Hoëspan Inwerter Retrofits in Kragstasies

1 Basiese Struktuur en Bedryfmechanisme van Hoogspanningsinverters

1.1 Module Samenstelling

• Rektifiseer Module: Hierdie module skakel die invoerhoogspanningswisselstroom (AC) oor na gelijkstroom (DC). Die rektifikasie-seksie bestaan hoofsaaklik uit tiristore, diodes, of ander kragsemi-geleidelemente om die omskakeling van AC na DC te bewerkstellig. Deur middel van 'n beheereenheid kan spanningregulering en kragvergelyking binne 'n sekere bereik verwezenlik word.

• DC Filter Module: Die gerektifieerde DC-krag word deur 'n filter-sirkel verwerk om spanningfluktuasies glad te maak, 'n stabiele DC-busspanning vormend. Hierdie spanning verskaf nie net energieondersteuning vir die volgende inverter fase nie, maar speel ook 'n kritiese rol in die verseker van uitvoerspanningstabiliteit en dinamiese reaksievermoë.

• Inverter Module: Die gefilterde DC-krag word teruggekeer na AC-krag in die inverter module deur middel van kragsemi-geleidelemente soos IGBT's en pulsweerstandmodulasie (PWM) tegnologie. Deur die plichtsiklus en switsel frekwensie van die PWM-signal te verstel, kan die inverter presies die amplituud en frekwensie van die uitvoer AC-krag beheer, wat aan die vereistes van verskillende belastings soos motore, waaiers, en pompe voldoen. Hierdie tegnologie stel die inverter in staat om funksies soos sagte start, traplose spoedbeheer, geoptimeerde bedryfsvoorwaardes, en energiebesparinge te bied.

1.2 Bedryfmechanisme

Hoogspanningsinverters gebruik 'n gekaskadeerde multilevel topologie, wat 'n uitvoer golfform produceer wat naby 'n sinusgolf kom. Hulle kan direk hoogspanningswisselstroom (AC) uitvoer om motore te dryf. Hierdie konfigurasie elimineer die behoefte aan addisionele filters of opstap transformateurs en bied die voordeel van lae harmoniese inhoud. Die motorspoed $n$ voldoen aan die volgende vergelyking:

Waar: $P$ is die aantal poolpare van die motor; $f$ is die bedryffrekwensie van die motor; $s$ is die slipverhouding. Aangesien die slipverhouding tipies klein is (gewoonlik in die bereik van 0–0.05), kan die aanpassing van die motor se voorsieningsfrekwensie $f$ die ooreenkomstige regulering van sy werklike spoed $n$ bewerkstellig. Die motorslipverhouding $s$ is positief gekorreleer met lastintensiteit—hoe hoër die last, hoe groter die slipverhouding, wat lei tot 'n afname in die motors werklike spoed.

1.3 Kardinale Faktore in Tegniese Seleksie

• Spanningspasmaking: Kies gepaste pasmakingskemas soos "Hoog-Hoog" of "Hoog-Lag-Hoog" gebaseer op die motor se gestelde spannings. Vir motore met 'n krag oor 1,000 kW, word die "Hoog-Hoog" skema aanbeveel. Vir motore onder 500 kW, kan die "Hoog-Lag-Hoog" skema prioriteer word.

• Harmoniese Vermindering: Harmoniese word maklik by die invoer- en uitvoerterminals van hoogspanningsinverters gegenereer. Om hul impak te verminder, kan multiplex-tegnieke of addisionele filters gebruik word. Deur filters regtig te konfigureer, kan harmoniese vervorming binne 5% beheer word, effektiewe harmoniese onderdrukking bewerkstelligend.

• Omgewingsaanpasbaarheid: Hoogspanningsinverters benodig lugkoeling- of waterkoelstelsels om die interne temperatuur van die beheereenhede onder 40°C te hou. Ontwaterders en lugversorgingseenhede word tipies by inverter plekke geïnstalleer. In spesiale areas sonder lugversorging moet komponentetemperatuurklasse tydens ontwerp oorweeg word, en die ventilasiekapasiteit van koelstelsels moet verhoog word om stabiele bedryf te verseker.

2 Toepassingsvoorbeeld van Hoogspanningsinverters in Kragstasies

'n Kragstasie se kragstelsel sluit gewoonlik toerustings in van turbines, ketels, waterbehandeling, koltransport, en desulfuriseringstelsels. Die turbineseksie verskaf krag aan voedselpompe en sirkuleerwaterpompe, die ketelseksie verskaf primêre waaiers, sekondêre waaiers, en indraaierwaaiers, terwyl die koltransportsekse bandkonveerder bestuur. Deur hoogspanningsinverters te gebruik vir variabele spoedbeheer van hierdie toestelle op grond van lastvariasies, kan energieverbruik verminder, hulpkragverbruik verlaag, en bedryfsekonoomie verbeter word.

'n Nikkel-ysterproduksieprojek in Morowali, Indonesië, geleë op Sumatra-eiland, het agt 135 MW-generator-eenhede tussen 2019 en 2023 gekommigseer. Om interne operasies verder te optimaliseer en produksiekoste te verminder, is tegniese herstalings, insluitend die installasie van hoogspanningsinverters, tussen 2023 en 2024 vir die kondensaatpompe van Eenheid 1, 2, 3, 4, en 7, asook die voedselpompe van Eenheid 2 en 5, uitgevoer.

2.1 Toerustingstatus

Die projek gebruik 'n pirometaalurgiese nikkel-ysterproses met 25 produksielyns, uitgerus met agt Dongfang Electric DG440/13.8-II1 sirkulerende vloeibedketels en agt 135 MW intermediêre herverhit kondenseerstoomturbine-generatorsette. Elke eenheid is gekonfigureer met twee vasfrekwensie kondensaatpompe, twee hiddrauliese koppelaar-gereguleerde pompe, en ses hiddrauliese koppelaar-gereguleerde waaiers.

Voedselpompe en waaiers is ontwerp met redundansie, wat 10%–20% rug-up kapasiteit verskaf. Eenheid 5 en 6 bedryf in eilandmodus met 'n lastkoers van ongeveer 70%. Deur motorspoed te optimaliseer om werklike lastvraag te pas en regeneratiewe remenergie terugvoer aan die rooster in te sluit, word onnodige energieverbruik van waaiers, pompe, en ander toerusting verlaag, wat verdere minimering van stelsel energieverlies bewerkstellig.

2.2 Herstalingskema

Gebaseer op werklike toerustingbedryfstoestande, is hoogspanningsinverter herstalings vir die voedsel- en kondensaatpompe van die 135 MW-generatorsette uitgevoer.

• Voedselpomp Herstalling: 'n "Automatiese Een-to-Een" konfigurasie is aangeneem, waar elke voedselpomp met 'n gespesialiseerde hoogspanningsinverter, insluitend 'n bypasskabinet, toegerus is om stelselbetroubaarheid te verseker.

• Kondensaatpomp Herstalling: 'n "Een-to-Twee" konfigurasie is geïmplementeer, waar twee kondensaatpompe een hoogspanningsinverter deel, effektiwikheid en koste-effektiwkheid balanserend.

Met inagneming van die plaaslike historiese maksimum temperatuurbereik van 23–32°C, is komponente gekies om by 'n omgewingstemperatuur van 40°C te bedryf. Daarbenewens is die gedwonge uitslaanontwerp van die inverterkabinet aangepas gebaseer op 'n kamer temperatuur van 40°C om effektiewe hitte-afdamping te verseker, sonder die noodsaak van 'n spesifieke inverterkamer of lugversorgingstelsels.

2.3 Ekonomiese Voordeel Evaluering

Die totale investering vir hierdie herstalingsprojek was ongeveer 6 miljoen RMB, insluitend 5 miljoen RMB vir toerusting, 400,000 RMB vir konstruksie, en 600,000 RMB vir hulpbronne verskaf deur die kliënt. Berekeninge wys 'n jaarlikse energiebesparing voordeel van 6.58 miljoen RMB, wat die investering in minder as een jaar kan terugverdien, suksesvol die verwagte ekonomiese doelwitte bereikend.

3 Gevolgtrekking

Met die vinnige ontwikkeling van hoogspanningsinverter tegnologie, het sy toepassings vinnig oor verskeie industrieë uitgebrei. In kragstasie produksiestelsels moet hoogspanningsinverter tegnologie aktief bevorder word. Prioriteit moet gegee word aan die herstal van eenhede met lang bedryfstyd of dié wat dringend opgradering nodig het, aangesien sulke maatreëls betekenisvolle ekonomiese waarde en strategiese belang bied.