Высоковольтный частотно-регулируемый привод сетевой установки котельной с питанием от автономного турбогенератора мощностью 900 кВт.

Hot water-circulation system with medium voltage frequency converters in island mode operation.

Установка турбогенератора на котельной позволяет, как правило, сэкономить на оплате электроэнергии. Себестоимость выработки электроэнергии может быть в несколько раз ниже, чем предлагаемый гарантирующим поставщиком тариф.

Проблемы возникают в том случае, когда не удается узаконить параллельную работу турбогенератора с Энергосистемой. Одна из этих проблем – пуск и автоматическое повторное включение мощных электроприводов, например – сетевых насосов. При пусках может снижаться напряжение в автономной сети, что приводит к срабатыванию защиты, отключению работающих механизмов, нарушению хода технологического процесса.

Плавный разгон электродвигателя от нулевой до требуемой частоты вращения с помощью преобразователя частоты (ПЧ) решает проблему пускового тока. Однако при включении питания на высоковольтный преобразователь частоты также происходит значительный бросок тока, вызванный зарядом конденсаторов в силовых ячейках преобразователя. Это может приводить к срабатыванию защит и отключению электроприемников.

Инженерный центр «АРТ» имеет опыт реализации проектов систем частотного регулирования (СЧР) при питании от источников соизмеримой мощности.

Пример.

На котельной установлена паровая турбина, обеспечивающая генерацию на напряжении 0,4 кВ.

Турбогенератор мощностью 900 кВт, 0,4 кВ.	Четыре сетевых насоса с электродвигателями 630 кВт, 6 кВ.

Для управления сетевыми насосами построена система частотного регулирования на базе высоковольтного преобразователя частоты HYUNDAI N5000 мощностью 800 кВА (6 кВ). СЧР сетевых насосов обеспечивает поддержание заданного давления в подающей магистрали тепловой сети, может попеременно работать с двумя насосными агрегатами, обеспечивая автоматический ввод резервного при отказе работающего насоса. Управление СЧР, высоковольтными ячейками подключения двигателей к ПЧ, напорными затворами насосных агрегатов осуществляется от программируемого логического контроллера Omron. Задание уставки давления, задание режима и включение в режим частотного регулирования, отображение состояния оборудования и хода технологического процесса осуществляется с поста оператора с графической панелью «Wientek».

В составе преобразователя HYUNDAI N5000 предусмотрена дополнительная низковольтная обмотка согласующего трансформатора для предварительной зарядки конденсаторов в силовых ячейках. Это решение существенно снижает бросок зарядного тока при включении ПЧ. Предварительная зарядка конденсаторов выполняется перед подачей напряжения 6,3 кВ по алгоритму управляющей программы и средствами ПЧ.

На случай кратковременных провалов питающего напряжения в программу управления введен алгоритм автоматического повторного включения (АПВ) ПЧ с учетом процесса предварительной зарядки. Для компенсации некоторой нестабильности напряжений сети 0,4 и сети 6,3 кВ, оказывающей влияние на процесс предварительной зарядки и надежность АПВ ПЧ, в алгоритм введена автоматическая временная коррекция настроек защиты питающей ячейки на период включения.

В результате учета особенностей высоковольтного ПЧ и сети автономного электроснабжения все оборудование котельной было переведено на питание от автономного турбогенератора и достигнута экономичная и надежная работа технологического оборудования котельной.

Высоковольтные ячейки, обеспечивающие переключение двигателей сетевых насосов в системе частотного регулирования.	Щит автоматического управления сетевой установкой с высоковольтным преобразователем частоты.

Напряжение (верхний график) на дополнительной обмотке 0,4 кВ, заряжающей конденсаторы ячеек перед включением питания 6 кВ и ток зарядной обмотки (нижний график).

Трансформатор многообмоточный высоковольтного преобразователя частоты.	Блок управления высоковольтного преобразователя частоты.
Параметрирование высоковольтного преобразователя частоты.	Установка «чипа» с прикладным программным обеспечением высоковольтного преобразователя частоты.
Переходный режим АВР (автоматического ввода резерва) насосного агрегата с питанием от высоковольтного преобразователя частоты.	Мониторинг переходных режимов при АПВ и АВР на стороне турбогенератора.
Интерфейс оператора, предназначенный для управления сетевой установкой с высоковольтным преобразователем частоты.	Мониторинг переходных процессов при АПВ высоковольтного преобразователя частоты.
Оборудование систем частотного регулирования питательных насосов, подпиточных насосов, тяго-дутьевых машин котлов.

Применение технологии частотного регулирования для сетевой установки позволило существенно увеличить расход теплоносителя на котельной при одновременном снижении потребляемой активной мощности. Одним из результатов данной работы явилось увеличение «запаса мощности» турбины и повышение надежности ее работы.

Контактная информация.