[发明专利]一种大型调相机启动并网方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体是一种大型调相机启动并网方法。

背景技术

高压直流、尤其是特高压直流输电中，无论是整流还是逆变运行，换流器都要消耗大量的无功功率。为保证换流器的安全可靠运行，需保证无功功率的供给，无功功率不足或过剩将直接造成交流电压的不稳定，严重时可能危及整个交、直流系统的安全稳定运行。因此灵活可控、响应快速的动态无功调节手段对特高压直流输电意义重大。

大型调相机作为无功发生装置对提高受端交流电网短路比，提高直流输送极限功率，增强电网强度和灵活性有独特的优势。在交流电网近端出现故障或换流阀发生换相失败电压下降时，大容量调相机可进行强励支撑电压和系统稳定，为故障切除赢得宝贵时间；在直流系统因故障出现闭锁或突然甩有功负荷的情况下，可进入进相运行状态，吸收大量过剩无功，从而抑制系统电压升高；在直流系统稳态正常运行需要调节电压时，可在迟相或进相运行状态为交流电网提供连续可调的动态无功支持。

启动并网环节作为调相机和常规汽轮发电机组的重要区别具有其鲜明的特点，在传统的采用变频启动装置启动的调相机或抽水蓄能机组中，一般是用SFC系统将电机拖至额定转速，电压升至额定电压，捕捉并网点并网。但由于SFC装置一般输出电压较低，无法达到大型电机额定电压的水平，就必须在SFC至电机之间加装升压变压器，成本大幅增加。同时，由于变压器会存在各种损耗，导致了 SFC系统的容量需相应增加，再次抬升了设备成本，使得整个系统经济性有所下降。

因此，研究改进大型调相机启动并网的方式就对大型调相机的经济性具有重要意义。

发明内容

针对上述大型调相机启动并网方式存在问题，本发明提供了一种不需要升压变压器，采用升速后惰转状态下升压并网的大型调相机启动并网方法，该方法能够在保证调相机安全、顺利启动并网的前提下，最大限度降低设备投资，提高系统的经济性。

一种大型调相机启动并网方法，包括如下步骤：

(1)由SFC(Static Frequency Convertor,静止变频器)将调相机拖至105％额定转速：启动励磁电源先为调相机转子施加励磁电流以确保调相机启动旋转方向的正确，SFC根据定子感应电压的相位检测转子的初始位置，并根据检测结果为调相机定子施加超前相位的电流以确保调相机转子正向启动，SFC电流闭环控制将调相机拖至105％额定转速，拖动过程中启动励磁装置的励磁调节器与SFC进行通信；

(2)启动励磁装置与自并励励磁装置完成切换并升压：当调相机转速达到105％额定转速后，SFC输出电压及调相机定子电压约为调相机定子电压额定值的10％，随后，启动励磁装置的调节器控制转子灭磁并断开与转子绕组连接开关，随后SFC出口开关IPB断开，调相机进惰转状态，自并励励磁装置控制灭磁开关合上，自并励系统投入并增加励磁电流起励，将调相机定子电压升至接近额定电压，以上切换过程均在调相机惰转至3000rpm前完成；

(3)投入同期装置，由同期装置与自并励励磁装置的励磁调节器通信调节定子电压，达到并网条件后自动准同期并网，如无合适并网点，待调相机转速降至2850rpm时进入飞车启动流程，再次投入 SFC启动并网。

进一步的，所述步骤(1)具体过程如下：

1-1)合上SFC出口至调相机定子开关，启动励磁电源为调相机转子注入电流，根据调相机励磁电流建立过程中检测到的三相定子电压，计算出转子的初始位置；

1-2)根据计算出的转子初始位置设定SFC给定子施加的启动电流相位，SFC向定子施加启动电流，启动励磁系统给转子施加初始电流，控制其产生最大正向加速力矩，调相机转子正向旋转启动；

1-3)调相机启动过程中启动励磁系统采用电流闭环控制，根据设定的启动曲线调相机达到105％额定转速，最高定子电压约为额定电压的10％，启动过程中应在调相机最大允许电流和转矩受限制的条件下，加速过程中电流在限幅范围内调节。

进一步的，所述步骤(2)具体过程如下：

2-1)当调相机转速达到105％额定转速后，启动励磁装置的调节器控制转子灭磁并断开与转子绕组连接开关QDK，同时SFC出口开关IPB断开，调相机进惰转状态；

2-2)自并励励磁装置控制灭磁开关合上，自并励系统投入并增加励磁电流起励，将调相机定子电压升至接近额定电压。此时调相机调相机转速应高于3000rpm。

进一步的，所述步骤(3)具体过程如下：