抽水蓄能电站静止变频启动装置(SFC)的应用

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。

抽水蓄能机组静止变频器启动(SFC)控制策略研究与谐波分析王海涛【摘要】静止变频器启动(SFC)在抽水蓄能电机的起动方式中是最普遍使用的方式.文中针对三相桥式静止变频调速系统研究了抽水蓄能机组起动控制策略,并给出了谐波电流与电压计算方法,提出了消除谐波的12脉波方案.该方案可以有效地去除5、7次谐波.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2013(030)002【总页数】3页(P31-33)【关键词】抽水蓄能;SFC;谐波;控制策略【作者】王海涛【作者单位】华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司,浙江安吉313302【正文语种】中文【中图分类】TM9210 引言抽水蓄能电站是对电力系统进行调峰填谷和保障电网安全稳定经济运行的一种有效手段，其在电力系统中的重要作用而备受青睐。

抽水蓄能具有容量大、储能单位容量经济性高、使用寿命长等优点。

抽水蓄能机组通常有五种稳态运行方式：发电、发电调相、水泵、水泵调相以及停机，其中需要外部电源对其启动的是水泵电动机启动方式。

对于大型的蓄能电站最常用的启动方式是以静止变频器启动为主。

静止变频器主要由交－直－交电流型变流器、同步电动机、转子位置检测器及控制回路构成。

其核心是由晶闸管组成的整流桥和逆变器，通过相控这些晶闸管组实现同步电动机的供电电源频率变化，从而实现调速作用。

同时静止变频器自身的晶闸管换相和脉宽调制，伴随着谐波的产生，也影响电力系统的电能质量使其电压畸变，导致一些变频器和滤波器无法正常运行。

因此，减小和消除谐波是十分必要的。

1 静止变频器工作原理静止变频器主要是利用同步电机过激磁时定子电流超前电压的特性，同步电机的反电势使变流器晶闸管达到自然换流。

静止变频器的逆变器产生的频率变化的电源来控制着同步电机的转速，同时同步电机的反电动势又作用于逆变器的换相，因此构成闭环负反馈系统。

它有着鲁棒性好，结构较为简单，对电网冲击较小等特点，在大型抽水蓄能电站等场合有着广泛应用。

电力系统2019.15 电力系统装备丨43Electric System2019年第15期2019 No.15电力系统装备Electric Power System Equipment 1 SFC 系统主接线方式按SFC 系统是否配置输入/输出变压器的情况，主接线方式可分为高-高方式和高-低-高方式。

1.1 高-高方式如SFC 输入回路不配置输入变压器，即SFC 整流桥输入电压与主电源电压相等，SFC 输出回路亦不配置输出变压器，即SFC 逆变桥输出电压与发电电动机额定电压相等，即为高-高方式（如图1）。

主电源1启动母线主电源2图1 高-高接线方式（6/6脉冲）因SFC 系统整流桥运行时在电源侧产生的谐波较大，为避免谐波影响SFC 输入侧的电网系统、电站发电机电压系统及高低压厂用电系统的正常运行，需要限制谐波使回路谐波含量满足电能质量国标要求，可以在SFC 输入侧设置滤波装置。

但实际工程应用中因滤波装置元件参数较难匹配导致滤波效果不佳且装置复杂故障率高，大部分实际工程还是采用设置隔离变压器（变比为1：1）来实现谐波抑制的功能。

2.2 高-低-高方式SFC 输入回路配置输入变压器，SFC 整流桥输入电压比主电源电压低，SFC 输出回路配置输出变压器，SFC 逆变桥输出电压比发电电动机额定电压低，即为高-低-高方式（如图2）。

启动母线主电源2主电源1图2 高-低-高接线方式（12/6脉冲）发电电动机从静止开始起动时，其初始机端电压频率为0 Hz ，为了解决低频阶段SFC 输出的同步起动功率难以通过输出变压器传输的问题，在SFC 输出回路配置一台旁路开关及一台输出变压器隔离开关，当SFC 从静止开始起动发电电动机时，闭合旁路开关，同时分断输出变压器隔离开关以防止输出变压器低压绕组分流及影响起动回路电气参数，加速至机组额定转速10%~20%时闭锁SFC 输出功率并分断旁路开关，同时闭合输出变压器隔离开关，SFC 重新输出功率，通过输出变压器同步拖动发电电动机至同期并网转速。

静止变频器矿用在电机拖动中的应用研究摘要：相比于过往一些电机拖动的方式，静止变频器在将大型可逆式发电电动机拖动至额度转速直至机组并网中，具有明显的优势。

文章介绍了sfc的主要设备及作用、其在拖动过程中的散热问题以及谐波抑制问题。

关键词：静止变频器；晶闸管；应用1 前言随着社会的高速发展，电力的需求也增加。

由于水电机组具有无污染，启动速度快，调峰填谷等优点，其发展的速度也越来越快。

而作为可逆式机组在水泵工况下启动的重要元件之一的静止变频器（sfc）也受到越来越多的关注。

2 静止变频器的原理静止变频器在同步电机中的启动属于自控式变频调速系统，它主要是依据电机转速和转子位置信号来控制晶闸管变频，以此来实现对发电电动机的变频调速。

电机变频启动时，转子绕组由励磁控制系统提供励磁电流，定子则由电网通过sfc供电，定子三相交流电产生的旋转磁场与转子相互作用后产生加速转矩，使机组的转速从零逐渐升至额定值，此时启动同期装置，待并网条件满足后机组同期并网，同时切除变频装置，完成拖动过程。

它的优点是启动速度快，运行维护方便，可靠性高，对系统的影响小。

sfc将电机拖动至准备并网阶段的过程可以分为低速运行和高速运行两个阶段。

低速运行阶段：采用的是脉冲耦合方式。

其工作原理如下：在非自动换向阶段，全控桥只有两个可控硅处于导通状态，且每组可控硅导通相隔60°的电角度， 360°为一个周期，它们按照1-2，2-3，3-4...的顺序依次循环导通，控制每组的导通时间就可以控制机桥的输出频率。

开始启动时，由于机端电压较低不能保证机桥工作在自动换向状态，由转子位置传感器去决定哪一组可控硅何时导通，即首先设置网桥在全逆变方式，即回路中的电流id=0，截止所有可控硅。

一旦检测id=0，将脉冲送至下一组即将触发的可控硅，停止网桥的全逆功能，恢复回路电流，使新一组的可控硅导通。

在这个阶段有两个重要的因素即力矩的方向和转子的位置。

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SFC系统研制及应用闫伟[1]，石祥建[1]，龚翔峰[2]，牟伟[1]，施一峰[1]，吴龙[1]，刘为群[1]（[1] 南京南瑞继保电气有限公司，江苏省南京市 211102；[2] 江苏沙河抽水蓄能发电有限公司，江苏省溧阳市 213333 ）Development and application of SFC system in pumped storage plantYAN Wei, SHI Xiang-jian, GONG Xiang-feng, MU Wei, SHI Yi-feng, WU Long, LIU Wei-qun ([1] NR Electric Co., Ltd., Nanjing 211102, Jiangsu Province, China[2] Jiangsu Shahe Pumped Storage Generation Co., Ltd. Liyang 213333, Jiangsu Province, China)摘要：本文介绍了大型抽水蓄能机组SFC（静止变频器）系统的组成、控制原理、不同工作阶段的控制特点及静止变频系统的保护配置，以及在此基础上研制的PCS-9575型静止变频系统各组成部分的特点、功能及应用。

关键词：抽水蓄能电站；SFC(静止变频器)；脉冲换相；负载换相Key words: pumped storage plant; SFC(static frequency converter); pulse commutation; load commutation1 前言可逆式抽水蓄能电站机组经常运行在，该工况下机组处于电动机运行方式。

抽水工况机组启动过程实质上是大型电动机的启动过程。

目前，电站大都采用以变频启动为主，以背靠背启动为备用的启动方式[1, 2]。

SFC：静止变频器（Static Frequency Converter)，是大型抽水蓄能电站机组作为抽水电动机运行时的主要启动设备，其安全稳定运行对整个抽水蓄能电站的正常生产至关重要[3]。