科创中国

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。

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99.5%。 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。

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。

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。

本项目立足于研究大型调峰稳压同步电机的静止变频启动技术，对出现的关键技术加以重点分析突破，以开发研制出具有自主知识产权的静止变频启动系统。项目的实施使我国在大型隐极同步电机SFC的设计、开发和应用等方面达到国际先进水平，在打破国外公司的技术垄断的同时，促进了国内相关行业的科技进步；项目开发的装备能够与国际同类产品展开有效竞争，降低了国内相关项目的投资成本和运行维护成本，提高了装备的国产化率；项目的实施还能够提高机组的利用率，提高电网的稳定性，保障电网安全，为国内电力设备的快速发展提供强有力的技术支撑和服务保障。本项目形成了具有完全自主知识产权的技术和成果，采用先进适用的高新技术推动智能输电工程现代化进程，从而进一步完善了电网结构，促进了电网的稳定，提高了电网的供电输电能力和可靠性。

项目研制的大型机组变频启动系统，在燃机、抽蓄、调相机领域，静止变频启动系统（SFC）在国内市场上仅有南瑞集团有工程应用，完全具备对ABB、GE、西门子等国外厂家的变频系统进行国产化替代，且价格优势明显，设备性能优越。

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