线1、 2所示扬程反映了水泵出水流量的大小对供水扬程的影响，即水泵 的岀水流量越大，则管道中的摩擦损耗以及增大流速所需要的扬程也 越大故供水扬程将越小扬程特性与转速有关，即水泵的转速下降, 其供水能力也下降，扬程特性曲线也将下移，如图1中的曲线2所示3.2. 管阻特性管阻是阀门和管道系统对水流的阻力，其与管路的直径和长度、管路各部分的阻力系数，以及液体的流速等因数有关［3］以水泵的转速不变为前提，表明阀门在某一开度下，供水扬程与 流量之间的关系的曲线，称之为管阻特性，如图1中的曲线3、4所 示。

管阻特性实际上是管道系统的负载特性，他表明为了在管路内得 到一定量的流量，水泵必须捉供的扬程如果供水扬程小于静扬程， 将不能供水当阀门关小时，管阻系数将增加，管阻也将增大，在扬程相同的 情况下，流量将减小，管阻特性曲线将上扬，如图1中的曲线4所示Oa

控制电源采用交流 220VAC,两路供电，自动切换表1凝泵电机参数Tab. 1 motor parameter of condensation pump名称2电动机••型号"YLKS630-4 立式名牌功率（kW） “2240.同步转速（「pm）农1500，额定电压（kV） •6表2凝结水泵参数Tab. 2 Condensation pump parameter项目J单位J设计工况「最大连续运行工况.进水温度.摄氏度36.5-365进水压力Jkpa-6.仏6.1.进水密度.kg/m3993.56993.56流量m3/h11635.1..11810，扬程Jm，31 &300“效率.%.8384.54. 1.系统动力方案系统采用一拖二工频/变频手动旁路的方案，系统主电路原理图 见图2该方案是由六个高压隔离开关QS1-QS6组成（见下图） 其中QS1和QS4, QS2和QS5电气互锁;QS2和QS3, QS5和QS6机械互 锁如果两路电源同时供电，Ml工作在变频状态，M2工作在工频状 态口寸，QS4和QS5、QS3分闸，QS1、QS2和QS6处于合闸状态；M2工 作在变频状态，Ml工作在工频状态时，QS1和QS2、QS6分闸，QS4、 QS5和QS3处于合闸状态；如果检修变频器，QS3和QS6可以处于任 一状态，其它隔离开关都分闸，两台负载可以同时工频运行；当一路 电源检修时，可以通过分合隔离开关使任一电机变频运行。

I段电源II段电源QS1\QS4QS2$ QS5^VMlVM2图2系统主电路原理图Fig・ 2 System main circuit schematic diagram4. 2.系统控制方案变频系统受DCS系统控制，主要接口信号如下：1) ・变频器与旁路柜需要提供的开关量输出30路(a) 变频器待机状态指示：表示变频器高压上电口检止常，具备启 动条件b) 变频器运行状态指示：表示变频器匸在运行c) 变频器控制状态指示：节点闭合表示变频器控制权为现场远程 控制；节点断开表示变频器控制权为本地变频器控制d) 变频器轻故障指示：表示变频器产生报警信号e) 变频器重故障指示：表示变频器发生重故障，立即关断输出切 断高压f) 1#电动机高压合闸允许指示：变频器自检通过或系统处于工频 状态正常，具备上高压条件，闭点有效，允许1#高压开关操作g) 2#电动机高压合闸允许指示：变频器自检通过或系统处于工频 状态正常，具备上高压条件，闭点有效，允许2#高压开关操作h) 旁路柜隔离开关合闸指示：表示该操作隔离开关已处于合闸状 态每台隔离开关二路共8路节点i) 旁路柜隔离开关分闸指示：表示该操作隔离开关己处于分闸状 态。

每台隔离开关二路共8路节点j) 1#电动机在旁路状态：表示QS2工频状态合闸，电动机处于工 频旁路状态k) 2#电动机在旁路状态：表示QS4工频状态合闸，电动机处于工 频旁路状态以上所有数字量采用无源接点输出，定义为接点闭合吋有效除特别 注明外，接点容量均为AC220V. 3A/DC48V, 3A2) ・变频器应提供模拟量输出2路：(a) 变频器输出转速百分比(0~1500rpm)(b) 变频。