DLT5521-2016 火力发电厂变频调速系统设计导则.pdf

ICS 27.100 P60 备案号：J2309-2017DL 中华人民共和国电力行业标准 p DL/T 5521 -2016 火力发电厂变频调速系统设计导则 Guide for design of variable frequency control system of fossil-fired power plants 2016-12-05发布2017-05-01实施 国家能源局发布 中华人民共和国电力行业标准 火力发电厂变频调速系统设计导则 Guide for design of variable frequency control system of fossil-fired power plants DL/T 5521-2016 主编部门：电力规划设计总院 批准部门：国家能源局 施行日期：20 1 7年5月1日 中国计划出版社 2016北京 国家能源局 公 主：. 同 2016年第9号 依据国家能源局关于印发能源领域行业标准化管理办法 试行及实施细则的通知（国能局科技（200952号）有关规定， 经审查，国家能源局批准煤层气集输设计规范等373项行业标 准，其中能源标准（NB)66项、能源、石化标准NB/SH)29项、电 力标准（DL)lll项、石油标准（SY)167项，现予以发布。 上述标准中煤层气、生物液体燃料、电力、电器装备领域标准 由中国电力出版社出版发行，煤制燃料领域标准由化学工业出版 社出版发行，煤炭领域标准由煤炭工业出版社出版发行，石油天然 气领域标准由石油工业出版社出版发行，石化领域标准由中国石 化出版社出版发行，锅炉压力容器标准由新华出版社出版发行。 附件：行业标准目录 附件： 行业标准目录 ff号标准编号标准名称代替标准 . DL/T 火力发电厂变频调 170 5521-2016 速系统设计导则 . 国家能源局 2016年12月5日 采标号才比If日j切实施日期 2016-12-5 2017-5-1 ”l或接触量.点划线框内表示变频都成套范围 2 Al与Bl、A2与A3、B2与ID具有机械或电气闭锁 4 一一寸 i I 商压变频器I i ! Al立-=1s1! L 图3.2. 1-3 高压变颇器“一拖二”方式B 注g1 A、归、C、Al,Bl指断Bll,g或接触器点划线框内表示变颜器成套范围。 2 Al与Bl具有机械或电气闭锁。 3 三台且至少一台备用的负载宜根据变频器的设置数量采 用以下方式： 1)当设置一台变频器时，宜采用“一拖二”方式，当需要时也 可采用“一拖一”方式； 2）当设置二台变频器时，一台变频器宜采用“一拖一”方式， 另一台变频器可采用“一拖二”方式。 3. 2. 2 高压变频调速系统宜设置工频旁路设施，并宜符合下列 规定： 1 采用“一拖一”方式时，其旁路回路宜采用手动切换 方式； 2 采用“一拖二”方式时，如条件允许，备用负载的旁路回路 可采用自动切换方式。 3. 2. 3 低压变频调速系统宜采用“一拖一”方式（图3.2. 3），可不 配置工频旁路。 5 面 电动机 图3.2. 3 低压变频器“一拖一”方式 3.3 变频器性能指标 3.3.1 变频器平均无故障时间（MTBF）不宜少于50000小时。 3. 3. 2 在输出额定电压、电流和负载功率因数不小于0.郎的运行条 件下，高压变频器效率不应小于95%，低压变频器效率不应小于96%。 3.3.3 变频器功率因数在20%100%的额定转速内不宜小 于o.9. 3. 3. 4 在整个输出频率调节范围内及各相负载对称情况下，变频 器输出三相线电压的不平衡度不应大于5%。 3.3.5 在正常使用条件下，在整个输出频率调节范围内及各相负 载对称情况下，高压变频器输出三相线电压变化率不应大于 lOOOV，低压变频椿输出三相线电压变化率不应大于 lSOOV /.s。 3.3.6在整个频率调节范围内，被驱动电动机应能保持稳定运 行，在最高输出频率时，变频器的输出电流（功率）不应超过额定电 流功率的110%。 3.3.7 在输出频率调节范围内，高压变频器频率分辨率不宜大于 O. 02Hz，低压变频器频率分辨率不应大于O.05Hzo 3.3.8 在正常工作条件下，在距设备0.5m远、距地面1.2m离蔼 围内，高压变频器及其所属部件运行发出的噪声不应大于80dB, 低压变频器及其所属部件运行发出的噪声不应大于70础。 6 4 变频调速系统设备选择 4.1 般规定 4. 1. 1 变频调速系统设备应满足电气设备使用条件和环境使用 条件要求。 4. 1. 2 变频调速系统宜选择谐波电压和谐波电流低的变频器，变 频器对厂用母线的谐波影响限制量应符合本标准附录A的规定， 当谐波含量超出允许值时，宜采取抑制和耐受措施。 4. 2 变频器的选择 4. 2. 1 变频器容量与负载电动机的额定容量应相匹配，并应同时 满足下列条件 1 变频器输出容量不宜小子电动机额定容量的1. 1倍； 2 变频器输出电流不应小于电动机额定电流，并宜考虑 1. 051. 1的电流修正系数。 4. 2. 2 当具有下列工况或要求时，变频器容量应按下列规定进行 修正： 1 变频器同时驱动多台电动机并列运行时，其容量不宜小于 同时运行的电动机容量之和； 2 对于频繁启动、制动负载或重载启动负载，当其最大工作 电流超过变频器过载能力时，变频器输出电流应按最大工作电流 选择； 3 当电动机容量裕度偏大且负载容量尚留有裕度时，变频器 容量可按负载轴功率折算至电动机输入功率选择，但变频器容量 不应小于电动机额定容量。 4. 2. 3 变频器电压值应按下列原则确定： 7 1 额定输人电压应采用厂用母线标称电压； 2 输出电压不应小于电动机额定电压。 4. 2. 4 变频器额定输出电流应按本标准第4.2.1条的规定选择， 并应符合下列规定： 1 最小输出工作电流不应大于电动机最小转矩时的输出 电流； 2 最大输出电流不应小于电动机可能的最大运行转速电流。 4. 2. s 变频器输出频率范围应满足工艺负载或电动机允许调速 范围要求。 4. 2. 6 变频器过载能力应满足在额定转速范围内，最大连续输出 电流在120%额定电流时，持续时间不应小于lmin;150%额定电 流时，持续时间不应小于3s. 4. 2. 7 变频器输出电压变化率不应对电动机绝缘产生损害，当输 出电压变化率超出本标准第3.3. 5条规定限制时，应设置滤波装 置或采取其他有效措施。 4. 2. 8 变频器的控制方式应与工艺负载特性、电动机特性及其运 行工况相适应，并应符合下列规定： 1 二次方类负载宜选用电压频率比控制方式； 2 恒转矩类负载宜选用矢量控制方式或直接转矩控制方式； 3 当一台变频器同时驱动多台电动机并列运行时，应选用电 压频率比控制方式 4.2. 9 高压变频器的选择除应符合本标准第4.2.1条第 4.2. 8条的规定外，还应符合下列规定： 1 宜采用交直交电压源型，也可采用交直交电流 源型； 2 宜采用12脉冲及以上整流器结构； 3 宜选择高一高接线。 4. 2.10 低压变频器宜采用交一直交电压源型。 4. 2. 11 直接空冷系统轴流风机变频器的选择除应符合本标准第 8 4. 2. 1条第4.2. 8条和第4.2.10条的规定外，还应符合下列 规定： 1 宜选用适应正反转运行的变频器； 2 宜选用低噪声变频器和低噪声电动机5 3 宜选用输入、输出谐波滤波器； 4 输出端宜配置正弦滤波器，也可采用电抗器； s 当技术经济合理时，也可配置12脉冲整流的低压变频器。 4. 2. 12 为给煤机、给粉机供电的变频器宜具备低电压穿越能力。 4.2.13 变频器玲却方式应根据额定容量、使用环境条件等进行 合理选择。 4.2. 14 当环境温度大于40、海拔高度超出lOOOm或超过制造 厂规定的海拔高度值时，应考虑降额修正。变1颇攒的降额修正系 数宜采用制造厂的推荐值。 4.3 电动机的选择 4. 3.1 变频调速系统电动机的基本性能和技术要求应符合现行国 家标准旋转电机定额和性能GB755、轴中心高为56mm及以 上电机的机械振动振动的测量、评定及限值GB10068、旋转电 机噪声测定方法及限值第3部分：噪声限值GB10069. 3，（变频 器供电的笼型感应电动机应用导则GB/T20161和现行行业标准 火力发电厂厂用电设计技术规程师L/T5153的相关规定。 4.3.2 当采用变频专用电动机时，电动机的性能和技术要求应符 合现行国家标准变频器供电笼型感应电动机设计和性能导则 GB/T 21209和变频调速专用三相异步电动机绝缘规范GB/T 21707的有关规定。 4.3.3 变频调速系统电动机应采用高效节能型三相异步电动机， 并应符合下列规定： 1 高压变频调速系统宜选用标准笼型感应电动机； 2 低压变频调速系统宜选用变频专用电动机。 9 4.3.4 变频调速系统电动机宜采用强制冷却方式，当采用自然冷 却时，电动机最低运行速度不应低于10%额定转速或由制造厂 确认。 4. 3. 5 变频调速系统电动机额定容量转矩应与负载额定容量 （转矩相匹配，并应适应变频运行工况。电动机额定值应按下列 条件校验： 1 应满足电动机最低运行速度时的最大负载转矩需要； 2 应满足电动机最大转矩时可能出现的最高转速需要。 4.3.6 直接空冷系统轴流风机应选用变频专用电动机。 4.4 导体和电器的选择 4. 4.1 变频调速系统的导体和电器选择应符合现行行业标准导 体和电器选择设计技术规定DL/T5222和火力发电厂厂用电 设计技术规程DL/T5153的有关规定 4. 4. 2 低压变频调速系统的导体及电器额定电流值宜根据变频 器厂提供的谐波数据值进行修正e当缺乏变频器厂家资料时，可 按下列规定取值： 1 直接为变频器供电的回路导体和电器的额定电流值可按 大一级选择； 2 接有大量变频器的母线段，其母线和母线进线回路电流裕 度值可按该母线段变频器的工频额定电流计算之和的30%选取。 4. 5 电缆的选择 4. 5.1 变频调速系统电缆选择应符合现行国家标准电力工程电 缆设计规范GB50217的有关规定。 4. s. 2 高压变频调速系统电力电缆宜选用普通电力电缆。 4.5.3 低压变频调速系统电力电缆宜选用屏蔽电力电缆或铠装 电缆，也可选用变频专用电缆；当不选用变频专用电缆时，电缆截 面宜按大一级选择。 10 4. 5. 4 当不采用变频专用电缆时，低压变频器与电动机之间的电 力电缆应符合下列规定： 1 30kW及以下电动机的接线和10mm2及以下电缆可采用 不对称配置的电缆； 2 大于30kW电动机的接线宜采用单芯动力线和多根接地 线对称配置的电缆； 3 小功率且易于布线的场所宜采用多芯屏蔽电缆； 4 大容量多根并联电缆应选用对称的适于布线的连接方式。 4. 5. 5 低压变频调速系统的屏敲电力电缆可按下列原则选择： 1 可选用带一同心铜或铝防护层的三芯电缆； 2 可选用带三根对称接地导体和一同心屏蔽铠装的三芯 电缆； 3 可选用利用钢或镀铸铁绞线作屏蔽铠装的三芯电缆。 4.5.6 变频调速系统控制、信号、测量及保护回路的电缆应选用 屏蔽型控制电缆和计算机电缆。 11 5 控制、保护与安全措施 5. 1一般规定 s. 1. 1 变频调速系统电气设备控制及测量设计应符合现行国家标 准电力装置的电测量仪表装置设计规范GB/T50063和现行行业 标准火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程DL/T5136的有 关规定。 5.1. 2 变频调速系统电气设备保护设计应符合现行国家标准电 力装置的继电保护和安全自动装置设计规范GB/T50062和现 行行业标准火力发电厂厂用电设计技术规程DL/T5153的有 关规定。 s. 1. 3 变频调速系统控制性能应满足工艺负载运行工况、运行效 率、调速范围及调速精度要求。 s. 1. 4 变频调速系统应具有电磁兼容及抗干扰能力。 5. 2控制 5. 2.1 变频调速系统控制宜采用数字化技术，变频器驱动单元宜 选用智能模块结构。 s. 2. 2 变频调速系统控制应提供下列基本功能z 1 转差补偿功能； 2 软启动功能； 3 运转设定和频率设定功能； 4 瞬时失电再恢复功能： 5 低压变:Yi器的能耗制动功能。 s. 2. 3 当运行工况需要时，变频调速系统控制宜具有下列功能： 1 自调谐功能； 2 再生制动功能； 3 低频转矩提升功能； 4 转速跟踪再启动功能。 5.2.4 变频调速系统启动、制动控制及加减速时间的设计应满足 系统运行、负载及电动机机械特性要求。 5.2.5 变频调速系统的控制电源宜与厂用电源系统控制电源供 电原则一致。高压变频器的控制电源宜由双电源供电，其中一路 电源宜由在线式UPS提供，由UPS供电时应保证掉电持续时间 不小于5分钟。 5. 2. 6 高压变频调速系统旁路设备控制回路的设计应符合下列 规定： 1 当变频器及其辅助系统故障时，应将电动机从变频运行切 换到工频旁路运行； 2 当因变频器输出外部电缆或电动机故障时，在变频器跳闸 同时可闭锁切换至工频旁路。 5.2.7 变频调速系统接口信号宜包括下列内容： 1 数字量输入包括变频器启动、停止、手动自动等； 2 数字量输出包括变频器就绪、变频器运行、坐频器故障、变 频器停止等； 3 模拟量输入包括频率调节或转速给定； 4 模拟量输出包括输出频率、输出电流、输出功率。 5. 2. 8 变频器可配置通信接口，实现远方控制、监视及报警功能。 5.3保护 5. 3. 1 高压变频调速系统主回路电源元件保护设计应符合下列 规定： 1 变频供电回路宜按变频器结构类型元件选择； 2 工频供电回路应按电动机元件选择： 3 在变频方式和工频方式下都需要运行的供电回路元件，保 13 护装置宜满足两种运行方式。 5.3.2 高压变频调速系统“拖二”方式旁路回路电源元件保护 设计应按电动机设置。 5. 3. 3 高压变频器及其辅助设备保护应包括下列内容： 1 变频器输入输出过电流保护； 2 变频器过载保护； 3 变频器输入输出过电压保护2 4 变颇器欠电压保护； 5 变频器超频保护； 6 变频器相间短路保护5 7 变频器输出接地保护； 8 变频器超温保护； 9 变频器冷却系统异常保护； 10 变频器失速保护； 11 变频器输出断相或不平衡电流保护。 5.3.4 低压变频器及其辅助设备保护应包括下列内容： 1 变频器缺相保护； 2 变频器接地保护； 3 变频器输出短路保护； 4 变频器输出过电流保护； 5 变频器过热保护； 6 变频器冷却风机异常； 7 变频器失速保护。 5.3.5 变频运行的电动机保护可由变频器保护功能实现。 5. 4 电磁兼容与抗干扰 5. 4.1 变频调速系统电磁兼容性及其试验特性应符合现行国家 标准调速电气传动系统第3部分：产品电磁兼容性标准及其特 定的试验方法GB/T12668. 3的有关规定。 14 5.4.2 变频调速系统可采用下列方式抑制电磁干扰： 1 电源进线或变频器出线主回路安装滤波器和电抗器； 2 控制仪表电源进钱回路安装控制变压器； 3 控制保护回路与主回路之间的信号采用光纤； 4 控制信号线布线远离变频器输入输出动力线； 5 信号控制线相绞绞距小； 6 降低载波频率； 7 电力电缆采用屏蔽措施。 5.4.3 变频调速系统的输入电源与控制回路电源宜分别供电，也 可设置隔离变压器。变频器控制、测量及信号电源回路应设置独 立的保护元件。 s. s接地 s. s. 1 变频调速系统接地设计应符合现行国家标准交流电气装 置的接地设计规范GB/T50065和现行行业标准火力发电厂、 变电站二次接线设计规程DL/T5136的有关规定。 5. 5. 2 变频调速系统接地设计应包括系统保护接地、系统设备及 电缆的抑制干扰接地。 s. 5. 3 低压变频调速系统电源侧接地方式宜与低压厂用电系统 接地方式一致。 15 6 变频调速系统设备布置 6. 1 使用环境条件 6.1. 1 变频调速系统使用环境条件应符合现行国家标准调速电 气传动系统第2部分：一般要求低压交流变频电气传动系统 额定值的规定12668.2、调速电气传动系统第4部分z一般要 求交流电压lOOOV以上但不超过35kV的交流调速电气传动系 统额定值的规定12668.4和现行行业标准火力发电厂厂用电设 计技术规程DL/T5153的有关规定。 6. 1. 2 变频器应能在下列环境条件下运行： 1 环境温度范围为十540； 2 相对湿度为5%85%，无凝露。 6. 1. 3 变频器周围不应有腐蚀性、易燃、易爆气体以及粉尘和 油雾。 6. 2设备布置 6.2.1 变频调速系统设备布置应符合现行行业标准火力发电厂 厂用电设计技术规程DL/T5153的有关规定。 6. 2. 2 变频器应采用屋内布置。 6.2.3 高压变频器柜、直接空冷系统低压变频器柜宜布置在房 间内。 16 附录A变频调速系统对厂用电源、谐波 影响限制的规定 A. 0.1 注入公共连接点谐波电流允许值应符合表A.0.1的 规定。 表A.0.1 注入公共连接点谐波电流允许值 标称电压基准短路容量 i皆波次数及i皆被电流允许值（A) (kV) (MV A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0.38 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 6 100 43 34 21 34 14 21 11 11 8. 5 16 7. 1 13 10 100 26 20 13 20 8. 5 15 6.4 6.8 5. 1 9. 3 4. 3 7. 9 标称也压基准短路容量 i皆E虫次数及i皆波电流允许值（A) (kV) CMV A) 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 0.38 10 11 12 9. 7 18 8. 6 16 7.8 8. 9 7. 1 14 6. 5 12 6 100 6. 1 6.8 s. 3 10 4.7 9.0 4. 3 4. 9 3. 9 7.4 3. 6 6. 8 10 100 3. 7 4. 1 3. 2 6. 0 2.8 5.4 2. 6 2.9 2. 3 5 2. 1 4. 1 注：l当公用连接点处的最小短路容盘不同于基准短路容挝时，应按下式修正表 中的i皆以电流允许t.i., nv -” , a IZ EHP Un s -s E A A 式中zSKI一公共连接点的报1）、短路容盘CMVA); SKz一一基准短路容量（MV A)1 l,p一一第h次i皆波电流允许值（A); lh一一短路容量为SK1l时的第h次谐波电流允许值（A) 2 第Ii次i皆ilt电古Ii含有率应按下式计算： HR/1, 卡l叫 式中：lh第h次i皆i皮电流方均根值h Ii一一基波电流方均根值。 17 3 谐波电流含量应按下式计算： JH 在；二；7 4 电流总谐波畸变率应按下式计算： 四Di守100(%) A.O. 2 公用电网谐波电压（相电压限值符合表A.O.2的规定。 表A.0.2公用电阿诺波电压（相电压）限值 电网标称电压电压总谐波畸变率各次i皆被电压含有率% (kV) %)奇次 o. 38 5.0 4.0 6 4. 0 3. 2 10 注：1 第h次谐波电压含有率应按下式计算： HRUh在阳% 式中zu，一一第h次谐波电压方均根值）; U1一一基波电压（方均很值。 2 谐波电E含盘应按下式计算z 一在二二； 3 电压总i皆波筒变率应续下式计算2 THDu窍阳% lB 偶次 2.0 1. 6 本标准用词说明 1 为便于在执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不 同的用词说明如下： 1)表示很严格，非这样做不可的z 正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”； 2）表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”； 3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”，反面词采用“不宜气 的表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。 2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合 的规定”或“应按执行”。 19 引用标准名录 电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范GB/T50062 电力装置的电测量仪表装置设计规范GB/T50063 交流电气装置的接地设计规范GB/T50065 电力工程电缆设计规范GB50217 旋转电机定额和性能GB755 轴中心高为56mm及以上电机的机械振动振动的测量、评 定及限值GB10068 旋转电机噪声测定方法及限值第3部分z噪 声限值 GB 10069. 3 调速电气传动系统第2部分：一般要求低压交流变频电气 传动系统额定值的规定GB/T12668. 2 调速电气传动系统第3部分：产品的电磁兼容性标准及其特 定的试验方法GB12668. 3 调速电气传动系统第4部分一般要求交流电压lOOOV 以上但不超过35kV的交流调速电气传动系统额定值的规定 GB/T 12668. 1 变频器供电的笼型感应电动机应用导则GB/T20161 变频器供电笼型感应电动机设计和性能导则GB/T21209 变频调速专用三相异步电动机绝缘规范GB/T21707 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程DL/T5136 火力发电厂厂用电设计技术规程DL/T5153 导体和电器选择设计技术规定DL/T5222 20 中华人民共和国电力行业标准 火力发电厂变频调速系统设计导员。 DL/T 5521-2016 条文说明 制订说明 火力发电厂变频调速系统设计导则DL/T5521-2016，经 国家能源局2016年12月5日以第9号公告批准发布。 本标准在制订过程中，认真贯彻执行国家的技术经济及节能 减排政策，使火力发电厂变频调速系统设计达到技术先进、经济合 理、质量保证、安全适用的水平。通过总结火力发电厂变频调速系 统的运行管理经验，调查变频器运行现状及存在问题，收集相关经 验和数据，对火力发电厂变频调速系统设计提出基本要求；在深入 分析研究有关变频器产品使用、制造标准内容的基础上，借鉴工程 实践经验，收集各制造厂变频器产品特性及设计中的经验和存在 问题，为编制本标准提供依据。 本标准在变颇器对电网及电动机的谐波污染与抑制措施、变 频电缆的应用及推广方面尚需深入研究，以期有效指导变频调速 系统的设计和应用。 为了便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用 本标准时能正确理解和执行条文规定，编制组按章、节、条顺序编 制了本标准的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注 意的有关事项进行了说明。但是，本文说明不具备与标准正文同 等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。 23 目次 1总则（27) 2术语（28) 3 变频调速系统设计们 3. 1 一般规定( 29 ) 3. 2 系统接线( 34) 3.3 变频器性能指标（35 ) 4 变频调速系统设备选择( 37 ) 4. 1 一般规定( 37) 4. 2 变频器的选择（37) 4.3 电动机的选择（） 4.4 导体和电器的选择（41 ) 4.5 电缆的选择（41 ) 5 控制、保护与安全措施.（44) 5. 2 控制（44) 5. 3 保护（44) 5. 4 电磁兼容与抗干扰（45 ) 5. 5 接地（45) 6 变频调速系统设备布置 6. 2 设备布置U们 25 1总则 1. o. 2 火力发电厂通常包括燃煤发电厂、燃气发电广、燃油发电 厂和垃圾发电厂。 本标准适用范围为“火力发电厂电压等级为lOkV及以下异 步电动机变频调速系统设计”，目的是实现节能降耗，提高设备运 行效率。对于某些负载，仅在机组启动过程投入或因容量大、自启 动受限等因素要求配置的变频调速装置，不在本标准规定的范围 内，如燃机变频启动装置等。 27 2术语 2. o. 1根据调速电气砖，动系统第2部分：一般要求低压交 流变频电气传动系统额定值的规定GB/T12668. 2和调速电气 传动系统第4部分：一般要求交流电压lOOOV以上但不超过 35kV的交流电气传动系统额定值的规定GB/T12668. 4对“交 流电气传动系统CPDS）”的定义范畴，提出“变频调速系统”定义。 同时，为了与调速电气传动系统第2部分：一般要求低压交 流变频电气传动系统额定值的规定GB/T12668. 2和调速电气 传动系统第4部分z一般要求交流电压lOOOV以上但不超过 35kV的交流电气传动系统额定值的规定GB/T12668. 4规定范 围保持一致，便于明确各自的组成内容，引出“高压变频调速系统” 和“低压变频调速系统”的分类定义。 28 3 变频调速系统设计 3. 1一般规定 3.1.1 本条明确了工艺系统的负载配置变频调速装置的基本 原则。 本标准适用于以提高能源利用效率，实现辅机设备高效节能 运行为目的配置的变频调速装置。由于工艺系统的负载调速方式 选择与工艺系统设置、负载形式、负载机械特性、负载配置数量及 其运行方式等条件密切相关，因此辅机系统负载是否采用变频调 速装置以及变频调速装置的配置需经过工艺专业的技术经济比较 确定。 在实际工程中变频调速装置的应用状况： 锅炉部分重要风机是否设置变频器一般根据设备形式确定二 引风机一般选调速离心式风机、动叶可调轴流式风机或静叶可调 轴流式风机，对于离心式风机适宜变频调速，大容量机组引风机在 选用静叶可调轴流式风机时也可配置变频调速装置，而对于动叶 可调轴流式风机一般不需要配置变频调速装置。送风机一般选动 叶可调轴流式风机，也有选离心式风机的，对于动叶可调轴式流风 机一般不需配变频调速装置，当选用离心风机时可考虑采用变频 调速装置。 汽机部分凝结水泵广泛采用变频调速装置驱动。一般按纯凝 机组、供热机组条件装设两台100%容量凝结水泵或三台50%容 量凝结水泵，其中三台50%容量的凝结水泵两台工作一台备用。 热网系统的补给水泵一般采用变频调速。 锅炉制粉系统的给煤机、给粉机广泛采用变频调速驱动。制 粉系统一次风机在选用离心式风机时可考虑奕频调速装置驱动， 29 但由于一次风机存在喘振失速风险，所以在实际中应用案例并不 多见。 直接空冷系统轴流风机运行工况受季节性变化影响较大。在 寒冷地区、温差大，运行方式变化较大的条件下，轴流风机选用变 频调速比定速或双速风机的经济性好，因此一般均采用变频调速 驱动。 电动给水泵采用液力藕合器调速方式比较多，在改造案例中， 也有采用变频器调速装置的。供热电厂母管制电动给水系统，通 过变频的调速给水泵与寇速给水泵并列运行，共同维持母管压力 恒定，可提高给水质量，降低厂用电率。 供水系统循环水泵采用变频调速方式较少，而供热机组供水 系统循环水泵采用变频器的可行性和必要性大于纯凝机组。 除灰（渣系统，由于运行条件比较恶劣，操作频繁，电动机 易过负荷，因此在电厂灰浆泵、渣浆泵采用变频调速装置更具有 实际意义，可改善工艺条件和延长设备的使用寿命，减少维修工 作量。 通过对应用案例统计分析，火力发电厂工艺系统的负载采用 变频调速装置的广泛程度各不相同。表l给出火力发电厂通常应 用变频调速系统的工艺负载清单，供参考。 表1力发电厂变频调速系统应用一览表 序号名称电压等级备注 一锅炉部分 1 引风机离压一般离心风机或静叶可调轴流风机时应用 2 送风机商E一般离心风机应用 3 一次风机高压一般离心风机应用 4 增压风机高压一般离心风机应用 5 窒压机高压或低压 6 给煤机低压 刮板给煤机或称直给煤机 7 给粉饥低压叶轮给粉饥 30 续表1 序号名称也压等级备注 （二汽机部分 1 凝结商压 2 电动给水泵高压一般在供热机组上应用 3 热网循环水泵高压 4 加热器凝结水泵商E一般在供热机组上应用 5 补给水泵商压或压压一般在供热机组上应用 6 热间疏泵低压 （主）除灰部分 1 灰浆泵高压或低压 2 灰渣泵高压或低压 四供水部分 l 循环水泵高压一般在供热机组上应用 2 冲洗水泵低压 3 工业水泵低压 五直接空冷机组空冷岛部分 l 轴流风机低压 六）化学部分 1 反渗透商压亵低压 2 超滤反洗水泵11压 3 自动加药计量泵低压包括酸碱、还原、阻垢）自动加药计量泵 4 除盐水补水泵低压 5 消Jk泵低压 6 波清水泵低压 7 原水提升泵低压 七给排水部分 1 生活消防水亵低应 2 中间水泵低压 （八）输煤部分 1 nt轮给煤机低压 31 3.1. 3参考现行国家标准调速电气传动系统第4部分：一般 要求交流电压lOOOV以上但不超过35kV的交流电气传动系统 额定值的规定GB/T12668. 4“电气传动系统（PDS）”框图定义， 本标准与其保持一致。高压变频调速系统组成框图见图lo 于丰气气 主但至主 图l高压变频调速系统框罔 3.1. 4参考调速电气传动系统第2部分：一般要求低压交 流变频电气传动系统额定值的规定GB/T12668.2对“电气传动 系统CPDS）”框图的定义，本标准与其保持一致。低压变频调速系 统组成框图见图2。 3.1. 5 本条是基于低压变频器的谐波影响比较严重提出的限制 性措施。可结合具体工程对谐波限制值在订货的技术规范书中提 出，由变频器设备内置或外配。 32 斗二二 L_ 图2低压变频调速系统框图 1 电压源型低压变频器及正弦脉宽调制（SPWM）的控制技 术，使变频器输出电压产生的矩形脉冲在电动机中性点形成共模 电压，即变频器输出零序电压，正常情况下由于主相正弦波电源是 平衡对称的，中心点零序电压应为零，当变频器输出的零序电压不 为零时，对电网、电动机及其他设备形成谐波干扰。在变频器输入 端和输出端安装LC形滤波器，可以吸收谐波和增大电摞与负载 阻抗，达到抑制谐波的目的。 2 输入输出侧串接合适的电抗器，可有效抑制高次谐波，减 少电源浪涌对变频攒的冲击，改善变频楞的过电流和过电压。需 要注意：输出电抗器的容量选择应将其电压降控制在一定范围，防 止压降过大影响电动机输出转矩。 33 3 功率因数补偿装置指专用的补偿装置。功率因素补偿和 谐波衰减是两个紧密相关的问题，此外，局部或多重性的补偿会增 加系统共振的危险性，因此结合变频器选型采取全局的补偿方案。 3. 2系统接线 3. 2.1 本条根据工艺负载的特点提出。据调查，早期的高压变频 调速系统设计接线存在“一拖三”方式，由于这种接线方式使变频 调速系统的旁路柜结构设计非常庞大，且操作切换比较复杂，现已 末多见。同时考虑到现有设计接线的“一拖一”方式和“一拖二”方 式，可以适应大多数负载的配置方案，为此本标准不推荐高压变频 调速系统采用“一拖三”方式。以下为各类工艺负载的变频调速系 统接线方式： 1 “连续运行无备用”的工艺负载主要指引风机、送风机、一 次风机或电动给水泵组等。一般此类负载为50%容量、双套配 置，正常连续运行。采用“一拖一”方式，正常运行时电动机变频运 行；当变频器故障或检修时，变频器退出运行，电动机切换至工频 旁路运行。变频调速系统中与变频器成套的开关一般与其电源输 入开关选型一致。 2 “两台互为备用”的工艺负载主要指100%容量的凝结水 泵、热网补给水泵等。推荐采用的“一拖二”方式，正常运行时，两 台泵一台变频运行，另一台以工频旁路备用，当变频器因故障或检 修退出运行时，变频运行的工作泵电动机退出运行，此时经手动或 自动投人工频旁路备用电动机，备用泵运行。另外，采用“一拖二” 方式适于两台泵定期检修的“倒泵”需要，操作简单，维护方便。当 采用“一拖一”方式时，一般需要固定某一台泵为变频运行泵。其 中，正常运行时由变频器供电的泵电动机变频运行，另一台泵电动 机直接接人工频电源、作工频备用，当变频器因故障或检修退出运 行时，接人变频器的泵电动机退出运行，接人工频电源的备用泵电 动机按工艺连锁程序自动投入运行。由于固定了某一台泵为变频 34 泵，当需要“倒泵”操作时，此时只能通过拆线方式，操作复杂，维护 不便。 3 “三台且至少一台备用”的工艺负载主要指so%容量凝结 水泵、循环水泵、热网循环泵、热网凝结水泵、疏水泵、灰浆泵和灰 渣泵等。推荐采用“一拖一”方式或“一拖二”方式，取决于变频器 设置的数量。一般不建议备用泵采用变频方式备用，因为一方面 造成资源浪费，不能充分体现变颇调速系统的作用，另一方面也存 在事故切换的风险，如当工频泵故障时，变频泵无法在短时间内达 到全速运行以维持母管压力的稳定条件。 图3.2. 1-1图3.2.1-3中电源开关选用断路器或接触器与 厂用电接线原则要求一致。 3. 2. 2 本条主要考虑高压变频器的可靠性尚不能达到发电机组 运行可靠性的要求，工颇旁路回路用于高压变频器设备故障或检 修时，将电动机退出变频运行并能切换到旁路工频运行，或将备用 负载通经工频旁路投人运行，保证供电连续性要求，变频运行的电 动机是否允许自动切换至工频运行，受工艺系统及负载运行条件 限制。 3.2.3 在发电厂，低压工艺系统采用变频调速负载很多，典型负 载主要有锅炉系统给煤机、给粉机、直接空冷系统的轴流风机、化 学水系统加药计量泵等。在工程案例中，采用按每台电动机配置 一台变频器的情况较多，这取决于工艺系统与机组安全运行要求。 不设置工频旁路，也可简化接线。 3. 3 变频器性能指标 3. 3. 1 经对变频椿厂家进行调研，目前国内外高、低压大部分变 频器厂家可做到变频器的MTBF不小于50000小时，兼顾投资与 设备制造因素，提出本条规定。 3.3.2 本条经对变频器厂家进行调研后而提出了推荐效率。 3.3.3 在正常工频运行下，电动机功率因数一般为o.80左右，在 额定功率输出时随负载功率下降功率因数而减小，在加人变频器 后，变频器的输人端产生高次谐波电流（含量较大的5次或7次谐 波）会使功率因数下降，约为0.7o.75。改善功率因数的基本途 径就是削弱高次谐波。通过串人交流电抗器、直流电抗器，可有效 改善变频器的功率因数。 3. 3. 5 本条依据现行行业标准火电厂风机水泵用高压变频器 DL/T 994-2006第6.11条规定和低压变频调速装置技术条 件DL/T339-2