大型IGCC電站燃機變頻啟動特性的研究

摘要：為了對大型IGCC電站燃機變頻啟動調(diào)試工作提供指導(dǎo)，結(jié)合華能天津IGCC示范電站燃機項目實例，通過對IGCC電站示范項目靜態(tài)變頻裝置的闡述，分析了靜態(tài)變頻裝置的工作原理、工作過程以及特點。依據(jù)燃?xì)鈾C組現(xiàn)場調(diào)試過程的實驗記錄，分析了燃?xì)鈾C組同期系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題，討論了同期系統(tǒng)的邏輯，并給出了修改意見，使靜態(tài)變頻裝置和同期系統(tǒng)能很好的配合。

關(guān)鍵詞：燃機；靜態(tài)變頻啟動裝置；同期系統(tǒng)；IGCC

中圖分類號：TN911—34；TM773文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1004—373X（2012）18—0188—04

引言

在世界范圍內(nèi)，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IntergratedGasificationCombinedCycle，IGCC）是一種新一代先進(jìn)的潔凈煤燃燒發(fā)電技術(shù)。它主要由煤的氣化與凈化部分（氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設(shè)備）和燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電部分（燃?xì)廨啓C發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)）組成。由于IGCC電站項目在節(jié)水、環(huán)保、發(fā)電效率等方面具有突出的優(yōu)越性，所以目前正在我國大范圍的推廣和應(yīng)用[1]。

燃?xì)廨啓C與常規(guī)的發(fā)電機組不同，整個燃機透平在運行中產(chǎn)生的功率有約1/2消耗在壓氣機中，燃機從啟動、點火、加速到自持轉(zhuǎn)速的過程，燃機透平自身做功不足以滿足啟動的要求，必須外加能量拖動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。隨著燃?xì)鈾C組容量的增加，啟動裝置的型式也有很大的不同，小型燃機一般有柴油機啟動式、啟動馬達(dá)式和蒸汽沖動式；大型燃機，如GE和西門子的E級燃機均用變頻啟動方式，即通過靜態(tài)變頻器（SFC）帶動同步發(fā)電機為同步電動機提供驅(qū)動力矩[2]。

華能天津IGCC電站示范工程項目是國家“十一五”863計劃重大項目的依托工程，根據(jù)氣化爐的容量，配套使用“E”級燃機，主機采用西門子公司SGT5—2000E（V94.2）型燃機，其中靜止變頻啟動裝置SFC（StaticFrequencyConverter）由CONVERTEAM公司提供。本文結(jié)合天津IGCC工程的實際情況，介紹機組變頻啟動的全部過程，并分析運行中的一些特點，以期與同行進(jìn)行交流與探討。

1靜態(tài)變頻啟動裝置的組成

華能綠色煤電天津IGCC電廠一期工程燃機發(fā)電機組其配套的SFC系統(tǒng)如圖1所示。

系統(tǒng)由一臺變壓器，一個直流電抗器，一臺整流器和一臺逆變器組成。各設(shè)備功能如表1所示。

2靜態(tài)變頻啟動裝置的原理

靜態(tài)變頻器的作用是把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電。變頻調(diào)速的依據(jù)是公式n=60f/p。其中n為同步速度；f為電源頻率；p為電機極對數(shù)。即電機的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例。電機在工頻電源供電時會產(chǎn)生一個大的啟動電流，啟動和加速沖擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，這些沖擊就要弱一些。如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時發(fā)電機定子容易因過電流而損壞，因此變頻器在改變頻率的同時必須改變電壓[3]。