《三代核电新突破!首台主泵变频器国产化改造完成》

  • 来源专题:能源情报网监测服务平台
  • 编译者: 郭楷模
  • 发布时间:2024-09-26
  • 9月24日19时08分,海阳核电2号机组第四次换料大修完成,机组一次并网成功。利用此次大修窗口,山东核电联合上海核工院、国核院、上海能传和中核五公司,完成了国内AP1000机组60Hz可长期满载运行的首台主泵变频器国产化替代改造,进一步提升了AP1000机组运行可靠性与经济性,增强了自主可控能力,对于我国核电技术进步发展具有重要意义,是三代核电技术的一项重要突破。

    为提升三代核电主泵供电可靠性,山东核电联合上海核工院、国核院、上海能传等单位开展主泵变频器国产化研发攻关。2023年6月,首台国产化样机制造完成;同年11月,海阳核电1、2号机组进行“四用一备”改造,每台机组增加一台备用国产化变频器,当任一台变频器发生故障后自动切换至备用变频器运行;2024年5月,国产化变频器通过满载连续运行试验验证,具备长期满载运行条件;本次改造将2号机组一台主泵变频器更换为国产化变频器,同步开展备用变频器回切功能改造,可实现不停堆条件下备用变频器在线回切至主变频器运行,成功打破国外技术壁垒,同时大幅降低了主泵变频器故障导致停机停堆的风险隐患,有效减少了对电网的负荷冲击。

    山东核电组织成立了变更专项组,对每个关键交付节点进行见证和审查,编制了十余份工作报告、施工方案,短短一年半内,完成了从科研设计、样机开发、应用测试、耐久试验、科研阶段验收、备机应用和部分替代七个阶段,期间进行了多次技术革新。HY204大修开始,专项组成员历经20多天的艰苦工作,连续120小时不间断试验,终于将国产变频器安装、调试完毕,顺利通过变频器切换试验验证,各项运行参数正常。

    国产变频器五大突出优势

    性能可靠,国产变频器在性能上不断提升,包括变压器冷却方式、板卡设计等方面,经过严格的质量控制和长时间的运行测试,表现出更高可靠性和稳定性。

    响应迅速,国产变频器之间实现在线互相切换,操作便利,不需停机,切换过程对运行影响变小。

    优化革新,国产变频器针对功率单元短路极端故障开展了专门设计,并经试验验证,确保故障出现后仍可快速旁路。

    自主创新,国产变频器控制系统自主可控,可通过国内试验平台进行故障诊断,从而快速有效地解决问题。

    服务便捷,国产变频器安装、维护相对容易,国内厂商能够迅速、快捷地提供现场技术服务,更加灵活。

    Tips

    主泵变频器是给反应堆冷却剂主泵供电的唯一电源,每台机组配备四台主泵和四台主泵变频器一对一拖动,在主泵供电可靠性提升之前,如果任意一台主泵变频器非预期失效,将会在极短时间内触发反应堆低流量停堆信号,导致非计划停堆。

  • 原文来源:https://www.nengyuanjie.net/article/99293.html
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    • 主泵是核电站最关键的设备之一,被喻为核电站的 “心脏”。记者10月9日从山东核电获悉,海阳核电2号机组10月7日在完成主泵变频器“四用一备”可靠性提升工程试验后达到满功率运行状态,标志着该机组成为国内AP1000首台具备主泵变频器备用切换能力的机组,三代核电主泵供电可靠性取得重大突破,为后续CAP1000主泵供电可靠性提升提供了模版,对保障我国能源安全、提升三代核电国际竞争力具有重要意义。 主泵变频器是三代非能动压水堆核电厂AP1000的关键单点失效电气设备,为主泵提供频率电压变换和限制主泵启动电流等功能,是主泵供电的唯一电源。每台核电机组配备四台主泵和四台主泵变频器,如果任意一台主泵变频器非预期失效,将在极短时间内触发反应堆低流量停堆信号,导致电厂非计划停堆。在我国已投运的三代非能动核电机组中,因变频器故障导致的非计划停堆占比约64%。 本次主泵变频器“四用一备”改造工程,通过增加主泵备用电源的方式来保障主泵运行,即在原有四台进口主泵变频器的基础上,新增一台长期处于热备用状态的国产变频器。该变频器由山东核电联合国内设计院和制造厂家设计研发,具有中国自主知识产权,消除了国外变频器功率单元设计隐患,实现了控制器在线维护及回切功能,各项指标完全满足现场安全运行需求。 同时,经过模拟瞬时故障试验,当四台在用主泵变频器中的任意一台因故障退出运行时,备用变频器自动投入运行,切换过程中一回路流量、主泵的转速、电压、电流等均全部正常,四次切换试验均一次成功。经专项组对主泵变频器“四用一备”改造工作的全面试验验证,试验结果均符合设计要求,标志着主泵变频器“四用一备”改造工程的设计理念正式从工程蓝图走向实际应用。 在此次攻关任务中,山东核电采用“产学研用联合、多专业协同”的创新模式,在产品研发、样机研制、单体试验、联合调试等方面展开科技攻关。研发出在热备状态切换的拓扑路线图,提出全新超快切换方案;通过系统分析性能测试,实现样机功能与电厂实际应用匹配,增加灵敏度和使用寿命;进行变频器切换瞬态载荷分析对比,验证对主泵机组的冲击满足规范的要求等。
  • 《从化工到储能,施耐德电气ATV1200C-S中压变频器释放三大应用价值》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
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    • 在工业领域,“安全、稳定、高效生产”始终是企业的核心诉求。不同行业在转型升级过程中,对工业生产装置及设备的要求各有侧重。例如,油气化工行业在追求能源高效利用的同时,尤为注重大型装置生产运行的长期稳定性和安全性。冶金、矿业作为典型的高耗能行业,在推进节能减排降耗的基础上,亟需能够带来更高产能及运营效率的工业设备。市政行业关乎民生,确保设施安全、持续提升工程质量和韧性,并减少额外投资成本,成为企业对工业设备的共同期待。而在蓬勃发展的储能行业,除了设备自身性能,高海拔等极端工况环境还对其可靠性提出了更为严苛的要求。 在此背景下,中压变频器作为广泛用于驱动和控制大型设备的电能控制装置,在可靠性、灵活性和智能化等维度不断“磨炼内功”,提升“全行业能力”,从而更好地满足企业多元化需求。 施耐德电气立足油气化工、矿业、冶金、市政、储能等行业对高端中压变频控制的应用要求,在原有Altivar 1200C系列产品的基础上,创新打造了全新一代Altivar 1200C-S中压变频器。该产品具备全要素的可靠性升级、全尺寸的优化设计以及智能化应用,能够带来可靠升级、灵活易用和智能增效三大价值,赋能企业持续创造收益。 一方面,ATV1200C-S中压变频器通过采用更先进的驱动控制技术和电力电子器件,实现了可靠性的升级,能够有效提升设备运行的稳定性。具体来说,其标准功率单元采用新一代IGBT模块封装技术(内置测温模块),80A及以下设备集成了“整流桥+逆变桥”一体式结构,并采用长寿命金属薄膜电容,保障电路安全;依托高集成度PCBA设计,整体电气可靠性更高。此外,固封浇注式电压检测器件、陶瓷/环氧封装旁路接触器的应用,赋予其更高的绝缘强度和更强的环境适应性,满足更多工业环境的需求。可配置功率单元旁路、系统旁路、高低电压穿越等功能以及双机热备等方案,使设备更具可用性,有效减少非计划停机损失。 另一方面,得益于全新一代电力电子器件及创新的结构设计,ATV1200C-S中压变频器更加紧凑灵活,整机占地面积可节省25%~50%,帮助企业提高空间利用率,避免额外的厂房投资。其小功率型号设备(10kV/2500kW、6kV/1600kW及以下)采用一体式机柜,可内置手动旁路系统,缩短现场安装及接线时间;功率单元采用人体工学设计,便于人员操作及维护。 与此同时,依托智能化应用覆盖设备状态监测、诊断及运维全周期,ATV1200C-S中压变频器支持故障录波、直流母线电压及功率单元温度实时显示、环境监测及自动调节等功能,并提供数字化设备管理平台。这有助于操作人员实时掌控设备健康状态,及时更新维护计划,在降低设备非计划停机损失的同时,最大化保障生产连续性。 化工行业:实现可靠性与灵活性的双重支撑 油气化工行业作为一个传统却又不断发展和创新的基础性行业,始终在大型装置运行上追求“安稳常满优”的极致目标,对相关配套工业设备的可靠性要求极为严格。随着产业升级改造的深入推进,电驱逐渐成为主流,如何应对电机启动时的扰动,如何在极端条件下保障系统“零中断”稳定运行,已成为化工企业面临的新痛点。在这方面,施耐德电气ATV1200C-S中压变频器凭借全要素的可靠性升级和全尺寸的优化设计,正在各大化工项目中发挥重要作用,为企业提供可靠性和灵活性的双重支撑。 在甘肃某年产量75万吨/的天然气液化项目中,LNG液化工艺段的关键负载是混合冷剂压缩机(MRC)。该设备电机功率高达14500kW,传统启动方式面临电网扰动大、年运行时间短的严峻挑战。为确保混合冷剂压缩机的平稳启动,延长设备寿命,并保障LNG液化工艺的稳定运行,项目采用了变频软起方案,并配置了1台施耐德电气ATV1200C-S中压变频器作为变频软起装置。 该系统集成了激磁涌流抑制柜,有效将网侧上电涌流控制在≤1.2×In的范围内。同时,凭借先进的矢量控制算法,系统能够提供低速高启动转矩,并控制电机的启动电流,确保其不超过电机额定电流。此外,该方案还具备120%过载1分钟/10分钟的高过载能力,采用直流母线金属薄膜电容设计,不仅提供了充足的储备功率,而且确保了长期存放无电容失效风险。这些特性保障了设备的每次启动都能顺利完成,为项目的稳定运行奠定了坚实基础。 在陕西某油田的天然气综合利用项目中,施耐德电气ATV1200C-S中压变频器为行业降本增效树立了新的标杆。针对乙烷回收工艺段冷剂压缩机的特殊需求,项目团队设计了一套兼顾投资成本与高可靠性的解决方案。该方案选用2台10000kW ATV1200C-S中压变频器进行双机并联,驱动15000kW电机。通过搭配模块单元旁路功能、激磁涌流抑制柜及同步投切柜等整套产品,实现了稳定可靠的双机并联运行。同时单机可承担66%负载,在其中1台发生故障时仍可将电机无扰切换至工频运行,保障生产“零中断”,为行业未来发展提供了有益的借鉴与参考。 储能行业:带来可靠性与智能化的叠加效益 光热储能作为新兴产业正迎来前所未有的发展机遇,光热储能项目如雨后春笋般涌现。由于行业特殊性,这些项目多位于光热资源丰富的荒原戈壁或高海拔地区,常年面临高低温、气候多变等复杂且严苛的环境挑战。这不仅要求现场设备具备过硬的可靠性,还需支持远程监控、状态监测等智能化运维功能,以提供多重保障。在这方面,施耐德电气ATV1200C-S中压变频器凭借其卓越的可靠性和智能化应用,正成为众多能源项目的“得力帮手”。 例如,位于“世界屋脊”的某源网荷储一体化综合能源站,是全球首个建设在海拔4500米、电网末端地区,且以槽式光热电站为主电源进行清洁能源孤网运行的项目。从电站建设到运行,该项目都需要突破工况极限,尤其是应用于导热油主泵、电动给水泵、冷盐泵、热盐泵、镜场循环泵等负载的变频设备,更需要具备强悍的可靠性能。针对这些严苛挑战,施耐德电气对ATV1200C-S中压变频器的每个细节都进行了精心处理。通过部件特殊选型和结构定制化设计,施耐德电气确保设备即使在高海拔环境下也能“稳如磐石”。此外,施耐德电气还严格按照高海拔特殊测试标准进行了出厂测试,并通过提供快速专业的全生命周期服务,助力项目稳定连续运行。 在某国家重点百兆瓦光热项目中,ATV1200C-S中压变频器同样不负众望,为企业带来了实实在在的效益保障。作为国家级重点项目,该项目在热熔盐泵、电动给水泵、低温熔盐泵等负载方面,对变频设备的选型、配置及整体可靠性提出了极高要求。施耐德电气ATV1200C-S中压变频器为其配置了带隔离的一拖一自动旁路柜,并采用双路AC220V控制电源、不间断电源等配套部件,增强了设备的整体可靠性,为项目的稳定运行提供了“坚不可摧”的保障。 当下,除了过硬的可靠性,行业对变频设备的智能化运维能力也提出了更高要求。在位于海拔3000米的某50兆瓦塔式熔盐光热发电项目中,由于现场工况复杂,企业需要对设备进行24小时实时监控。施耐德电气ATV1200C-S中压变频器凭借其全要素的可靠性设计优势和配套的原装自动旁路柜,满足了项目在可靠运行方面的关键诉求。同时,通过配置施耐德电气数字化变频顾问产品,结合变频器输出的动态监测,智能化赋能设备运行,为项目带来了“智稳双全”的运行效益。 一直以来,行业的发展与变革从未止步。从油气化工、矿业、冶金等传统行业,到关乎民生的市政行业,再到如今蓬勃发展的储能行业,乃至更广泛的应用领域,都对变频器等工业设备提出了新的需求。唯有紧跟时代步伐,企业才能实现可持续的价值创造。施耐德电气ATV1200C-S中压变频器凭借一系列丰富且鲜活的行业应用实例,彰显了其助力企业提质增效与节能降本的关键价值。 未来,施耐德电气将以更多像ATV1200C-S中压变频器这样的创新产品为支点,通过“连点成面”,打造出更加可靠、灵活、智能、绿色的工业自动化解决方案,为各行业的高质量发展持续注入澎湃动力。