摘要：作为近年来在我国投入使用并迅速得以快速发展的发电装置，燃气轮发电机组有着许多优势，因此目前在国内应用十分频繁，而静态变频系统是在现代电力电子基础上所应用的一种燃机系统，静态变频系统的应用让燃气轮发电机的各项功能得以更好发挥，且其优势明显，然而，静态变频系统仍然存在着一系列有待解决的问题，诸如控制系统复杂，控制环节繁多等，启动特性是静态变频系统各项环节特点中至关重要的一项，研究启动特性可以更为具体地分析启动过程中各数据值的变化，继而总结规律，加强应用。
关键词：启动特性；燃气轮发电机；静态变频系统
前言
一直以来，随着经济水平的不断发展与社会建设的不断完善，我国对于电力资源的依赖性也与日俱增，尤其在现代化发展进程日益加快的前提背景下，电力资源俨然已经成为了人们日常生活、工作、生产中不可或缺的一部分，且自动化功能亦在不断加强。近年来，燃气轮发电机组在我国逐渐投入使用，并开始迅速发展，作为目前国内应用的十分频繁的发电装置，燃气轮发电机组具有十分明显的优势。为了进一步加强对燃气轮发电机组的可控性，可以应用静态变频系统进行调控。静态变频系统是基于现代电力电子基础上所应用的一种燃机系统，其应用可以更好地处理燃气轮发电机的启动变频等问题，优势十分明显，然而，在应用过程中，也免不了存在一些亟待解决的问题，诸如控制系统较为复杂，控制环节过于繁琐等，作为静态变频系统各项环节中最重要的一项，启动环节具有十分重要的作用，研究启动特性能够更为具体地呈现出启动过程中各数据值的变化，继而起到总结规律，加强应用的作用，因此研究启动特性具有深远的现实意义。
1.静态变频系统的概述
燃气轮发电机是一种以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式发动机，一般情况下是由燃气轮与发电机组成。其工作原理十分简单，具有体积小、重量轻、启动快等一系列明显的优势，因此得到了广泛的应用，在石油开采、交通、化工等领域迅速崛起。静态变频器是一种新近得到广泛应用的基于电力电子技术的电力控制设备。准确来说，变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。这样变频器就可以自如地切换调整电动机电源的电压以及频率，对生产所需的电源能量进行合理地调控，以达到节能、环保等目的。不仅如此，变频器还能起到保护发电机、减少发电机检修环节等重要作用。
2.静态变频系统启动阶段
尽管静态变频系统存在诸多优点，但其在应用过程中也有许多不尽如人意之处，诸如操作步骤较为复杂，一般情况下，静态变频系统启动过程分为四个阶段，即启动升速、吹扫、降速点火、升速自持。
2.1启动升速阶段
启动升速阶段是启动过程中的初始阶段，关系到静态变频系统对燃气发电机组的调控。“发电机作为同步电动机启动加速之前，先由盘车装置将其带动到一定转速，合上SFC静态变频系统输出侧母线隔离开关、SFC隔离变压器高压侧断路器。”[1]接着再利用转子励磁发送晶闸管触发脉冲促使其不断加速。
2.2吹扫阶段
在吹扫阶段“SFC静态变频系统将机组加速到轻吹转速设定值，机组保持在清吹转速14min，清吹结束后，SFC停止输出，机组降速到点火转速。”[2]吹扫阶段是燃机点火前的一个重要环节，其主要目的是防止点火时机组存在杂质继而造成爆燃，损伤机组各零件。只有做好吹扫工作，才能有效地保障静态变频系统与燃气发电机组的寿命，减少各配件的损耗，进而提高经济效益。因此在变频系统的转速不断提高时，务必要做好吹扫工作。
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2.3降速点火阶段
“燃机吹扫阶段完成后，SFC静态变频系统装置降低转速至480r/min配合燃机点火启动，此阶段发电机的电流和电压将为0，转子的转速由900r/min走到480r/min。”[3]在燃机吹扫工作结束后，SFC静态变频系统装置将持续进入减速状态，继而利用减速活动准确无误地实现点火状态。
2.4升速自持阶段
在降速点火阶段完成后，燃机得以成功点火，尽管SFC静态变频系统的输出电流没有发生任何变化，但是燃料的不断注入以及燃机的平稳性不断加强时，发电机组转速会持续升高，此时励磁电流和SFC输出电流一样，降至为零。当机端电压恒定时，励磁电流会发生一定程度的减小。
3.静态变频系统启动特性具体分析
研究静态变频系统的启动特性可以有效掌握到各项数据，继而研究数据之间存在的规律变化。
3.1晶闸管触发角和换相重叠角
在最初阶段，SFC静态变频系统在启动升速阶段会采用脉冲换相法。所谓脉冲换相法，指的是整流器，即CLS将切断主回路的电流，这样晶闸管的全部电流便会被全部切断，一旦调整CLS的触发角，使其从60度变至150度，这时的直流电流将会在短时间内转变为无，SFC在发电机升速时会转入自然换相阶段。在重叠角换相期间，晶闸管会一并接通电流，这时导通的晶闸管会与发电机的绕组之间出现短路电流，这就导致了导通的晶闸管受到了反相施压的作用，继而被切断电流。
根据静态变频系统数据的变化可知触发角α与换相重叠角γ之间存在一定的关系，即当SFC静态变频器保持升速时，电压不断增加，整流器触发器则相对逐渐减小，而与之相应的换相重叠角γ则会不断递增。
3.2励磁电流
励磁电流指的是同步电机转子中流过的电流，在正常运行的状态下，励磁电流是由外部加在在静态变频器的应用过程中，励磁电流会发生三种程度上的变化，首先，当机端电压不断增加时，励磁电流会随着其增长会不断上升。而当机端电压不断上升，而DC电流以及定子电流已经保持恒定时，励磁电流也将不再发生任何变化。“通过励磁电压控制器，启动励磁系统向同步发电机的转子提供励磁电压，从而使同步发电机在两个磁场的相互作用下获得转矩而转动。”[4]
结论
随着我国经济水平与社会建设的迅猛发展，我国对于电能的需求将不断提高，因此，保障电能的安全具有十分重要的现实意义。为了加强对燃气发电机的调控与把握，燃气发电机组中应用静态变频系统将成为必行之势，能够切实提高燃气发电机组的各项优势，确保燃气发电机组不会出现任何故障，进而提高其使用寿命，将经济效益最大化。尽管我国的静态变频系统尚处于不够成熟的阶段，但是相信在电力电子水平的不断发展前提下，静态变频系统将会不断地有所加强，不断地进行完善。研究启动特性对于今后的供电管理工作将具有举足轻重的作用，为电力工作的发展奠定坚实基础。
参考文献：
[1] 王晶晶，侯小龙，丁艳红，王清，张楠.燃气轮发电机静态变频系统启动特性的探讨[J].华北电力技术，2010（01）：13-16.
[2] 魏恒.6F燃气发电机组SFC静态变频器的应用[J].云南电力技术，2013，（05）：57-60.
[3] 范瑾，牛利涛.燃气轮发电机变频启动特点和保护配置分析[J].电力与能源，2012，33（05）：433-436.
[4] 薛辉.变频启动装置在燃气电厂中的应用[J].商品与质量•学术观察，2012（08）：102.
作者简介：
蔚臣臣（1985.8-14），男，新疆克拉玛依人，西安石油大学电子工程学院自动化，本科，单位：新疆油田公司克拉玛依电厂，研究方向：燃气轮机发电机励磁调节器方面。
论文作者:蔚臣臣
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/15
标签：静态论文; 发电机论文; 系统论文; 燃气论文; 电流论文; 机组论文; 阶段论文; 《电力设备》2017年第4期论文;