大型IGCC电站燃机变频启动特性的研究

摘要：为了对大型IGCC电站燃机变频启动调试工作提供指导，结合华能天津IGCC示范电站燃机项目实例，通过对IGCC电站示范项目静态变频装置的阐述，分析了静态变频装置的工作原理、工作过程以及特点。依据燃气机组现场调试过程的实验记录，分析了燃气机组同期系统可能出现的问题，讨论了同期系统的逻辑，并给出了修改意见，使静态变频装置和同期系统能很好的配合。

关键词：燃机；静态变频启动装置；同期系统；IGCC

中图分类号：TN911—34；TM773文献标识码：A文章编号：1004—373X（2012）18—0188—04

引言

在世界范围内，整体煤气化联合循环发电（IntergratedGasificationCombinedCycle，IGCC）是一种新一代先进的洁净煤燃烧发电技术。它主要由煤的气化与净化部分（气化炉、空分装置、煤气净化设备）和燃气—蒸汽联合循环发电部分（燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统）组成。由于IGCC电站项目在节水、环保、发电效率等方面具有突出的优越性，所以目前正在我国大范围的推广和应用[1]。

燃气轮机与常规的发电机组不同，整个燃机透平在运行中产生的功率有约1/2消耗在压气机中，燃机从启动、点火、加速到自持转速的过程，燃机透平自身做功不足以满足启动的要求，必须外加能量拖动转子转动。随着燃气机组容量的增加，启动装置的型式也有很大的不同，小型燃机一般有柴油机启动式、启动马达式和蒸汽冲动式；大型燃机，如GE和西门子的E级燃机均用变频启动方式，即通过静态变频器（SFC）带动同步发电机为同步电动机提供驱动力矩[2]。

华能天津IGCC电站示范工程项目是国家“十一五”863计划重大项目的依托工程，根据气化炉的容量，配套使用“E”级燃机，主机采用西门子公司SGT5—2000E（V94.2）型燃机，其中静止变频启动装置SFC（StaticFrequencyConverter）由CONVERTEAM公司提供。本文结合天津IGCC工程的实际情况，介绍机组变频启动的全部过程，并分析运行中的一些特点，以期与同行进行交流与探讨。

1静态变频启动装置的组成

华能绿色煤电天津IGCC电厂一期工程燃机发电机组其配套的SFC系统如图1所示。

系统由一台变压器，一个直流电抗器，一台整流器和一台逆变器组成。各设备功能如表1所示。

2静态变频启动装置的原理

静态变频器的作用是把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电。变频调速的依据是公式n=60f/p。其中n为同步速度；f为电源频率；p为电机极对数。即电机的旋转速度同频率成比例。电机在工频电源供电时会产生一个大的启动电流，启动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，这些冲击就要弱一些。如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时发电机定子容易因过电流而损坏，因此变频器在改变频率的同时必须改变电压[3]。

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