SFC课件.ppt
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SFC11.SFC.SFC系统简介系统简介大中型燃气轮机组在起动初期,机组无法提供足够的起动力矩自行起动,此时普遍采用由6kV电力系统向静止变频起动装置提供电压和频率恒定的功率电源,通过静止变频起动装置输出并向发电机定子绕组提供可变电压和频率的电源,同时向发电机转子绕组加入适当励磁电流,将发电机当作同步电动机使用,带动整个机组旋转。
担负拖动机组起动任务的静止变频起动装置,通常称为SFC(StaticFrequencyConverter)。
SFC采用交流直流交流的电源变换模式,逆变器在正常工作时必须依赖发电机的定子电压信号,实现有源逆变,因此这种工作方式称为负载变换模式。
电厂安装的SFC装置,采用“二拖三”的冗余结构工作方式,即电厂配备2套SFC装置且互为备用,任何一套SFC都可以通过切换逻辑盘、起动开关盘的控制,拖动电厂3台机组中的任何一台。
22.设备概述设备概述我厂的机组为350MW级单轴燃气蒸汽联合循环机组,共有两套SFC系统,每套SFC系统由一台谐波过滤装置、一台输入隔离变压器、一台整流器、一台直流电抗器、一台逆变器和一台控制器柜组成(见图a)。
接线框图如图2-1所示。
图a图2-1SFC主回路图各设备主要功能如表1所示。
设备名称功能描述谐波过滤器吸收SFC工作过程中产生的高次谐波,减少对电源系统的污染。
输入变压器1.提供整流器输入电压;2.限制短路电流。
整流器控制直流电压以使直流电流符合规定。
直流电抗器(DCL)使直流电流平滑变化。
逆变器通过发电机转速的频率响应,控制将输入的直流电转换为交流电送至发电机,使发电机转速平滑增加。
控制器柜1向整流器、逆变器提供脉冲;2对SFC系统实现控制、检测、保护。
表1SFC各设备功能2.12.1SFCSFC系统基本参数系统基本参数额定输入容量:
6600kVA额定输出功率:
4900kW2.22.2各设备基本参数各设备基本参数
(1)SFC变压器结构型式:
户外型号:
6.0/3.8kV,Y/D-1额定容量ST:
6600kVA原边电压U1:
6.0kV副边电压U2:
3.8kV短路电压ud:
12冷却方式:
油浸风冷
(2)整流器额定输出容量:
4,900kW额定输入电压:
3.8kV额定直流电压:
4.1kV额定直流电流:
1195A冷却方式:
强迫风冷接线方式:
三相六脉冲全控桥式电路(3)逆变器额定输出容量:
4,900kW额定直流电压:
4.1kV额定直流电流:
1195A额定输出电压:
3.4kV额定输出电流:
976A(桥臂电流)冷却方式:
强迫风冷接线方式:
三相六脉冲全控桥式电路输出频率:
033.3HZ(对应转速2000rpm)整流元件:
FT1500AU-2401500A-12kv(4)直流电抗器额定电压:
4.1kV额定电流:
1195A额定电抗:
30mH冷却方式:
强迫风冷结构型式:
户内干式(5)SFC滤波器结构型式:
户外额定电压:
6kV额定频率:
50HZ额定容量:
5次谐波:
1200kVar;7次谐波:
1200kVar;11次谐波:
1200kVar;3.SFC3.SFC装置整流器和逆变器的运行装置整流器和逆变器的运行原理原理3.13.1整流器运行整流器运行整流器侧的直流电压Edr调整到稍微大于逆变器侧的直流电压Edi。
直流电流Id等于电压差(Edr-Edi)除以直流回路电阻R。
通过整流器的相控可以调节输出直流电压为任意值。
当整流器的触发延迟角为30度、90度、120度时的直流电压波形如图3-1所示,直流电压是触发延迟角的函数。
图3-13.23.2逆变器运行逆变器运行逆变器根据安装在发电机转轴上的位置传感器提供的位置信号依次实现换相。
脉冲方式运行时=0,负载换相方式运行时,=o这里o足以使逆变时电流换相。
逆变器重复上面的换相而输出交流电。
(1)脉冲方式运行:
在起动之初和低转速时,当发电机没有足够的电压输出实现逆变器的换相时,逆变器的换相是通过脉冲方式运行来实现换相的。
无论何时逆变器的电流需要换相时,整流器首先减直流电流到0。
不久之后(但保证有足够的时间便于逆变器的可控硅恢复闭锁能力-在下一相通流的可控硅开通。
来自整流器的电流再一次达到要求的值。
图3-2给出了脉冲方式运行时的波形。
由于在每个逆变换相点零电流期,SFC输出最大的加速转矩,所以逆变角可以设置为=0。
图3-2脉冲方式运行时的波形
(2)负载换流方式运行:
在发电机加速到足够的转速并产生足够的电压以便逆变器换流后,逆变器运行在负载换流方式,为了保证足够的反向电夺和足够反向电压持续时间达到闭锁能力,逆变器的逆变角设为o,如图3-3所示。
(3)发电机加速原理在起动时,发电机当作一个同步电动机。
SFC的输出与发电机的定子线圈连接。
依据位置传感器检查到的发电机转子位置信号施加逆变器的触发信号。
逆变器的换相重复为60度,而每个可控硅的导通周期为120度。
在每一个换相点,定子产生的磁场旋转60度。
另一方面,发电机的转子通过励磁系统激磁而变成磁体。
定子产生的旋转磁场作用于磁体转子,结果发电机就通过SFC加速旋转。
图3-34.SFC4.SFC的运行方式的运行方式4.14.1正常启机时正常启机时SFCSFC的运行的运行正常启机时SFC在起动中分四个阶段:
第一阶段恒发电机电流运行,300转以前恒定为70%的额定输出电流,300-510转(转速可能跟实际机组略有差别)时恒定为90%额定输出电流;第二阶段发电机恒速运行,主要是恒速吹扫,此时,SFC输出约为70%的额定功率;第三阶段是恒流运行,此时是燃机点火后,SFC输出恒为100%,机组转速燃机作功增加不断加速,约10分钟升速至2000转;第四阶段压气机工作正常,燃机能维持机组转速,SFC退出运行,运行图如下图4-1。
图4-14.24.2燃机高盘冷却和水洗时燃机高盘冷却和水洗时SFCSFC的运行的运行当燃机高盘冷却和水洗时,要用SFC带动机组转动,运行图如下:
1.1.5.SFC5.SFC的日常检查和操作的日常检查和操作2.2.5.15.1检查和维护检查和维护外部检查:
包括机械损伤、变形、锈蚀、过热等。
SFC的运行声音正常,无异常振动。
无烧焦等异味。
检查控制面板及主要卡件指示灯指示正常,无报警信号。
定期清洗空汽过滤器。
SFC各部分电流电压正常,并按规定方式运行。
当SFC停止运行时,每周测各部分绝缘一次。
5.2SFC5.2SFC投运前的准备工作投运前的准备工作SFC相关设备所有检修工作已结束,工作票已回收,检修人员已撤离,现场无遗留杂物。
检查发电机具备启动条件,其出口隔离开关及开关均在分闸位置。
检查发电机励磁系统各路电源送上,无报警信号,在自动方式。
停运超过7天、一次回路检修后或电气回路出现结露、水淋等情况,启动前用1000V绝缘表测SFC变6KV绝缘,用500V绝缘表测SFC整流输入侧、逆变输出侧绝缘,SFC各侧绝缘应大于5M。
送上SFC控制柜的、滤波器柜、逻辑切换盘的交、直流电源。
检查各信号正常无不可复归报警。
合上滤波器刀熔开关及负荷开关。
将启动励磁变及SFC6KV电源开关送至工作位置,送上控制电源,置远方,投入保护装置,检查正常。
送上SFC开关切换盘开关控制电源,置“远方”。
5.3SFC5.3SFC投运投运机组在盘车状态,具备用启动条件,AVR在自动方式,在TCS上选择SFC;检查SFC6KV开关、SFC至发电机开关、发电机SFC刀闸、启动励磁变高、低压侧开关合闸、发电机中性点刀闸分闸,直流电抗器风扇启动;TCS发启动令,检查SFC柜运行灯亮,机组转速按启动曲线升速,发电机电流电压正常;检查励磁系统运行正常,各风扇自动投入运行;当转速升到燃机自持转速时,TCS发停SFC指令,SFC自动减出力到零,停止运行;检查SFC6KV开关、SFC至发电机开关、发电机SFC刀闸、启动励磁变高、低压侧开关合闸,发电机中性点地刀及励磁变低压侧开关合闸。
SFC在停运灯亮。
5.45.4运行规定运行规定禁止打开通电和运行时的SFC设备如整流器柜、逆变器柜、变压器、DC电抗器和谐波滤波器的柜门。
SFC正常启动运行应在远方完成。
SFC投入运行前,应确认发电机已具备启动条件。
出现励磁系统自动失灵时,应禁止SFC投入运行。
6.SFC6.SFC故障处理故障处理6.1SFC6.1SFC故障处理的一般过程故障处理的一般过程
(1)在故障出现时检查运行的状态和系统的状态。
(2)核对故障指示。
(3)检查SFC控制盘上的控制板卡的LED灯的状态。
(4)故障复位。
要复位,按住复位键1秒钟或更长。
(5)用检测器检查可控硅。
采用检测器测量可控硅元件的A、K极间的电阻。
如果阻值介于58k之间是正常的;如果小于1K,元件可能已坏。
如果可控硅必更,须换参照可控硅更并更换步骤换可控硅。
(6)在模式下触试验检查发脉冲流波形。
(7)检查故障位置。
(8)如果控制板卡有故障,用备品更换;并将故障板卡返回到供货商。
(9)如果可控硅元件已坏,用备品更换,可重新起动。
只有在产生故障的原因完全清除后才能重新起动。
6.2SFC典型故障处理典型故障处理7、SFC拖动机组选择我厂配置了两台SFC启动三台机,启动时其切换操作由逻辑切换盘完成,它采用高可靠性的可编程序控制器(PLC)作为控制核心,以计算机智能化程序控制取代传统的继电器逻辑控制,能可靠地完成燃气机组起动时对外部各个开关的正常断开或闭合。
当检测到DCS系统发出的“SFCSELECTEDFORGT”的指令后,切换逻辑盘将检测DCS系统所选SFC和GT当前的状态,从而判断是否能够满足燃气机组的起动要求,并将结果“SFCFORGT”反馈至DCS系统。
当DCS系统所选SFC和GT满足起动要求后,切换逻辑盘开始对相应的断路器和隔离开关进行转换操作并检测其状态。
操作指令发出一定时间后,如果断路器和隔离开关的状态与设置不一致,切换逻辑盘将向DCS系统发出“SFCCIRCUITFAULT”故障信号。
在SFC运行期间,切换逻辑盘的主要任务是将来自TCS的指令传送给对应的SFC,并将SFC的要求反馈给相应的设备,且始终监测相应断路器和隔离开关的状态,一旦出现异常,则向对应的SFC发出事故停机指令。
启动模式:
以下为SFC1GT1断路器与隔离开关转换流程:
DS-11/ONDS-IPB-1/ONCB-SFC/ONMDS5/OFFMSD4/0NCB-L1/ONDS-NGT1/OFF1)向NGT(发电机中性点接地变压器)的分断开关(DS-NGT1)发出断开指令向ESC-1(励磁起动盘)的MDS5-1(自并励电源开关)发出断开指令向GSS-1(起动开关盘)的DS-11(起动用6KV电源开关)发出闭合指令2)向ESC-1的MDS4-1(励磁起动用电源开关)发出闭合指令,当MDS5-1处于断开位置时,MDS4-1开始闭合操作。
当DS-11处于闭合位置时,向GMCB(发电机出口断路器)的DS-IPB-1(主回路隔离开关)发出闭合指令,DS-IPB-1开始闭合操作。
3)当DS-11、DS-IPB-1处于闭合位置时,向MVSG的CB-SFC-1发出闭合指令,CB-SFC-1开始闭合操作。
当MDS4-1处于闭合位置、MDS5-1处于断开位置时,向MVSG的CB-L1发出闭合指令,CB-L1开始闭合操作。
4)所有开关状态正确且SFC1无异常,切换逻辑盘向TCS1系统发出“SFCREADYTOSTART”信号。
5)切换逻辑盘接收到来自TCS1的“GTSTARTRQ.”指令后,向GCB的41E1发出闭合指令。
当41E1闭合后,切换逻辑盘向SFC1发出“SFCSTARTRQ.”信号。
不同的机组与SFC选择,都有相同的转换流程,只是对应的断路器和隔离开关的位置不同而已。
停机模式SFC存在以下几种停机模式,在停机模式时,表示SFC起动结束。
机组达到SFC退出运行的转速吹扫过程完成SFC跳闸起动结
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