鈕志峰

（江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇常州　213011）

390H發(fā)電機勵磁系統(tǒng)節(jié)能分析

鈕志峰

（江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇常州213011）

對美國GE公司生產(chǎn)的S109FA燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組配套的390H發(fā)電機勵磁系統(tǒng)運行方式、空調(diào)系統(tǒng)運行情況進行分析，制定出390H發(fā)電機勵磁系統(tǒng)運行方式調(diào)整和空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改進方案，并對390H發(fā)電機勵磁系統(tǒng)采用的節(jié)能方案在實際生產(chǎn)運行中的可行性、節(jié)能效果和經(jīng)濟效益等進行分析，為提高機組整體運行的經(jīng)濟性提供參考。

發(fā)電機；勵磁系統(tǒng)；空調(diào)；節(jié)能降耗

0　引言

節(jié)能降耗始終貫穿于發(fā)電廠的設(shè)計、生產(chǎn)運行全過程，目前節(jié)能降耗主要集中在大功率輔機的優(yōu)化和運行方式的改進方面，經(jīng)過長時間的運行管理，在這些方面節(jié)能降耗的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，很多節(jié)能措施已經(jīng)應用在新機組的設(shè)計中。但節(jié)能降耗涉及發(fā)電機系統(tǒng)相對較少，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)作為耗電大戶，消耗10％～20％的廠用電，在節(jié)能降耗方面有一定的挖掘空間。通過對江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司（以下簡稱戚墅堰發(fā)電公司）運行的美國GE公司生產(chǎn)的S109FA燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組配套的390H發(fā)電機運行情況進行分析，提出優(yōu)化勵磁系統(tǒng)的運行方式和空調(diào)設(shè)備改進措施，以達到節(jié)能降耗的目的，提高機組的整體經(jīng)濟性。

1　設(shè)備概況

戚墅堰發(fā)電公司建有2套S109FA燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組，機組主要設(shè)備包括美國GE公司生產(chǎn)的PG9351FA型燃氣輪機、D10型汽輪機、390H型全氫冷發(fā)電機及福斯特惠勒公司的三壓再熱自然循環(huán)余熱鍋爐。

390H發(fā)電機勵磁系統(tǒng)采用靜止勵磁方式，主要設(shè)備包括接于6kV廠用母線上的HRCD-015-03勵磁變壓器和EX2100靜態(tài)勵磁裝置。EX2100靜止勵磁裝置由控制柜、輔助柜、功率柜等組成，集成布置在獨立勵磁設(shè)備間。勵磁設(shè)備間配置2臺30.6kW制冷量的空調(diào)來保證設(shè)備間溫度、濕度在規(guī)定范圍內(nèi)，空調(diào)由可編程邏輯控制器（PLC）控制，空調(diào)每6h自動進行輪換。

EX2100靜止勵磁裝置使用環(huán)境條件：溫度，20～30℃；最大溫度變化率，0.1℃/min；相對濕度，5％～95％；最大相對濕度變化率，1％/min。

2　節(jié)能降耗分析及措施

S109FA燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組具有良好的啟、停調(diào)峰能力，在冬季天然氣供應緊張時，機組長時間處于備用狀態(tài)。隨著經(jīng)濟增速放緩，純發(fā)電燃氣輪機年利用小時數(shù)逐年降低，目前大約在3500h以下（有些區(qū)域更底，例如浙江區(qū)域2016年為1000h），全年機組停機備用時間較多。在機組停運期間按以往的運行方式，390H發(fā)電機勵磁系統(tǒng)勵磁變壓器、EX2100靜止勵磁裝置及空調(diào)系統(tǒng)仍消耗大量電能。因此，進一步降低停機狀態(tài)下勵磁系統(tǒng)的能耗，對提高機組的經(jīng)濟性尤為重要。

2.1機組運行情況

以2015年為例，對2臺S109FA聯(lián)合循環(huán)機組停機備用情況進行統(tǒng)計分析，見表1。2臺機組連續(xù)停運5d以上的次數(shù)為19次，總時間長達242d。

表1　機組停運情況統(tǒng)計

2.2勵磁變節(jié)能降耗

390H發(fā)電機勵磁系統(tǒng)勵磁變壓器為干式變壓器，接于6kV廠用母線，發(fā)電機停運狀態(tài)下，勵磁變壓器處于空載狀態(tài)，需要消耗空載損耗，因此停用空載勵磁變壓器可以降低電耗。

停用空載勵磁變壓器，主要涉及變壓器頻繁空載投切操作，會產(chǎn)生操作過電壓、勵磁涌流沖擊、停電受潮等問題，綜合累積效應，頻繁的空載投切變壓器會對設(shè)備安全性及變壓器使用壽命產(chǎn)生一定影響。

結(jié)合表1可知，按預計勵磁變壓器連續(xù)空載5d以上，每月每臺勵磁變壓器空載投切操作次數(shù)平均小于1次，空載投切操作次數(shù)能夠被接受，不會危及設(shè)備的安全運行。

在實際運行中，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)預計連續(xù)備用5d以上時停用空載勵磁變壓器。勵磁變壓器的容量為3300kV·A，空載損耗為12.5kW，按2015年發(fā)電機勵磁系統(tǒng)連續(xù)備用5d以上時間共計242d計算，2臺機組1年可以減少勵磁變壓器空載耗電72600kW·h。

2.3勵磁裝置節(jié)能降耗

EX2100靜態(tài)勵磁裝置配置2臺整流橋，每臺整流橋有1組冷卻風機，一般情況下風機保持連續(xù)運行。風機狀況直接影響整流橋的正常運行，廠家建議風機應至少每4年更換一次，風機運行壽命約為35000h。

在機組停運勵磁系統(tǒng)備用狀態(tài)下，勵磁整流橋無熱量產(chǎn)生，勵磁整流橋風機只進行空氣循環(huán)，增加耗電并縮短風機使用壽命，同時增加整流橋內(nèi)部設(shè)備表面的積灰。

在空載勵磁變壓器停運時及時停運整流橋冷卻風機，每臺勵磁整流橋風機功率為1kW，按勵磁變壓器空載停運242d計算，2臺機組勵磁整流橋風機1年可減少耗電23232kW·h，1年節(jié)約風機運行壽命約2800h，延長風機更換時間。

2.4勵磁間空調(diào)節(jié)能降耗優(yōu)化

EX2100靜態(tài)勵磁裝置設(shè)備布置在一個獨立的勵磁間內(nèi)，勵磁間配置2臺制冷量為30.6kW的主用定速空調(diào)，空調(diào)每6h自動進行輪換。為維持勵磁設(shè)備間的環(huán)境條件，空調(diào)保持連續(xù)投入運行。正常勵磁間空調(diào)溫度設(shè)定為（24±2）℃，室內(nèi)風機保持連續(xù)運行。

勵磁系統(tǒng)備用狀態(tài)下，勵磁間空調(diào)每小時制冷5min左右，制冷時溫度降低變化率達到0.5℃/min，與勵磁裝置要求溫度變化率小于0.1℃/min不相符，容易引起電子器件受潮、結(jié)露，引起絕緣能力降低，損壞設(shè)備。由于勵磁系統(tǒng)在備用狀態(tài)下，整流橋無大量熱量產(chǎn)生，空調(diào)制冷功率大造成溫度變化率不符要求，對電子設(shè)備的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

在勵磁系統(tǒng)備用期間，勵磁間大功率空調(diào)頻繁啟、停，增加了空調(diào)設(shè)備的各種器件損耗，使空調(diào)故障頻發(fā)，增加了空調(diào)維護工作量，經(jīng)濟性較差。

根據(jù)上述原因，從可靠性和經(jīng)濟性考慮，在勵磁間加裝1套國產(chǎn)3匹變頻基站用輔助空調(diào)，在勵磁系統(tǒng)備用期間投用輔助空調(diào)，停用主用大功率空調(diào)，可以減少勵磁間主用空調(diào)運行時間，降低空調(diào)的維護工作量和經(jīng)濟成本。

發(fā)電機勵磁設(shè)備間主用空調(diào)投運時間已經(jīng)超過10年，處于故障多發(fā)期，在機組運行期間，若主用空調(diào)出現(xiàn)異常，輔助空調(diào)可作為勵磁設(shè)備間應急空調(diào)進行降溫，起到應急備用的作用，防止機組因勵磁間主用空調(diào)異常導致勵磁整流橋超溫而引起故障停機。

機組勵磁系統(tǒng)備用狀態(tài)下投運輔助空調(diào)，由于空調(diào)功率較小，且采用變頻技術(shù)，可以保持勵磁間環(huán)境溫度在比較恒定的范圍內(nèi)，保證電子設(shè)備有穩(wěn)定的運行環(huán)境，避免電子元器件損壞。

加裝輔助空調(diào)后，在勵磁系統(tǒng)備用時停運勵磁間空調(diào)，每日減少耗電約20kW·h（按主用空調(diào)制冷量進行計算），對比見表2。按上述勵磁系統(tǒng)備用時間242d計算，2臺機組1年可減少勵磁間空調(diào)系統(tǒng)耗電9680kW·h，同時節(jié)約主用空調(diào)投運時間約2800h。

表2　勵磁間空調(diào)耗電對比

2.5效益分析

通過對390H發(fā)電機勵磁系統(tǒng)實施節(jié)能降耗措施，2臺機組1年可節(jié)約勵磁系統(tǒng)耗電約105 MW·h，減少勵磁整流橋風機、主用空調(diào)運行時間約2800h；輔助空調(diào)的應用，保障了勵磁設(shè)備間的環(huán)境條件，滿足EX2100靜態(tài)勵磁裝置對環(huán)境的要求，保障勵磁裝置精密電子設(shè)備運行可靠性，同時，輔助空調(diào)可作為主用空調(diào)的備用，確保機組勵磁系統(tǒng)運行的可靠性。

3　結(jié)束語

節(jié)能降耗作為提高在運機組經(jīng)濟性的主要手段之一，需要根據(jù)機組運行情況不斷進行探索研究。本文對美國GE公司生產(chǎn)的S109FA燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組390H發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的運行情況進行分析，從運行方式及可執(zhí)行性方面提出了勵磁系統(tǒng)節(jié)能降耗的措施，在機組實際生產(chǎn)過程中起到節(jié)能降耗的目的，提高了機組整體運行的經(jīng)濟性和可靠性，拓展了節(jié)能降耗的思路，對同類型機組和其他電廠都有一定的參考意義。

（本文責編：弋洋）

TM31

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1674-1951（2016）09-0063-02

2016-04-19；

2016-07-12

鈕志峰（1972—），男，江蘇吳江人，技師，從事電廠生產(chǎn)運行管理方面的工作（E-mail：nzhf2006@163.com）。