变频器技术协议完整版要点.docx
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变频器技术协议完整版要点.docx
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变频器技术协议完整版要点
大唐贵州野马寨发电有限公司2号机组给水泵高压变频综合改造
技术协议
买方:
大唐贵州野马寨发电有限公司
卖方:
北京中电凯瑞控制技术有限公司
第一章技术规范
1总则
1.1本设备技术规范书适用于大唐贵州野马寨发电有限公司(3×200MW)2号机组给水泵高压变频综合改造。
包括前置泵技术改造、液力偶合器技术改造、高压变频器配套改造等,它提出了综合改造的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求
1.2本设备技术规范书提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节作出规定,也未充分引述有关标准和规范的条文,卖方保证提供符合本技术规范书和工业标准的优质产品。
1.3本设备技术规范书所使用的标准如遇与卖方所执行的标准不一致时,按较高标准执行。
1.4卖方负责变频器本体及变频器配套辅助设施的安装、调试。
1.5本设备技术规范书经买卖双方确认后作为订货合同的技术附件,与合同正文具有同等的法律效力。
1.6本规范未尽事宜,由买卖双方协商确定。
1.7在合同签订后,买方有权提出因标准、规程和规范发生变化而产生的修订要求,具体事宜由双方协商确定。
1.8卖方对本技术规范书进行逐条回应,这将作为买方评标的重要因素之一。
2技术要求
2.1遵循的主要现行标准
下列标准所包含的条文,通过在本技术规范书中引用而构成本技术规范书的基本条文。
如标准被修订,使用本技术规范书的各方探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB156-2003标准电压
GB/T1980-1996标准频率
GB4208-93外壳防护等级的分类
GB/T13422-92半导体电力变流器电气试验方法
GB50171电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范
GB12326电能质量电压允许波动和闪变
GB/T14549电能质量公用电网谐波
GB1094.1~1094.5电力变压器
GB6450干式变压器
GB/T10228干式电力变压器技术参数和要求
GB17211干式电力变压器负载导则
GB311.1高压输变电设备的绝缘配合
GB/T3859.1半导体变流器基本要求的规定
GB/T3859.2半导体变流器应用导则
GB/T3859.3半导体变流器变压器和电抗器
DL/T5136火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定
DL/T994-2006火电厂风机水泵用高压变频器行业标准
DL/T620交流电气装置的过电压保护和绝缘配合
GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程
GB12668调速电气传动系统
IEC60282-1高压熔断器
IEC60470交流高压接触器和基于接触器的电动机启动器
IEC60632-1高压电动机启动器
SD318高压开关闭锁装置技术条件
IEC68-2-6抗振动标准
IEC68-2-27抗冲击标准
IEC1000-4-2EMC抗干扰标准
IEC1000-4-3EMC抗干扰标准
IEC1000-4-4EMC抗干扰标准
IEC1000-4-5EMC抗干扰标准
IEC1800-3EMC传导及辐射干扰标准
IEC60146半导体变流器
EN50082-2工业环境的一般标准
IEEE519电气和电子工程师学会
89/336ECCE标志
2.2环境条件
项目
单位
数值
极端最高气温
℃
+35.0℃
极端最低气温
℃
-5.0℃
海拔高度(黄海高程)
m
1800m
相对湿度
月平均相对湿度不大于90%,日平均相对湿度不大于95%。
2.2.1抗震能力
地震基本烈度小于6度,按7度设防。
水平加速度0.2g,垂直加速度0.1g。
考虑水平与垂直同时作用安全系数取不小于1.67。
2.2.2污秽等级:
Ⅲ级(爬距按照25mm/kV考虑)
3机组给水泵组参数
3.1给水泵电动机参数
型号
YKS900-4G
额定转速
同步转速1495r/min
额定功率
5100kW
功率因数
0.89
额定电压
6kV
冷却方式
空-水冷
额定电流
572A
空载电流
约120A
3.2给水泵参数
形式
100%全容量电动调速泵
扬程
1897m
型号
DG750-180V
进口流量(额定流量)
702.53t/h
轴功率
3974kW
出口压力
18.49MPa
额定转速
5013r/min
最低输入压力
1.68MPa
汽蚀余量
31.53m
生产厂家
上海电力修造厂
3.3液力偶合器参数
型号
R17K.2E(Y0T51)
输入功率
传递功率4600kW
额定输入转速
1490r/min
转速比
齿轮传动比Ze/Z1=120/32
最高输出转速
5013r/min
生产厂家
奥地利进口
油箱充油量
约850升
工作油循环量
120L/min
输入轴转向(沿动力传递方向看)
顺时针
输出轴转向(沿动力传递方向看)
逆时针
3.4前置泵参数
型号
FA1B56
扬程m
96
形式
水平卧式
轴功率kW
200.68
额定转速r/min
1490
入口压力
0.828MPa
流量m3/h
702.53
出口压力
1.68MPa
要求汽蚀余量m
4.08
3.56kV电源参数
变频装置的进线电源来自6kV工作段(备用段)母线。
额定电压Un
6kV
电压正常变化范围
+10%~-10%
额定频率
50Hz
频率变化范围
+10%~-10%
电动机成组自启动时,母线电压
65%Un
最大一台电机启动时,母线电压
80%Un
高压厂变中性点接地方式
不接地
4技术要求
4.1总的要求
要求卖方根据给水泵组设备技术参数,对给水泵组提出变频技术改造整体方案(含前置泵技术改造方案、偶合器技术改造方案、变频器配套改造方案),并成套供货。
液力耦合器改造
针对野马寨电厂电动给水泵组中的液力耦合器改造,保留液力耦合器的调速功能和增速齿轮功能,给水泵既能变频调速运行,也能恢复到工频运行:
变频运行时,将勺管位置调至液耦100%速度输出位置,完全依靠变频器改变电机转速实现给水泵水量的调节。
工频运行时,通过电气旁路装置将给水泵电机切换到工频运行,仍然可以利用液耦调速实现水量控制。
液力耦合器内主油泵由给水泵电机同轴驱动,给水泵电动机变频器改造后,电动机运行于变转速工作方式下,所以主油泵也会处于变转速运行状态,导致主油泵出口油压必然大幅波动,在给水泵低负荷时,甚至有可能因转速低而出口油压过低的现象,影响给水泵及液力耦合器的正常运行。
为保证给水泵电动机变频改造后水泵及液力耦合器的正常运行,需对给水泵油系统进行相应改造。
具体措施是拆除原液力耦合器内的主油泵,分别在工作油冷油器和润滑油冷油器出口处增设工作油泵和润滑油泵,新增油泵均由独立电机驱动,不受给水泵电机转速变化的影响。
前置泵改造
前置泵与给水泵电机同轴,因此变频改造前的前置泵是按照与给水泵电机额定转速相同的速度定速运行设计的。
主给水泵电动机采用变频调速后,给水泵电机的转速降低的同时,同轴的前置泵的转速下降,其出口压力也会降低,在低速时可能无法保证给水泵所需的足够的汽蚀余量,导致给水泵汽蚀损坏。
因此,给水泵变频改造时,必须对前置泵采取必要措施,以保证给水泵在变频运行状态时也能安全、可靠地运行,不能出现汽蚀。
(示意图)
鉴于现场安装空间限制,以及出于整体系统运行安全的考虑,保留前置泵与给水泵电机现有的连接方式。
在保证前置泵、液力耦合器和给水泵安全运行的前提下,确定给水泵电机最低允许转速:
在该转速之上,可保证前置泵的输出扬程大于给水泵的必需汽蚀余量需求。
将这个转速设定为变频器的最低输出频率。
在这个转速之上时,给水泵电机变频调速运行,液耦内勺管开度100%。
当工艺要求给水泵转速继续下降时,变频器输出频率锁定在最低频率,给水泵电机在最低转速运行;同时开始控制液耦内的勺管装置调速,给水泵的转速可以继续下降。
4.2基本要求
4.2.1对前置泵的要求
前置泵必须充分满足给水泵对前置泵的功能要求。
4.2.2对液力偶合器的要求
改换液力偶合器,同时适应工频和变频调速需要。
4.2.3变频装置的功率单元、控制模块、通讯模块、控制柜及变压器柜柜顶冷却风机采用原装进口设备。
逆变主电路拓扑采用高-高单元串联多电平PWM电压源型交-直-交变频器,逆变电路采用功率元件脉宽调制技术。
使用多脉冲整流器,整流桥脉冲数为30脉冲。
4.2.4变频装置(含变压器柜、功率柜、控制柜)的冷却采用强迫风冷方式,移相变压器柜除底部安装强制冷却用的轴流风机外,还需要在移相变压器柜顶部安装强制冷却风机,冷却风机采用德国EBM风机,使用寿命20年。
4.2.5变频装置房间不考虑空调冷却,采用空-水冷却方式,冷却器安装于变频装置室外,冷却介质采用工业水,空气经过滤装置和水冷器后才能进入室内,过滤装置采用不锈钢材质,并方便拆卸(便于清洗);冷却装置应保证变频装置室内环境温度不超过35℃。
4.2.6卖方提供变频装置软件的免费升级。
4.2.7变频装置各柜体电缆进线方式均按照下进线方式进行设计。
4.2.8变压器效率达到98%以上,变频装置整个系统的效率(包括输入移相变压器等)在整个调速范围内必须达到95%以上。
4.2.9卖方所提供的设备短路电流按照满足动稳定电流125kA、热稳定电流:
40kA/4S进行考虑。
4.2.10卖方提供的变频装置所有屏柜要求采用屏前维护方式。
4.2.11卖方随设备提供变频装置内部连接所需的动力电缆、控制电缆、通信电缆(含光缆),即移相变压器柜、功率柜、控制柜之间连接的电缆。
4.2.12卖方在以下问题做出具体说明:
1)当6kV母线上电动机成组启动,母线电压降到65%Un时对变频器的影响。
当母线上电机成组起动时,母线最大电压降为65%左右,变频器可以降额运行,当电网电压恢复以后,变频器可自动重新正常满负荷工作。
2)当6kV母线上最大一台电动机启动时,母线电压降到75%Un时对变频器的影响。
当母线上最大一台电机起动时,母线最大电压降为75%,此时变频器可降额运行,当电网电压恢复以后,变频器可自动重新正常满负荷工作。
3)变频装置的输出频率范围、恒转速调速范围、调速精度、最大瞬时启动力矩、间歇过载能力等重要指标。
变频器的输出频率范围:
0-120Hz(可以设定)
恒转矩调速范围:
0-100%
调速精度:
0.5%
最大瞬时启动力矩:
150%(速度闭环方式)
间歇过载能力:
120%,1min/10min
4)变频装置谐波指数,共模电压。
变频器输入谐波典型值在2%以内,满足IEEE519-1992国际标准和GB/T14549-93国家标准。
变频器输出电流谐波失真小于1%,输出dv/dt等于900V/uS(MGI标准规定6KV电机3913V/uS),共模电压小于150V(MGI标准规定6KV电机基波相电压峰值和共模电压峰值之和不超过8.7KV),均满足标准要求。
不必对电机作任何改动,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机,包括国产电机。
5)变频装置具备的保护功能和保护动作值。
罗宾康高压变频器经过数十的不断完善,拥有十分丰富的保护功能可以对变频器自身及外围设备(电机)等,例如电机过压、欠压、接地、缺相、过流、过载等以及变压器过压、欠压、接地、缺相、过流、过载、温度保护等等。
6)变频器瞬时断电再上电的能力,断电后再启动的初始化时间。
6KV断电后,如果重新来电,只要变频器控制系统电源仍旧保持,变频器会立即开始转速跟踪自启动,启动时间视电机剩磁衰减而定,如果电机仍有剩磁,可直接计算电机转速,跟踪时间在10ms内,如果电机剩磁已衰减,采取频率扫描的方法跟踪电机转速,扫描时间通过菜单设置,典型值为200ms到1500ms。
7)变频装置功率元件型式、噪声等级指标、控制技术。
变频器整流器件为二极管,逆变器件为IGBT。
变频装置噪音在1米处测量小于75dB。
控制采用无速度传感器矢量控制。
8)卖方在技术协议书中说明变频装置所能提供的I/O接口和通信量表,对I/O点对系统内部已定义和由买方定义的点分别说明。
提供以下I/O接口,供用户使用,内部控制所需I/O在设计中已经考虑。
所有I/O均可现场编程修改定义,并可扩展
3路4~20mA或0~10V模拟量输入
2路4~20mA或0~10V模拟量输出
7点开关量无源输入:
自动起动/停止,手动起动/停止,紧停,复位等
7点开关量无源输出:
变频器就绪,运行,故障等(容量220VAC/1A)
1点开关量无源输出:
容量220VDC/5A
9)高压变频系统的接地要求。
接地要求:
a,变频器的总接地点与接地网可靠连接,接地线径至少为42.4平方毫米,接地电阻小于4欧姆。
b,输入输出电缆的屏蔽层(或铠装层)
10)变频装置带电动机启动从0~100%转速所需时间:
0.1-3200秒(根据负载情况可设定)
11)电动机在惰走时可直接投入变频运行。
12)干式变压器和冷却风机的使用寿命均为20年,电解电容在运行环境良好的情况下使用寿命能达到15年。
13)变频器在电源电压下降到35%后变频器继续运行。
14)功率单元的输出电流为660A,配置个数为15个。
15)变频器采用强迫风冷,然后通过外部空水冷交换器进行冷却。
16)所有供货范围内产品的说明书和质量证明文件(必须包括国家强制检定机构的检定报告)。
17)变频器对电机没有特殊要求。
18)工频、变频运行时电机差动保护切换方式。
由DCS通过RS485接口实现或使用变频器提供的隔离刀闸信号来控制差动保护在变频运行时切除,工频运行时投入。
4.2.13选择的变频调速装置必须适应现场电动机的原有接线方式,不能通过改变原有电机的接线方式来适应变频器,对电机无特殊要求,可以使用普通异步电机,电机不应降低额定容量使用。
4.2.14设备名称(设备名称标示牌内容、尺寸经买方确认)及柜体上的所有标志牌,均采用螺丝固定的不锈钢标牌。
4.3移相变压器技术要求
4.3.1整流用移相变压器采用干式变压器,移相变压器使用寿命不小于20年,干式变压器要求铜线绕制,并有柜体封闭。
4.3.2干式变压器高压端子侧以6kV电缆的引接方式接至6kV系统,低压侧端子与功率单元通过铜软导线连接(变压器绕组测温元件必须放置在变压器低压侧)。
4.3.3移相变压器能在105%额定电压、自然风冷的情况下以额定电流长期连续运行;在强迫风冷情况下变压器的过负载能力见4.2.4。
4.3.4卖方提供的变压器过负载能力,满足下表中要求。
过电流倍数(%)
允许运行时间(秒)
110
≥60
120
立即
4.3.5卖方提供变压器承受短路的能力试验报告。
变压器在各分接头位置时,能承受线端突发短路的动、热稳定而不产生任何损伤、变形及紧固件松动。
4.3.6噪音水平:
变压器的噪音距变压器的外壳1m处噪音水平小于60db(A)。
在距离变频装置1米的范围内任何一个方向进行测试,所测得的变频装置噪声不得超过60分贝。
4.3.7外壳要求
4.3.7.1变压器外壳高度、深度要求分别与变频柜高度、深度相协调。
4.3.7.2外壳选用材料与变频柜材料相同。
4.3.8变压器具有温度、一次侧电压、电流,二次侧电压、电流的检测。
温度检测必须保证高压绕组每相不少于2只温度检测元件,每台变压器至少6只,并专门配置温度控制器,温度控制器具备温度检测功能,实时循环显示当前各测点温度值的功能,具备手动查询历史最高温度功能,具备设定启停冷却风机温度值的功能,设定超温报警和跳闸温度值的功能,并能输出接点自动启停冷却风机,具备手动启停冷却风机的功能,输出超温报警和跳闸接点到各外围系统实现报警和跳闸功能。
4.3.9温度控制器能输出超温报警和跳闸的接点不少于2对,接点容量DC220V\5A,温控器电源按照与变频器控制柜电源相同的级别进行选择。
电压检测采用电阻衰减带压敏保护,每台3套。
电流检测电流传感器,每台2套。
4.3.10系统实时检测输入电压、电流、铁心温度,对变压器进行超温、过压、欠压,缺相、过热、过载、过流、输入接地等保护,各种保护的保护定值用户在变频器控制器上可以方便地进行整定。
同时计算输入电压,电流有效值、电压、电流谐波失真、输入功率因数、有功功率等,并进行显示。
4.3.10.1变压器上的所有二次引入/引出线均应通过内部的端子接线。
4.3.10.2变压器的外壳设计为今后的检修维护提供方便。
4.3.10.3尽量避免干式变压器在运行中出现的发热问题。
4.3.10.4绝缘水平:
干式变压器绝缘水平为H级。
4.3.11温升和温度限制
部位
绝缘系统极限耐受温度(℃)
最高温升(K)
变压器的线圈、铁芯、
金属部件和其附属的材料
180
125
其他材料
——
——
备注:
变频装置及其附件的温升满足DL/T994-2006《火电厂风机水泵用高压变频器行业标准》中“6.17温升”条款的规定。
4.3.12变压器能适应带整流负荷的要求,其设计充分考虑整流负载电流分量中高次谐波所产生的热量,使变压器温升在允许范围内。
4.4变频装置技术要求
4.4.1变频装置的核心部件如功率单元及控制单元采用有运行业绩三年以上的优质进口产品,变频器输出不采用任何形式的升压变压器,变频器能直接输出0-6kV电压。
为保证变频器的高可靠性,变频器结构简单。
4.4.2变频装置整个系统必须在出厂前进行72小时带负荷的整体测试,以确保整套系统的可靠性。
4.4.3变频装置制造商必须已通过IS09001质量保证体系认证。
制造厂商具有三年以上生产制造该种电气设备及备品配件或类似设备的生产经验。
4.4.4变频装置能在下列环境湿度下正常工作,最大湿度不超过95%(20℃;相对湿度变化率每小时不超过5%,且不结露;运行环境温度-5℃~40℃,海拔1800米以下。
变频器、电解电容、冷却风机及附属设备的设计寿命和使用寿命不低于10年,其易损坏元器件或部件,卖方保证使用寿命不低于30000小时,变频器平均无故障时间不低于50000小时。
4.4.5卖方提供最先进最新型号的变频装置,并在投标书中详细说明结构(包括元器件型号、移相变压器结构及绝缘等级)以及主要元器件的品牌、原产地。
4.4.6变频装置系统输入为6kV、50Hz,用于对电机进行调速。
变频装置输出频率范围0~60HZ。
4.4.7在变频器的调速范围内,电压变化范围为+10%~-10%,频率变化范围为+10%~-10%,变频系统不加任何功率因素补偿的情况下输入端功率因数和额定负载输出时的功率因数必须达到0.95。
当速度调整范围低于50%时不会对电动机造成额外的发热。
4.4.8变频装置I/O根据买方的要求进行配置,具体内容参考4.4.21(不少于)。
4.4.9变频装置对输出电缆的长度不有特殊要求,至少满足不小于1000m的要求,变频装置必须保护电机不受共模电压及dV/dt应力的影响。
4.4.10变频装置的功率单元为模块化抽屉式设计,方便从机架上抽出、移动和变换,所有单元可以互换。
4.4.11变频装置输出电流谐波不大于2%,必须高于国标GB14549-93和其他关于电压失真的相关国标和行业标准中的规定。
4.4.12变频装置对电网反馈的电流谐波不大于4%,必须高于国标GB14549-93和其他关于电压失真的相关国标和行业标准中的规定。
并且卖方需提供国家权威部门出具的检验报告。
4.4.13设备投运后,变频装置输出电流谐波和对电网反馈的电流谐波值,以第三方(买卖双方均认可)在变频器投运前后测试报告为准。
4.4.14变频装置输出波形不会引起电机的谐振及轴扭振,转矩脉动小于0.1%,同时避免水泵喘振现象。
阐述降低电机的谐振及轴扭振的方法。
至少可以设置3组临界转速,避开水泵的振动转速。
4.4.15变频装置对电网电压的波动有较强的适应能力,允许电源电压变化范围:
-35%~+15%。
在电网电压波动到-35%,变频器不会停机,可降低容量继续运行。
4.4.16变频装置能进行远方DCS系统操作和就地操作,并可对其进行远程/本地控制的切换。
4.4.17在整个频率调节范围内,被控电动机均能保持正常运行。
在最低输出频率时,能持续地输出额定电流。
在最高输出频率时,能输出额定电流或额定功率。
4.4.18产品标准中规定出具体条件(如温度、电压、负载或时间等)的变化范围并给出额定输出频率时频率的稳定度,稳定数值符合国际标准。
4.4.19变频装置设以下保护:
输入回路带浪涌吸收保护。
变压器允许过负荷能力符合IEC干式变压器过负荷导则及相应国标要求。
每个功率单元带三相输入熔断器保护。
变频装置具备电机绕组温度、电机堵转、电机欠载、电机过载、电机超速、欠电压、过电压、电机缺相、整流桥短路、超频保护、失速保护、充电故障、电源缺相、变频器过电流、逆变器短路、接地故障、通讯故障、测量信号丢失、直流电压纹波电压过压、散热器过热、逆变器过热、输入缺相、直流侧短路、瞬时停电保护、冷却风机故障保护功能;上述保护要求同时具备硬件保护和软件保护两种方式,对于电流型、电压型、温度型保护,保护动作定值和时间用户分别可以进行整定。
并能联跳输入侧6kV开关。
保护的性能符合国家有关标准的规定。
变频装置具有事故追忆功能,事件分辩率不大于20ms,并能上传事故信息。
4.4.19.1过载保护。
变频器输出电流达到电机额定值的110%允许1分钟,超过则保护动作。
4.4.19.2过流保护。
变频器输出电流超过电机额定值的140%,超过3秒保护动作;达到额定电流200%,不带延时保护动作。
4.4.19.3过压保护。
检测每个功率模块的直流母线电压,如果超过额定电压的110%,则变频器保护动作。
4.4.19.4欠压保护。
检测每个功率模块的直流母线电压,如果低于欠压保护定值,则变频器保护动作。
4.4.19.5过热保护。
包括两重保护:
在变频调速系统柜体内设置温度检测,当环境温度超过预先设置的值时,发报警信号;另外在主要的发热元件,即整流变压器和电力电子功率器件上放置温度检测,一旦超过极限温度,则保护动作。
4.4.19.6缺相保护。
缺相保护设置在每个功率模块上。
当变频器输入侧掉相系统发出报警信号,同时保护动作;功率模块的保险熔芯熔断缺相时,系统会发出报警信号,同时允许模块旁路运行。
4.4.19.7光纤故障保护。
当控制器与功率模块之间的连接光纤出现故障时,会发出报警信号,同时保护动作。
以上故障,均在英文的操作界面显示,免费提供汉化软件,在PC机上能实现中文操作。
4.4.20变频装置设有交流输出电压、输出电流、输出频率、输入功率、输出功率、移相变压器温度、电机绕组温度(若接入电机绕组温度信号)、变频器带电机时的整个变频回路耗能等参数的数据显示。
4.4.21变频装置至少包含以下几种开关量信号和模拟量信号接口:
I/O中文描述
I/O数量
I/O类型
风机速度给定
2个(相互独立)
AI
变频风机故障
1个
DO
变频器机柜风扇运行状态
1个/组
DO
工频运行状态
1个
DO
变频器准备就绪
1个
DO
变频器运行
1个
DO
变频器停止
1个
DO
变频装
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