Pagsasabog ng High-Voltage Inverter sa mga Power Plant

1 Pamantayan at Mekanismo ng Paggana ng Mataas na Voltaheng Inverter

1.1 Komposisyon ng Modulo

• Modulo ng Rectifier: Ang modulo na ito ay nagpapalit ng input na mataas na voltaheng AC power sa DC power. Ang seksyon ng rectification ay pangunahing binubuo ng thyristors, diodes, o iba pang power semiconductor devices upang matamo ang pagbabago mula AC patungong DC. Bukod dito, sa pamamagitan ng control unit, maaaring maisakatuparan ang voltage regulation at power compensation sa loob ng isang tiyak na saklaw.

• Modulo ng DC Filter: Ang narektify na DC power ay pinroseso sa pamamagitan ng filtering circuit upang pabilisin ang mga pagbabago ng voltage, na nagreresulta sa isang matatag na DC bus voltage. Ang voltage na ito hindi lamang nagbibigay ng enerhiya para sa susunod na inverter stage kundi nakakatulong din sa pagtitiyak ng estabilidad ng output voltage at dynamic response capability.

• Modulo ng Inverter: Ang nafilter na DC power ay inuulit na ipinapalit sa AC power sa modulo ng inverter gamit ang power semiconductor devices tulad ng IGBTs at pulse width modulation (PWM) technology. Sa pamamagitan ng pag-aayos ng duty cycle at switching frequency ng PWM signal, maaaring mapagtanto ng inverter ang amplitude at frequency ng output na AC power, na sumasakto sa mga pangangailangan ng iba't ibang loads tulad ng motors, fans, at pumps. Ang teknolohiyang ito ay nagbibigay ng mga function tulad ng soft start, stepless speed control, optimized operating conditions, at energy savings.

1.2 Mekanismo ng Paggana

Ang mga mataas na voltaheng inverter ay gumagamit ng cascaded multilevel topology, na nagpapabuo ng output waveform na malapit na sumasadya sa sine wave. Maaari silang direktang maglabas ng mataas na voltaheng AC power upang makapag-drive ng motors. Ang konfigurasyong ito ay nagwawala ng pangangailangan para sa karagdagang filters o step-up transformers at nagbibigay ng benepisyo ng mababang harmonic content. Ang bilis ng motor $n$ ay sumasapat sa sumusunod na ekwasyon:

Kung saan: $P$ ay ang bilang ng pole pairs ng motor; $f$ ay ang operating frequency ng motor; $s$ ay ang slip ratio. Dahil ang slip ratio ay karaniwang maliit (karaniwang nasa range ng 0–0.05), ang pag-aayos ng supply frequency ng motor $f$ ay nagbibigay ng katugon na pag-aayos sa aktwal na bilis $n$. Ang slip ratio ng motor $s$ ay positibong korrelado sa intensity ng load—ang mas mataas ang load, mas mataas ang slip ratio, na nagdudulot ng pagbaba ng aktwal na bilis ng motor.

1.3 Mahahalagang Factor sa Teknikal na Pagpili

• Voltage Matching: Piliin ang angkop na matching schemes tulad ng "High-High" o "High-Low-High" batay sa rated voltage ng motor. Para sa mga motor na may lakas na lumampas sa 1,000 kW, inirerekomenda ang "High-High" scheme. Para sa mga motor na bababa sa 500 kW, maaaring ibigay ang prayoridad sa "High-Low-High" scheme.

• Harmonic Mitigation: Madaling lumikha ng harmonics sa input at output terminals ng mataas na voltaheng inverter. Upang bawasan ang kanilang epekto, maaaring gamitin ang multiplexing techniques o karagdagang filters. Sa pamamagitan ng wastong pag-configure ng filters, maaaring kontrolin ang harmonic distortion sa loob ng 5%, na nagreresulta sa epektibong harmonic suppression.

• Environmental Adaptability: Kinakailangan ng mga mataas na voltaheng inverter ng air-cooling o water-cooling systems upang siguruhin na mananatiling mas mababa sa 40°C ang temperatura sa loob ng control cabinet. Karaniwang nakainstala ang dehumidifiers at air conditioning units sa mga lugar ng inverter. Sa mga espesyal na lugar na walang air conditioning, kinakailangang isaalang-alang ang temperature ratings ng mga component sa panahon ng disenyo, at dapat palakasin ang ventilation capacity ng cooling systems upang matiyak ang stable operation.

2 Halimbawa ng Paggamit ng Mataas na Voltaheng Inverter sa Power Plants

Ang power system ng power plant ay karaniwang kasama ang mga equipment mula sa turbine generators, boilers, water treatment, coal conveying, at desulfurization systems. Ang bahagi ng turbine ay nagbibigay ng lakas sa feedwater pumps at circulating water pumps, ang bahagi ng boiler ay nagbibigay ng forced draft fans (primary fans), secondary fans, at induced draft fans, samantalang ang bahagi ng coal conveying ay nagpapatakbo ng belt conveyors. Sa pamamagitan ng paggamit ng mataas na voltaheng inverter para sa variable-speed control ng mga device na ito batay sa variation ng load, maaaring bawasan ang energy consumption, mabawasan ang auxiliary power consumption, at mapabuti ang operational economy.

Ang isang proyektong nickel-iron production sa Morowali, Indonesia, na matatagpuan sa pulo ng Sumatra, ay nagkomisyon ng walong 135 MW generator units mula 2019 hanggang 2023. Upang paunlarin pa ang internal operations at bawasan ang cost ng produksyon, isinasagawa ang technical retrofits na kasama ang pag-install ng mataas na voltaheng inverter mula 2023 hanggang 2024 para sa condensate pumps ng Units 1, 2, 3, 4, at 7, at para sa feedwater pumps ng Units 2 at 5.

2.1 Katayuan ng Equipment

Ang proyektong ito ay gumagamit ng pyrometallurgical nickel-iron process na may 25 production lines, na kasama ang walong Dongfang Electric DG440/13.8-II1 circulating fluidized bed boilers at walong 135 MW intermediate reheat condensing steam turbine generator sets. Bawat unit ay nakonfigure sa dalawang fixed-frequency condensate pumps, dalawang hydraulic coupler-regulated pumps, at anim na hydraulic coupler-regulated fans.

Ang mga feedwater pump at fans ay may redundancy, na nagbibigay ng 10%–20% backup capacity. Ang Units 5 at 6 ay gumagana sa island mode na may load rate na humigit-kumulang 70%. Sa pamamagitan ng pag-optimize ng bilis ng motor upang tugunan ang aktwal na pangangailangan ng load at pag-integrate ng regenerative braking energy feedback sa grid, maaaring bawasan ang hindi kinakailangang energy consumption mula sa mga fan, pump, at iba pang equipment, na nagreresulta sa mas maliit na sistema ng energy losses.

2.2 Retrofit Scheme

Batay sa aktwal na kondisyon ng operasyon ng equipment, isinasagawa ang high-voltage inverter retrofit para sa feedwater at condensate pumps ng 135 MW generator sets.

• Feedwater Pump Retrofit: Isinagawa ang "Automatic One-to-One" configuration, kung saan bawat feedwater pump ay may dedicated high-voltage inverter, kasama ang bypass cabinet upang matiyak ang reliability ng sistema.

• Condensate Pump Retrofit: Isinagawa ang "One-to-Two" configuration, kung saan ang dalawang condensate pumps ay nagbabahagi ng iisang high-voltage inverter, na nagbabalanse ng efficiency at cost-effectiveness.

Bilang pag-uuri-uri sa lokal na historical maximum temperature range na 23–32°C, ang mga component ay napili upang gumana sa 40°C ambient temperature. Bukod dito, ang forced exhaust design ng inverter cabinet ay na-adjust batay sa 40°C room temperature upang matiyak ang epektibong heat dissipation, na nagwawala ng pangangailangan para sa dedicated inverter room o air conditioning systems.

2.3 Economic Benefit Evaluation

Ang kabuuang investment para sa proyektong retrofit na ito ay humigit-kumulang 6 milyong RMB, kasama ang 5 milyong RMB para sa equipment, 400,000 RMB para sa construction, at 600,000 RMB para sa auxiliary materials na ibinigay ng client. Ang mga kalkulasyon ay nagpapakita ng taunang energy-saving benefit na 6.58 milyong RMB, na nagbibigay-daan para makuha ang investment sa loob ng isang taon, na matagumpay na natutukoy ang inaasahang economic goals.

3 Conclusion

Sa mabilis na pag-unlad ng teknolohiya ng mataas na voltaheng inverter, ang kanyang mga aplikasyon ay lumaganap nang mabilis sa iba't ibang industriya. Sa mga production system ng power plant, dapat na aktibong ipaglaban ang teknolohiya ng mataas na voltaheng inverter. Dapat bigyan ng prayoridad ang mga unit na may mahabang oras ng operasyon o ang mga nangangailangan ng urgenteng upgrade, dahil ang mga hakbang na ito ay nagbibigay ng malaking economic value at strategic importance.