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高压大容量静止变频启动系统(SFC)关键技术及应用

发布时间: 2022-09-01

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 技术咨询
成果类型: 发明专利
行业领域:
电力、热力、燃气及水生产和供应业,电力、热力生产和供应业
成果介绍
随着能源电力事业的快速发展,对于保障电力供应、确保电网安全、促进新能源消纳,更好服务碳达峰、碳中和目标,推动构建清洁低碳安全高效的能源体系意义重大,电源结构的优化调整、电网安全的可靠保障以及电力行业效率的持续提升都离不开抽蓄、燃机、调相机对“源-网-荷”三侧的有效支撑。高压大容量变频启动技术,可实现机组的无极调速和启动平稳,具有效率高、控制性能好、对电网和机组危害小等特点,是推动构建清洁低碳安全高效的能源体系下保证电网安全稳定的重要技术。静止变频器作为启动大型机组的核心控制设备,之前全部依赖进口,占据着主流市场;随着近年进口设备因换相失败、转子位置测量不精准导致的启动失败等问题在电厂日渐体现,严重影响电厂的安全运行,亟需研制出国产化静止变频启动系统。 针对以上问题,项目在超宽频磁链计算及转子位置检测、换相失败快速检测及抑制、高功率密度柜和晶闸管控制单元自取能技术等方面取得了技术突破,实现了在抽蓄、燃机、调相机等领域的重大应用。
成果亮点
1.提出基于磁链的转子位置计算方法,转子位置计算误差小于2°,解决了转子位置测量在超低频情况下电压低且谐波干扰检测分析难导致的机组启动失败等难题;较国内外同类设备,转子位置检测精度提高200%,启动成功率超过***%。 2.提出SFC系统的快速电流保护方法,可实现不同频率电流间的差动保护,能在5ms内实现故障的快速响应,较传统交流电流保护动作时间减少75%以上,解决了0~60Hz宽频范围内的变频电流保护速断的难题。 3.提出SFC逆变桥换相失败的检测方法,填补了国内外设备的技术空白,解决了国外设备因锁相异常、触发脉冲丢失、关断复通等情况造成的换相失败等问题。 4.设计出组串压接并联梯级风道的功率柜,解决了器件间温度不均衡、散热效率低,柜体最大出力小、紧凑度不够等问题,散热效率提高92%,通流能力增大15%。 5.提出灵活控制电阻投切的晶闸管控制单元(TCU)自取能方法,解决额定电压下取能回路的发热、低频低压状态下的取能困难等问题。
团队介绍
燃机和调相机SFC项目分别通过中电联和中国电机工程学会的技术鉴定,整体都达到国际领先水平,分别荣获江苏省和南瑞集团的科学技术进步一等奖。获授权发明专利8项,授权实用新型专利4项,软件著作权2件,在学术期刊发表论文12篇。 大容量调相机应用于直流换流站,在国内外尚属首创,2017年世界首套±800kV扎鲁特换流站调相机SFC系统投入应用,有效缓解特高压“强直弱交”的矛盾,提供了送出端电网的转动惯量,降低了交直流耦合作用产生的电网冲击影响;2019年在国网新源泰安抽蓄电站实现国内首套抽蓄SFC系统无旁路刀闸启动技术,被《国家电网报》重点报道;2020年在中山嘉明燃机电厂实现国内首个GE-9F重型燃机SFC的改造,并被中国电力报、中山日报、中海石油气电集团新闻报等多个行业媒体报道。
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位:“科创中国”新型电力系统装备产业科技服务团 (中国电工技术学会) 评价时间:2022-09-05

范瑞祥

国网江西省电力公司电力科学研究院

副院长/教高

综合评价

高压大容量变频启动技术,推动可再生资源和新能源的发展,提高能源的高效利用,实现机组的无极调速和启动平稳,具有效率高、控制性能好、对电网和机组危害小、启动迅速等特点,静止变频器的可靠性、经济性、启动成功率等指标直接影响着机组的安全稳定运行以及对电力负荷调节的能力。 该项目立足自主创新,以工程为依托、产学研用相结合,项目立足宽频范围转子位置检测、换相失败快速检测及抑制、变频保护等关键技术开展研究,研制出国产化静止变频器核心控制设备和技术,实现在抽蓄、燃机、调相机等领域的重大项目应用。 燃机和调相机SFC项目分别通过中电联和中国电机工程学会的技术鉴定,整体达到国际领先水平,分别荣获江苏省和南瑞集团科学技术进步一等奖。获授权发明专利10项,授权实用新型专利8项,软件著作权2件,在学术期刊发表论文18篇。 产品于2017年实现首个±800kV扎鲁特换流站调相机SFC系统应用,累计合同约1.5亿;2018年在江苏仪征实现6F燃机领域的突破,累计合同约2000多万元;2019年在国网新源泰安抽蓄电站实现我国首套抽蓄无旁路刀闸启动技术,被《国家电网报》重点报道。
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