CN113236525B - 汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的方法及启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的方法及启动方法。本发明针对机组深度调峰时汽动给水泵的运行问题，提出了在小汽轮机侧增加无氰镀银碳刷双馈电动机以及接入厂用电系统的方法，并提出了一种双馈电机的启动方法，其可以根据厂用电系统电压、频率和双馈电机的电压、频率选择并网时刻，保证冲击过程极小。本发明提出的一种汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的方法及启动方法，改造工程量小，可以实现机组深度调峰时，小汽轮机高效运行，可以减少厂用电无功的消耗，降低厂用电率，本发明方法可以使双馈电机并网即进入双馈状态运行，冲击小，结构简单可靠。

Description

汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的方法及启动方法

技术领域

本发明属于火力发电厂厂用电设计技术领域，具体涉及一种汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的方法及启动方法。

背景技术

目前，随着新能源大规模并网，电网为了消纳这些新能源，火电机组经常处于深度调峰方式运行，即晚间低负荷时段，机组负荷常常需要低于50％负荷运行。低负荷运行状态，汽动给水泵的小汽轮机的调节难度随之加大，严重影响锅炉给水系统的安全。同时，低负荷运行时，汽动给水泵低于额定转速运行，导致效率下降较多，厂用电率增加，对机组的经济运行也不利。

根据文献《绕线电机启动状态到双馈状态过渡过程的研究》，典型的双馈电机的启动方法有定子侧工频启动和转子变频启动两种。其中，定子侧工频启动方法为，转子侧短接，然后定子侧并入电网，这种启动方法冲击较大，启动冲击电流会导致高压厂用母线电压大幅下降；转子变频启动方法为，转子侧接入低频电源启动，定子绕组短接，这种启动方法无法带负荷启动，很容易导致切换后牵入失败。文献《绕线电机启动状态到双馈状态过渡过程的研究》提出了定子工频软启动方法，虽然可以解决常规定子侧工频启动方法冲击电流大的问题，但该方法是需要增加软启动器，同时双馈电机仍然需要经历启动状态到双馈状态的切换过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的方法及启动方法，可以使双馈电机并网即进入双馈状态运行，不会对厂用电有冲击，同时双馈电机的转子绕组和定子绕组均不需要短接开关，结构简单，可以提高双馈电机的可靠性。

为达到上述目的，本发明通过下述技术方案来实现：

汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的方法，该方法在原汽动给水泵系统小汽轮机侧增加一台双馈电动机，其与原小汽轮机同轴连接，在高压厂用母线的一个备用间隔接入一台移相变压器，移相变压器低压侧经过断路器接入变流器，再接入双馈电机的转子绕组，在移相变压器高压侧接入两组并联的开关，其中一组开关直接接入双馈电机的定子绕组，另一组开关通过电阻接入双馈电机的定子绕组。

本发明进一步的改进在于，所述开关通过电阻接入双馈电机的定子绕组，电阻阻值接近双馈电机的启动阻抗。

本发明进一步的改进在于，所述双馈电动机采用无氰镀银碳刷；

所述双馈电动机配置差动保护，差动保护的电流取自双馈电机机端电流互感器CT1和中性点电流互感器CT3，差动保护动作于跳开备用间隔开关Q1。

本发明进一步的改进在于，所述移相变压器配置过流保护，采用频率不敏感算法，过流保护的电流取自移相变压器高压侧电流互感器CT2，过流保护动作于跳开备用间隔开关Q1。

本发明进一步的改进在于，小汽轮机增加逆功率保护，逆功率保护动作于增加小汽轮机出力；

移相变压器二次侧电压为690V。

一种汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的启动方法，包括：

1)小汽轮机拖动给水泵至额定转速附近，给水泵进入正常工作状态；

2)控制器测量得到给水泵的转速为n₁转/min；

3)控制器控制备用间隔断路器Q1闭合，开关K3闭合；

4)控制器控制变流器输出频率为

的三相交流电流加载到双馈电机的转子绕组上，其中p为双馈电机定子绕组的极对数；

5)控制器采集高压厂用母线电压为U₀kV，控制器采集双馈电机的机端电压为U₁kV；

6)控制器缓慢增加变流器的输出电流，直至双馈电机的机端电压接近高压厂用母线电压U₀kV，并保证|U₁-U₀|≤5％U₀；

7)控制器缓慢增加变流器输出电流的频率，使其等于

8)控制器检测|U₁-U₀|的幅值，当其到达最大值时开始计时，当计时时间等于

时，控制器控制开关K2闭合，其中t_on为开关K2的合闸时间；

9)控制器闭合开关K1，然后断开开关K2，双馈电机启动完成。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中变流器输出三相交流电流的旋转方向与双馈电机的旋转方向一致。

本发明进一步的改进在于，步骤7)中Δf＝0.15～0.25Hz。

本发明进一步的改进在于，步骤8)中，开关K2的合闸时间t_on通过实际测量得到。

本发明进一步的改进在于，步骤8)中，控制器检测|U₁-U₀|的幅值采用频率不敏感算法；

控制器记录母线电压U₀和双馈电机机端电压U₁的相角差，并作为下次启动时对合闸时刻的修正量。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

1、本发明方法可以实现机组深度调峰时，使小汽轮机仍然工作在额定状态，此时小汽轮机效率最高，双馈电机可以把拖动给水泵工作之外富余的轴功率转换为电量反馈到厂用电，从而降低机组深度调峰时的厂用电率。

2、本发明方法可以降低厂用电系统对无功功率的消耗，即双馈电机可以通过调节变流器，增加无功输出，从而减少厂用电无功的消耗，进一步减少无功功率在高厂变和馈线中的损耗，从而进一步降低厂用电率，达到节能的目的。

本发明对比已有技术具有以下显著优点：

1、本发明方法对原汽动给水泵系统改造较少，不需要断开原小汽轮机与给水泵之间的连接，不需要移动小汽轮机和给水泵的位置，因此其基础亦不需要改造，本方法仅仅在小汽轮机侧增加一台双馈电机，工程量小，工期短。

2、本发明方法可以使双馈电机并网即进入双馈状态运行，可以避免定子侧工频启动方法冲击较大的问题，也可以避免转子变频启动方法无法带负荷启动且切换后牵入失败的问题，本发明方法中双馈电机的转子绕组和定子绕组均不需要短接开关，结构简单，可以提高双馈电机的可靠性。

附图说明

图1为本发明方法的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明提出的汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的方法，该方法在原汽动给水泵系统小汽轮机侧增加一台无氰镀银碳刷双馈电动机，其与原小汽轮机同轴连接，在高压厂用母线的一个备用间隔接入一台二次侧电压为690V的移相变压器，移相变压器低压侧经过断路器接入变流器，再接入双馈电机的转子绕组，在移相变压器高压侧接入两组并联的开关，其中一组开关直接接入双馈电机的定子绕组，另一组开关通过电阻接入双馈电机的定子绕组。

本发明提供的一种汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的启动方法，包括：

1)小汽轮机拖动给水泵至额定转速附近，给水泵进入正常工作状态；

2)控制器测量得到给水泵的转速为n₁转/min；

3)控制器控制备用间隔断路器Q1闭合，开关K3闭合；

4)控制器控制变流器输出频率为

的三相交流电流加载到双馈电机的转子绕组上，其中p为双馈电机定子绕组的极对数；

5)控制器采集高压厂用母线电压为U₀kV，控制器采集双馈电机的机端电压为U₁kV；

6)控制器缓慢增加变流器的输出电流，直至双馈电机的机端电压接近高压厂用母线电压U₀kV，并保证|U₁-U₀|≤5％U₀；

7)控制器缓慢增加变流器输出电流的频率，使其等于

其中Δf＝0.15～0.25Hz；

8)控制器检测|U₁-U₀|的幅值，当其到达最大值时开始计时，当计时时间等于

时，控制器控制开关K2闭合，其中t_on为开关K2的合闸时间；

9)控制器闭合开关K1，然后断开开关K2，双馈电机启动完成。

所述开关通过电阻接入双馈电机的定子绕组，电阻阻值接近双馈电机的启动阻抗。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的方法，其特征在于，该方法在原汽动给水泵系统小汽轮机侧增加一台双馈电动机，其与原小汽轮机同轴连接，在高压厂用母线的一个备用间隔接入一台移相变压器，移相变压器低压侧经过断路器接入变流器，再接入双馈电机的转子绕组，在移相变压器高压侧接入两组并联的开关，其中一组开关直接接入双馈电机的定子绕组，另一组开关通过电阻接入双馈电机的定子绕组；

所述开关通过电阻接入双馈电机的定子绕组，电阻阻值接近双馈电机的启动阻抗；

所述双馈电动机采用无氰镀银碳刷；

所述双馈电动机配置差动保护，差动保护的电流取自双馈电机机端电流互感器CT1和中性点电流互感器CT3，差动保护动作于跳开备用间隔开关Q1；

所述移相变压器配置过流保护，采用频率不敏感算法，过流保护的电流取自移相变压器高压侧电流互感器CT2，过流保护动作于跳开备用间隔开关Q1；

小汽轮机增加逆功率保护，逆功率保护动作于增加小汽轮机出力；

移相变压器二次侧电压为690V。

2.汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的启动方法，其特征在于，包括：

1)小汽轮机拖动给水泵至额定转速附近，给水泵进入正常工作状态；

2)控制器测量得到给水泵的转速为n₁转/min；

3)控制器控制备用间隔断路器Q1闭合，开关K3闭合；

4)控制器控制变流器输出频率为

的三相交流电流加载到双馈电机的转子绕组上，其中p为双馈电机定子绕组的极对数；

5)控制器采集高压厂用母线电压为U₀kV，控制器采集双馈电机的机端电压为U₁kV；

6)控制器缓慢增加变流器的输出电流，直至双馈电机的机端电压接近高压厂用母线电压U₀kV，并保证|U₁-U₀|≤5％U₀；

7)控制器缓慢增加变流器输出电流的频率，使其等于

8)控制器检测|U₁-U₀|的幅值，当其到达最大值时开始计时，当计时时间等于

时，控制器控制开关K2闭合，其中t_on为开关K2的合闸时间；

9)控制器闭合开关K1，然后断开开关K2，双馈电机启动完成。

3.根据权利要求2所述的汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的启动方法，其特征在于，步骤4)中变流器输出三相交流电流的旋转方向与双馈电机的旋转方向一致。

4.根据权利要求2所述的汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的启动方法，其特征在于，步骤7)中Δf＝0.15～0.25Hz。

5.根据权利要求2所述的汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的启动方法，其特征在于，步骤8)中，开关K2的合闸时间t_on通过实际测量得到。

6.根据权利要求2所述的汽动给水泵改造为双馈电机驱动给水泵的启动方法，其特征在于，步骤8)中，控制器检测|U₁-U₀|的幅值采用频率不敏感算法；

控制器记录母线电压U₀和双馈电机机端电压U₁的相角差，并作为下次启动时对合闸时刻的修正量。

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