ГК «Росатом». Система бесперебойного питания тягодутьевых механизмов энергетического котла с высоковольтными электродвигателями
Uninterruptable Motor Drive system for the boiler
Проект реализован Инженерным центром «АРТ» в июле 2015 года на ТЭЦ ответственного энергетического объекта для котла БКЗ-220-100-9.
Компенсация рисков останова технологического процесса при нарушениях электроснабжения. Пример системы бесперебойного питания частотно-регулируемых приводов тягодутьевых механизмов энергетического котла БКЗ 220 с установленной мощностью электродвигателей 1200 кВт, 6 кВ
Почему необходима система бесперебойного питания
Регулирование процессов горения топлива в котле предполагает изменение напора и производительности дутьевых вентиляторов и дымососов. Частотно-регулируемый привод тягодутьевых механизмов (ТДМ) позволяет это делать наиболее экономично. Вместе с тем, применение преобразователей частоты создает дополнительные риски аварийной остановки котла при нарушениях электроснабжения.
В традиционных схемах включения приводных электродвигателей ТДМ провалы напряжения (или кратковременные прерывания напряжения) не столь опасны, т.к. с восстановлением электроснабжения двигатели продолжают работать (коммутационный аппарат обычно остается во включенном положении). Большие рабочие колеса выполняют роль маховиков и не допускают резких изменений скорости привода.
Пример провала напряжения, зафиксированного щитовыми приборами на ТЭЦ
При использовании частотно-регулируемого привода провал или прерывание напряжения сети может активизировать встроенную защиту преобразователя и вызвать его отключение. Автоматическое повторное включение не всегда помогает, т.к. котел успевает остановиться по технологическим защитам.
Как построена система бесперебойного питания
Система частотного регулирования ТДМ котла БКЗ 220 управляет двумя дутьевыми вентиляторами и двумя дымососами. Все электродвигатели высоковольтные (6 кВ). Вентиляторы мощностью по 200 кВт, дымососы мощностью по 400 кВт.
Структура системы частотного регулирования тягодутьевых механизмов котла с бесперебойным питанием высоковольтных электроприводов
Преобразователи частоты с номинальным напряжением 690 В включены через групповой понижающий трансформатор и индивидуальные повышающие трансформаторы.
Понижающий и повышающие трансформаторы группового высоковольтного частотно-регулируемого привода тягодутьевых механизмов котла
Все преобразователи частоты - с водяным охлаждением. Низковольтное комплектное устройство СЧР включает станцию охлаждения с водо-водяным теплообменником. Утилизация тепла осуществляется в контур технической воды ТЭЦ.
Система частотного регулирования электроприводов ТДМ котла на базе преобразователей частоты с водяным охлаждением (в центре – станция охлаждения)
Бесперебойное питание предусмотрено для всех четырех электродвигателей (два вентилятора и два дымососа) с использованием общей аккумуляторной батареи. Батарея рассчитана на 9 секунд работы с нагрузкой всех четырех электроприводов ТДМ.
Система бесперебойного питания частотно-регулируемых электроприводов ТДМ котла на базе свинцово-кислотных аккумуляторов
Аккумуляторная батарея подсоединяется к приводам через два преобразователя постоянного напряжения (DC/DC- преобразователя), каждый из которых отвечает за группу из одного дымососа и одного вентилятора. В нормальном режиме аккумуляторы заряжаются через DC/DC- преобразователи. В аварийном режиме накопители разряжаются и питают через звено постоянного тока инверторы преобразователей частоты. Этим достигается непрерывная работа двигателей в составе частотно-регулируемого привода.
|
Преобразователь постоянного напряжения (DC/DC- преобразователь) обеспечивает согласование уровней напряжения аккумуляторной батареи и звена постоянного тока преобразователей частоты, управляет режимами заряда и разряда аккумуляторов, осуществляет электрические защиты и др. |
Щит управление системы бесперебойного питания включает программируемый логический контроллер и панель оператора. Контроллер координирует работу всех элементов в штатных и нештатных режимах, управляет лечебными циклами аккумуляторов и др. Панель оператора отображает структуру системы бесперебойного питания, позволяют контролировать готовность оборудования, параметры его работы. На экран выводятся графики основных величин, текстовые сообщения о событиях и др.
Щит управление системы бесперебойного питания СЧР ТДМ котла
С поста местного управления СБП оператор может скопировать данные переходных процессов на компьютер и внести необходимые коррективы в работу оборудования.
Как работает система бесперебойного питания
DC/DC-преобразователи имеют два режима управления.
«Дистанционный» (управление поддерживаемым напряжением от ПЛК в составе щита управления) и «Местный» (управление выходным током заданной величины с панели управления DC/DC-преобразователя). Режим управления выбирается с помощью ключа «Мест./Дист.» на двери НКУ СБП.
Главный экран поста оператора СБП
Режим управления «Местный» предназначен для выполнения регламентного обслуживания аккумуляторной батареи. Штатным режимом работы является «Дистанционный». В этом режиме DC/DC-преобразователи обеспечивают на выходе напряжение поддерживающего заряда батареи. При провале/прерывании напряжения сети и снижении напряжения объединённого звена постоянного тока ПЧ ниже заданной уставки, DC/DC-преобразователь автоматически переключается в режим разряда батареи. Это обеспечивает поддержания напряжения звена постоянного тока на уровне, достаточном для бесперебойной работы привода. При восстановлении питающего напряжения DC/DC-преобразователь возвращается в режим поддерживающего заряда батареи.
Пример переходных процессов в системе бесперебойного питания электроприводов при переключении с сети на аккумуляторы и с аккумуляторов на сеть. На графике зафиксирован ток аккумуляторной батареи при двухкратном аварийном отключении Ввода 6 кВ
С 2015 года по настоящее время система бесперебойного питания электроприводов тягодутьевых механизмов котла БКЗ-220-100-9 исправно работает, сохраняя котел в работе при глубоких провалах и прерываниях напряжения.
Предложения Инженерного центра «АРТ»
Полный комплекс работ по созданию систем бесперебойного питания частотно-регулируемых приводов мощностью от нескольких кВт до сотен и тысяч кВт, в том числе:
-
анализ схемы электроснабжения объекта, схем электроприводов и др;
-
измерения и/или моделирование параметров электроприводов в ненормальных и аварийных режимах;
-
выбор топологии и оборудования систем бесперебойного питания;
-
выполнение комплекса работ по системам бесперебойного питания от проектирования до пусконаладки и интеграции их в АСУ ТП.
