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抽水蓄能机组静止变频装置（SFC）安装调试施工工法一、前言抽水蓄能机组静止变频装置（Static Frequency Converter, SFC）是一种用于抽水蓄能机组的安装调试工法。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及相关工程实例，以帮助读者全面了解和应用该工法。
二、工法特点抽水蓄能机组静止变频装置是通过控制发电机的转子和变压器的绕组，实现对电网频率的调节。
其特点包括：高精度、高效率、低噪音、可靠性强、响应速度快等。
三、适应范围抽水蓄能机组静止变频装置适用于各类抽水蓄能机组的电气系统安装调试，包括但不限于地下水库抽水蓄能电站、山区水库抽水蓄能电站等。
四、工艺原理通过抽水蓄能机组静止变频装置，可以实现对频率的精确调节。
具体工艺原理是通过变频调速技术，通过改变发电机转速，实现对电网的频率调节，从而实现对电网负荷的平衡。
同时，通过控制变压器的绕组，可以实现对电压的调节。
五、施工工艺施工工法的各个施工阶段包括：设备准备、场地布置、设备安装、电气接线、调试和运行等。
在设备准备阶段，需要确保所需设备齐全，并进行检查和测试。
场地布置阶段需要根据设备及其工艺要求进行场地的平整、垫层、通风等工作。
设备安装阶段需要根据设备要求进行设备的组装和安装。
电气接线阶段需要进行设备的电气连接和接地。
调试和运行阶段需要进行设备的调试和运行测试。
六、劳动组织在劳动组织方面，需要合理分配各个工种的劳动力，确保施工过程的顺利进行。
同时，需要提供施工人员的培训和监督，确保施工人员具备相关技能和知识。
七、机具设备施工工法所需的机具设备包括：起重机械、挖掘机、输送机、测试仪器、电缆等。
这些机具设备在施工过程中起到关键的作用，能够帮助施工人员顺利完成各项任务。
八、质量控制为确保施工过程中的质量达到设计要求，需要采取一系列的质量控制方法和措施。
包括但不限于：进行设备检查和测试，进行电气接线的质量检验，进行设备调试和运行测试等。
抽水蓄能电站静止变频启动装置(SFC)的应用摘要：随着电力工业的迅速发展，缺水、干旱及偏运山区大量的抽水蓄能水电站应运而生。
而静止变频启动装置是抽水蓄能电站不可缺少的电气设备，机组抽水启动以静止变频启动为主要启动方式，同步启动(背靠背)作为备用启动方式。
机组同期及换相在主变压器低压侧进行。
因此，静止变频启动装置及技术被越来越多的抽水蓄能电站广泛运用。
关键词:静止变频装置;背靠背;谐波Abstract: with the rapid development of the electric power industry, water shortage, drought and partial shipment of pumped-storage hydropower station of the mountainous area arises at the historic moment. And static frequency conversion starter is pumped storage power plant indispensable electric equipment, start pumping unit in a static variable frequency start as the main start way, synchronous start (back) as a backup start way. The same period and it is in the low voltage side of the transformer. Therefore, the static frequency conversion start-up equipment and technology is more and more pumped storage power plant widely used.Keywords: static frequency conversion device; Back-to-back ; harmonic一、引言抽水蓄能电站静止变频器（SFC）变频启动是利用晶闸管变频器产生频率可变的交流电源对蓄能机组进行启动，是目前大中型抽水蓄能电站的首选启动方式，其技术特点为：(1) 静止变频器的调速范围可以从电机的静止状态到l10％额定转速，在此调速范围内静止变频器工作效率不会降低；(2) 静止变频器启动可使起启动电流维持在同步电机要求的额定电流以下运行，对电网无任何冲击，具有软启动性能；(3) 静止变频器满足抽水蓄能电站的发电电动机组在电网电力调峰过程中频繁启动的要求。
浅析静止变频装置(SFC)在蓄能电厂的作用摘要：静止变频器(英文全称为“Static Frequency Convert-er”，简称SFC)，被广泛用于抽水蓄能电厂，主要是在机组抽水工况和抽水调相工况下启动。
静止变频器的优点是启动平稳，启动时间短，调整方便，维护工作量小，可靠性高，工作效率高。
总而言之，静止变频装置对蓄能电厂设备的运转是有很大的影响的。
关键词：静止变频装置（SFC）；蓄能电厂；作用前言：随着现代化大电网的不断发展，蓄能电厂内蓄能机组以其快速、有效、经济、可靠、无污染的特点，在电网的调峰、调频、填谷以及事故备用中扮演着越来越重要的角色。
蓄能电厂中的抽水蓄能机组所特有的可逆式同步电动发电机的启动则是其运行的关键技术之一。
而静止变频器SFC正是用于实现这一关键技术的理想设备。
本研究就将针对静止变频装置（SFC）在蓄能电场中的应用这一主题进行阐述，使读者对这方面的内容有一个更加深入的了解。
1.静止变频装置（SFC）结构静止变频器主要由功率单元、控制和保护单元以及辅助单元等组成。
1.1功率单元功率单元主要包括以下部分:(1)输入断路器。
在SFC发生故障或正常停运时，切断电源。
(2)输入变压器。
将高压侧与低压侧进行隔离。
(3)整流桥。
将交流电流整流为直流。
(4)逆变桥。
将直流电流逆变为交流。
(5)直流电抗器。
用于整流输出后的平波和去耦。
(6)输出断路器。
启动过程中启动回路发生故障时切断电流。
1.2 控制和保护单元控制单元包括测量单元、脉冲单元、PNC、PLC等。
(1)测量单元。
测量SFC 调节所需的各种变量的元件。
(2)脉冲单元。
可控硅触发信号的传送和变换元件。
(3)PNC(可编程数字控制器)。
用于SFC闭环调节和控制及可控硅元件的保护。
(4)PLC。
用于SFC和监控系统的输入输出联络和故障管理。
(5)保护单元。
用于SFC各种电气部件的保护(主要包含过流保护、过压保护、欠压保护、欠励保护、过励保护、差动保护、超速保护等)。
抽水蓄能电站静止变频器系统原理分析摘要：在近年来随着电网容量的日益增加，抽水蓄能电站的建设面积越来越多，在此背景下静止变频器系统的利用较为重要，不仅可以调控抽水蓄能电站运行状态，还有助于实现动态化的监测，减少安全问题的发生几率。
因此在实际工作中需要根据抽水蓄能电站静止变频系统的原理进行技术模式的创新，以此来保证变频器系统的稳定运行。
关键词：抽水蓄能电站；静止变频器系统；运行原理引言在抽水蓄能电站静止变频器系统运行的过程中可以根据抽水蓄能电站的状态进行快速平稳的启动，减少对电网的冲击，延长抽水蓄能电站的使用寿命。
但是由于静止变频器系统在我国运用时间较短，在技术模式实施中不成熟之处仍然存在，因此要根据静止变频器系统运行原理筛选合适的技术方案，补充在技术中存在的空白之处，营造良好的运行状态。
1抽水蓄能电站静止变频器系统的特点抽水蓄能电站是一种利用水能进行能量转换的重要装置，它能够在电网负荷较低时将多余的电能转化为水能，然后在电网负荷较高时将水能转化为电能，以实现电能的储存和调节。
而在抽水蓄能电站中，静止变频器系统作为核心组成部分，具有独特的特点和优势。
首先，抽水蓄能电站静止变频器系统具有高效节能的特点。
传统的抽水蓄能电站在水能转化为电能的过程中，需要通过机械方式将水流转化为旋转机械能，再由发电机将机械能转化为电能。
而静止变频器系统通过电子器件实现电能的直接转换，避免了传统机械传动中的能量损耗，大大提高了能源的利用效率，实现了节能的目标[1]。
其次，抽水蓄能电站静止变频器系统具有快速响应的特点。
静止变频器系统采用先进的电子控制技术，能够实时监测电网负荷的变化，并根据需求快速调整水能转化为电能的速度。
这使得抽水蓄能电站能够在电网负荷急剧变化时迅速响应，稳定电网频率，保障电网的安全运行。
此外，抽水蓄能电站静止变频器系统具有灵活调度的特点。
静止变频器系统能够根据电网需求实时调整水能转化为电能的速度和容量，实现电网的灵活调度。
图片：本文介绍了静止变频器（SFC）采用矢量控制技术的工作原理，以及其硬件配置、软件组态、系统功能和特点，分析SFC的电流断续换相运行和负载换相运行。
全数字大功率电流源型交直交变频启动装置在广州蓄能水电厂二期机组中的应用实践表明，SFC故障率仅0.96%，提高了设备的控制性能和运行可靠性；实际电机从静止拖动到并网仅需240? s，保证了机组抽水工况的快速起动。
广州蓄能水电厂装机2400MW，其可逆式机组水泵工况涉及大型同步电动机的起动，设计以静止变频器(SFC)起动为主，机组背靠背起动为辅。
广州蓄能水电厂二期工程安装4台300MW可逆式机组，SFC采用Siemens公司的全数字大功率SIMOVERT S电流源型交直交变频调速装置，恒磁调压/调频启动，可连续逐台起动4台机组。
SFC和机组励磁系统采用数字式Simadyn-D控制系统。
1、同步电动机变频起动原理电机变频起动时，转子绕组通入励磁电流，定子由SFC供电，由定子频率控制转子转速。
SFC输出的频率在起动开始时调得很低，然后逐步上升至额定值，利用同步转矩的作用，使电机的转速随变频器输出频率同步地升至额定值。
Siemens公司结合双反应理论和矢量控制理论，忽略凸极式同步电动机d，q轴磁路不对称、转子阻尼绕组和磁化曲线的非线性等次要因素的影响，将三相电机等效为直流电机进行控制。
SFC整套装置由功率单元、控制单元组成，电机励磁单元为自并励可控硅静态励磁，由机组励磁系统控制，SFC的软、硬件配置及控制框图见图1。
SFC主要技术参数为：额定电压18kV，额定功率18MW，额定转速500r／min，过载系数1.3，输出频率0～52Hz，整流器额定触发角26.3°，逆变器额定触发角141°。
图1 广州蓄能水电厂二期工程SFC软、硬件配置及控制框图2、SFC的功率单元SFC的功率单元包括输入变压器、直流耦合电路、整流器和逆变器三部分。
输入变压器容量16。
静止变频器在广州蓄能水电厂的应用郭小涛（广州蓄能水电厂广州 510950 ）摘要：随着现代化大电网的不断发展，大型抽水蓄能电厂以其快速、有效、经济、可靠的特点，在电网的调峰填谷中扮演着重要的角色。
抽水蓄能机组一般采用静止变频器(SFC，Static Frequency Converter)作为启动方案，具有启动速度快、启动容量大、工作可靠性高、维护工作量小等优点。
本文试以静止变频器(SFC，Static Frequency Converter)在广州蓄能水电厂的运行经验来介绍静止变频器在工程实例中的应用。
关键词：广州蓄能水电厂；静止变频器；应用引言：广州蓄能水电厂是我国第一座大容量的抽水蓄能电站，全厂共装有8台300MW可逆式水轮发电机组,也是目前世界上最大的抽水蓄能电站。
广州蓄能水电厂主要承担广东电网的调峰、填谷任务，同时兼顾调相和紧急事故备用。
电厂机组在水泵工况下运行，可在电网低谷期时吸收电网中富余的有功电力，将电厂下库内的水抽至上库，将这部分电能转化势能，在电网处于高峰期时机组以发电方式运行，将这部分势能转化为电能。
电厂泵工况启动的主要方式为变频器启动，背靠背起动是其备用启动方式。
广蓄电厂分为A、B厂，各有四台机组，A厂四台机组共用一套由法国ALSTOM公司生产的静止变频启动装置，B厂四台机组共用一套由德国SIEMENS公司生产的静止变频启动装置。
目前广州蓄能水电厂平均每年泵工况约启动4500次。
本文试以静止变频器(SFC，Static Frequency Converter)在广州蓄能水电厂的运行经验来介绍静止变频器在工程实例中的应用。
1、静止变频器的基本原理SFC属于自控式变频调速系统，主要由交—直—交电流型晶闸管变频器、同步电动机及控制单元组成。
SFC启动机组的原理是当同步电动机转子加上励磁电压建立磁场后，通过逐步改变加在定子绕组上的电流频率，使电动机在电磁力矩的作用下，逐步提高转速，直至并网运行。
SFC启动初始，首先投入励磁，从定子出口PT取3相的感应电势进行计算得到转子的初始位置，通过控制变频器相应晶闸管的导通向定子输入电流推动转子旋转。
随着转子的旋转，可周期性地按一定顺序触发晶闸管。
而晶闸管的关闭则分别由强迫换向和同步电动机的反电动势来完成，这样就使得定子转子的两个磁动势在空间内以平均速度同步旋转。
当两磁动势间有相位差且在小于等于180度空间电角度范围内变化时，将产生方向一致的平均电磁转矩和脉动转矩分量，使电动机按原方向连续旋转加速直至并网。
2、静止变频器的系统组成静止变频器一般由输入单元，变频单元，输出单元，控制和保护单元，冷却单元组成，结构如下图所示（以广蓄A厂为例）。
2.1、输入单元2.1.1 输入变压器（TR1）由一台18/4.2kV变压器组成。
输入变压器将供电网电压转化为变频单元可承受的电压，减少了晶闸管串联的数目，同时也减少整流器产生的谐波电压对供电网的影响，并隔断变频单元直流通路，起到隔离的作用。
2.1.2 电压、电流互感器（VT、CT）主要检测输入单元的电压、电流用作变频单元输入侧的测量与保护。
2.1.3 避雷器（LA1）由氧化锌避雷器组成，用作线间冲击（雷电）过电压保护元件。
2.2、变频单元2.2.1 晶闸管换流桥（NB、MB）晶闸管换流桥为大功率可控硅三相六脉冲全控桥结构，每个桥臂由4只晶闸管串联组成。
为了保证晶闸管的动态均压，每只晶闸管上并联一个阻容回路。
接于电网侧的换流桥称为网桥（NB，network bridge），接于电机侧的换流桥称为机桥（MB，machine bridge），换流桥在不同的触发角状态下可将交流电整流成直流电，也可将直流电逆变成交流电。
当整流桥与逆变桥配合工作时，即构成变频器。
用于变频的晶闸管最高可承受4800V电压与5000A 的电流。
2.2.2 电抗器（LD1&LD2）两个换流桥之间接有两个直流电抗器。
每个电抗器电抗值为1.5mH，最高电压5.7kVDC，电流4.2kADC，热运行60分钟。
该电抗器可以限制直流回路的电流上升率，起着平波作用，同时也有利于减小变频器产生的谐波。
2.3、输出单元2.3.1 输出变压器（TR2）同输入变压器。
2.3.2 电流和电压互感器同输入单元。
2.3.3 切换隔离开关（S1、S2）切换隔离开关（S1、S2）用于SFC启动两阶段的切换。
在机组变频起动过程中由于SFC 系统的输出变压器TR2在低频0－5Hz时可能饱和，此时隔离开关S2应投入而S1切除，逆变器输出经S2直接至电动机。
在5－50Hz阶段投入开关S1，断开开关S2，逆变器输出经输出变压器至电动机。
2.4、控制和保护单元主要由PLC可编程逻辑控制器、脉冲控制单元、测量与保护单元组成。
PLC可编程逻辑控制器用于SFC闭环调节、晶闸管保护、SFC与外部RTU之间的输入输出联络及故障处理。
脉冲控制单元负责接收PLC发出的指令后，产生并控制晶闸管的触发脉冲。
测量与保护单元负责接收SFC控制所需的各种变量（如电流、电压、速度等）并完成SFC各种电气元件的保护（如变压器、晶闸管等）。
2.5、冷却单元2.5.1 内冷却回路晶闸管的冷却由特殊设置的装置来实现，对内冷却水的电阻率要求很高，选用去离子水为直接冷却介质，对电阻率进行监测并每隔120min自动进行20min去离子处理，以保证SFC 处于随时可用状态。
主要组成元件有：循环水泵、去离子装置、过滤器、流量计等。
2.5.2 外冷却回路采用普通水冷却介质，用于冷却去离子水。
主要组成元件有：过滤器、水冷却器、温控阀等。
2.5.3 空气冷却回路采用普通水冷却介质加空气冷却器，用于盘柜内空气冷却。
主要组成元件有冷却风扇、空气冷却器等。
广蓄B厂SFC与广蓄A厂SFC结构基本相同。
由于采用了可承受18kV电网侧电压的晶闸管作为变频元件，所以没有输入变压器与输出变压器。
但为减少变频器启动时谐波对供电网的影响，在变频器电网输入侧也设置了一台18/18kV的隔离变压器。
3、静止变频器的启动过程广蓄电厂SFC启动过程主要分为四个阶段：转子初始位置测量阶段、脉冲耦合运行阶段，自然换向运行阶段，同步并网运行阶段。
3.1、转子初始位置测量阶段转子的初始位置必须在SFC启动前的瞬间测定，以使控制系统(PLC)计算确定最先被触发导通的一对晶闸管，令转子获得最大的电磁启动转矩。
在启动初始，首先投入励磁电流，由定子出口的PT取3相感应电势进行计算得到转子的初始位置。
3.2、脉冲耦合运行阶段当电机转速较低(0～5Hz)时，机端反电动势较低，不能可靠地关闭晶闸管进行换向，需进行强制换流。
换向时，设置整流桥(NB)运行于全逆变状态，截断回路中的电流，从而使导通的晶闸管关闭。
一旦检测到回路电流为零，即将脉冲送到下一组欲触发的晶闸管，同时取消整流桥(NB)的全逆变恢复回路电流，使新的一组晶闸管导通，实现换向工作，此过程称为脉冲耦合运行阶段。
3.3 自然换向运行阶段当电机转速较高(﹥5Hz)时，机端反电动势已足够高，此时只需向相应的晶闸管发送触发脉冲，SFC即可依靠电机的端电压进行换流，此过程称为自然换流运行阶段。
3.4、同步并网运行阶段当电机转速上升至95％额定转速时，SFC接收机组的同期装置命令进行速度微调。
当同步条件满足时，合上机组出口开关，此时置整流桥(NB)于全逆变状态，MB回路的电流迅速降为零，晶闸管关闭，NB、MB闭锁，SFC装置退出，完成整个拖动过程。
3.5、广蓄SFC的运行流程图4、静止变频器启动时的谐波干扰问题SFC装置运行时，在从电网吸收基波电流的同时，还给电网造成谐波干扰。
由SFC产生的谐波电流将在发电电动机电压侧和输电电压侧产生电压谐波，从而影响厂用电系统和系统其它用电设备的正常运行。
变频器中的换流器是6脉冲三相全控桥，运行时会产生大量谐波，其产生的特征谐波为6k±1（k＝1，2，3…）次，最低次谐波为5次谐波，最低次谐波电流为基波电流的1/5，而且5次谐波是负序性质的谐波，且数值较大，对于旋转电机的正常运行影响很大。
在电力系统中消除或减少5次谐波，一直是谐波抑制的目标。
广蓄A厂曾经在1999年进行谐波测试试验，测得变频器谐波含有率如表1所示：表1：谐波含有率表因此变频器输入电流不是正弦波形，而是含有谐波成分的畸变波形。
针对变频器产生的谐波，广蓄A厂采取的是输入电抗器、输入变压器、输出变压器及平波电抗器共同抑制谐波的方法，采取以上方法后，厂用电的最大谐波畸变率降为4 %左右。
广蓄B厂原本采用的是输入电抗器、平波电抗器及输出电抗器共同抑制谐波的方法，但在调试中发现谐波干扰很大，厂用电的谐波畸变率最大达到20.66%，所以在输入电抗器后面加装了一台18/18kV的隔离变压器，专门用来抑制谐波。
加装隔离变压器后，测到的厂用电的最大谐波畸变率降为1.22%左右。
通过广蓄机组十余年的运行经验证明，采取隔离变压器加电抗器作为抑制谐波的方法是比较有效的。
针对变频器启动过程中产生的干扰，笔者认为可采取以下措施：(1)、在新的抽水蓄能电厂投产前，为彻底抑制5、7次谐波，可采用增加晶闸管脉数的方法，即采用12脉冲整流的方法；(2)、在现有的SFC装置上抑制谐波，可通过在变频器输入、输出端配置隔离变压器、调谐滤波器的方法实现。
5、静止变频器的运行与维护5.1、PLC可编程逻辑控制器PLC在正常运行时无需特殊维护，但是它的一些输入输出回路（包括电子插件板和继电器等）则要定期检查，同时PLC将分别给出大量的设备故障信息，据此可知SFC系统哪些部件存在故障，从而进行针对性的维护和检修。
5.2、去离子水冷却回路去离子水的电阻率和流量直接影响SFC装置的运行，必须定期检查和补充，补充时应采用低电阻率的去离子水。
5.3、晶闸管桥目前高电压大容量的晶闸管质量十分稳定，其损坏几率很低，同时由于晶闸管桥结构和其保护装置的配置，可以有效地保护晶闸管并及时给出报警信息，无需特殊维护。
5.4、控制盘内的通风设备与启动刀闸这些设备应当作定期的检查（清扫、调整、润滑等）。
5.5、外冷却回路由于水垢和管道锈蚀的影响，冷却水流量将逐渐降低，因此必须进行定期清洗。
清洗时采用化学清洗的方法较为有效，但在化学清洗时应特别注意选用的清洗剂是否对冷却管路材料具有腐蚀性。
通过广蓄电厂多年的运行经验，只要能够保证必需冷却水流量，冷却水回路一般在运行8年左右才需要进行一次化学清洗。
5.6、输入输出变压器由于采用全封闭结构，只需进行日常的色谱分析和冷却器维护即可。
5.7、其他保护装置这些装置的故障率远高于晶闸管及PLC控制系统，成为SFC故障的主要成因。
所以应每隔2～3年复检一次，复检范围从传感器直到动作对象。
6、静止变频器常见的故障及处理6.1、转子位置测量故障在实际运行中，SFC有时会出现转子位置测量故障。
