康尚英

（大唐景泰發(fā)電廠，甘肅 白銀 730408）

0 引言

大容量變頻調(diào)速裝置具有良好的控制特性和顯著的節(jié)能效果，在火力發(fā)電廠重要輔機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。但是，在變頻器的應(yīng)用過程中，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和工作原理，給安全可靠的運(yùn)行帶來新的問題。

1 變頻器結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 變頻器單元的結(jié)構(gòu)

功率單元主要由輸入熔斷器、三相全橋整流器、濾波電容器組、IGBT逆變橋、直流母線和旁通回路構(gòu)成［1］。單元結(jié)構(gòu)如圖1所示。在模塊內(nèi)部取消了充電部分，而對(duì)于電壓源式變頻器，上電瞬間濾波電容處于短路狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)、單元整流器件、電解電容器均產(chǎn)生較大的沖擊電流，這就是變頻器不能直接上高壓的問題所在。

1.2 獨(dú)特的外置單元充電回路

具有軟充電功能的DHVECTOL-DI變頻器有其顯著優(yōu)點(diǎn)：1）避免較大充電電流，解決了高壓變頻器因合通、分?jǐn)喔邏浩陂g產(chǎn)生的操作過電壓及涌流，對(duì)整流橋、電解電容器的沖擊，有效降低了器件的損壞率；2）對(duì)系統(tǒng)母線也避免變頻上電時(shí)變壓器勵(lì)磁涌流與充電電流同時(shí)導(dǎo)致進(jìn)線電流過大，超過原開關(guān)工頻運(yùn)行配置的電動(dòng)機(jī)保護(hù)速斷保護(hù)的誤動(dòng)，從而避免更改整定值或保護(hù)切換、加裝保護(hù)裝置；3）減少器件，減少故障點(diǎn)。DHVECTOL-DI變頻器采用的是集中軟充電方式，設(shè)計(jì)圖2所示的外置充電回路。在移相變壓器上增設(shè)一組380 V輔助繞組，用作充電（高壓未合時(shí)）和風(fēng)機(jī)供電電源（高壓已合時(shí)），且在變頻器控制中已經(jīng)考慮到了如果功率單元充電不成功，高壓不能自動(dòng)合閘的邏輯。

圖1 變頻器單元結(jié)構(gòu)

圖2 變頻充電回路示意圖

2 DHVECTOL-DI系列變頻器啟動(dòng)操作中存在的問題

“一拖一”變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖3。變頻啟動(dòng)時(shí)先將QS1合通，QS2置為變頻狀態(tài)，再由控制室或者DCS發(fā)“充電”指令，變頻器由圖2所示的外接充電電源—充電電阻—變頻變壓三次—給變頻變壓器二次的模塊充電，充電完成后由變頻器自動(dòng)發(fā)出投入高壓指令，合QF1開關(guān)。雖然DHVECTOL-DI變頻器操作手冊(cè)中對(duì)這一程序有嚴(yán)格的規(guī)定，但由于誤操作或其他原因造成的未充電先合高壓開關(guān)的事難免發(fā)生。由于模塊內(nèi)部沒有充電部分，使模塊受大電流沖擊，導(dǎo)致模塊輕則一次熔斷器熔斷，致使變頻模塊無法投入運(yùn)行；重則模塊大面積爆炸的嚴(yán)重事故。

圖3 變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

大唐景泰發(fā)電廠變頻啟動(dòng)時(shí)由于運(yùn)行人員誤操作，模塊未充電直接合高壓開關(guān)引起兩個(gè)變頻器共89個(gè)一次保險(xiǎn)同時(shí)熔斷的嚴(yán)重事故，后經(jīng)技術(shù)人員討論研究、與廠家、及兄弟單位應(yīng)用中的技術(shù)交流，采取圖4所示的硬接線閉鎖。即在工頻運(yùn)行情況下允許DCS操作合高壓開關(guān)；在變頻運(yùn)行情況下閉鎖DCS操作合高壓開關(guān)，只能通過變頻模塊充電完成后自動(dòng)去合高壓開關(guān)。這樣有效的防止變頻啟動(dòng)中存在的未充電誤上高壓損壞模塊的事故。

圖4 高壓開關(guān)合閘閉鎖接線圖

3 停電檢修或事故處理中存在的問題

外置充電電源給具有低壓整機(jī)調(diào)試功能的DHVECTOL-DI變頻器提供了調(diào)試便利，可以在高壓停電或工頻旁通運(yùn)行情況下對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)試或排除故障，而一般變頻器需用戶多次上下高壓才能做到，很多現(xiàn)場(chǎng)管理嚴(yán)格的用戶對(duì)于上下高壓有著嚴(yán)格的規(guī)定及監(jiān)督措施，因而造成調(diào)試時(shí)工作效率低排除故障時(shí)間長(zhǎng)等問題。但正是因?yàn)檫@一優(yōu)點(diǎn)，對(duì)停電檢修一次設(shè)備的工作人員帶來潛在的危險(xiǎn)。一次設(shè)備檢修人員的工作范圍包括變頻變壓器和變壓器一次至開關(guān)的電纜。二次工作人員要想帶模塊整機(jī)檢查或調(diào)試時(shí)，由圖2充電回路能看出，充電電源經(jīng)變壓器二次給模塊充電的同時(shí)，變壓器一次也將變換出近似6 kV的高壓電，假如變頻變壓器一次的電纜連接未斷開時(shí)，電纜上也會(huì)有高壓電。

《電業(yè)安全規(guī)程》第68條規(guī)定“將檢修設(shè)備停電，必須把各方面的電源完全斷開，防止向停電檢修設(shè)備反充電”。如果一次設(shè)備的停電檢修安全措施還和工頻時(shí)一樣僅斷開6 kV用戶開關(guān)，此時(shí)無法防止通過充電電源突然來電的人身傷害危險(xiǎn)。

為保證人身安全，在變頻變壓器一次至開關(guān)的電纜上工作的安全措施中，除按工頻檢修工作斷開6 kV用戶開關(guān)外，還應(yīng)斷開DHVECTOL-DI變頻器裝置的外接380 V充電電源，這樣才能有效防止一、二次設(shè)備交叉作業(yè)中出現(xiàn)的經(jīng)充電電源給檢修中一次設(shè)備反充電傷及人身的這一隱患。

4 DHVECTOL-DI系列變頻器在運(yùn)行中繼電保護(hù)范圍問題

高壓變頻裝置的使用后，由于變頻器輸入輸出側(cè)的頻率發(fā)生變化，而6 kV電動(dòng)機(jī)開關(guān)的保護(hù)是反映工頻50 Hz電流模擬量的保護(hù)裝置，由此帶來的應(yīng)用高壓變頻后繼電保護(hù)范圍問題不得不重視。

在工頻運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)及出線電纜的保護(hù)由6 kV電動(dòng)機(jī)開關(guān)的保護(hù)裝置來實(shí)現(xiàn)；在變頻運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)作為高壓變頻器的負(fù)荷與廠用母線隔離，電動(dòng)機(jī)及出線電纜的保護(hù)轉(zhuǎn)由高壓變頻系統(tǒng)控制器實(shí)現(xiàn)［2］；如果一個(gè)相間或相地短路發(fā)生在變頻器輸出端口到電動(dòng)機(jī)之間的任何位置，變頻器會(huì)非?？斓貦z測(cè)出電流過載并關(guān)斷逆變橋，短路電流在幾毫秒內(nèi)被中止。由于這個(gè)短暫的短路電流通常由整流回路的濾波電容提供，電源和6 kV電動(dòng)機(jī)開關(guān)的保護(hù)裝置幾乎感受不到故障。由此6 kV電動(dòng)機(jī)開關(guān)的保護(hù)范圍發(fā)生了變化。變頻運(yùn)行中6 kV電動(dòng)機(jī)開關(guān)的保護(hù)裝置的保護(hù)范圍為變頻變高壓側(cè)繞組及進(jìn)線電纜。

特別是使用了變頻器的電動(dòng)機(jī)的差動(dòng)保護(hù)，由于變頻器的輸入、輸出電流的頻率和相位上沒有必然的聯(lián)系。如果CT位置不移位，那么差動(dòng)保護(hù)一側(cè)采集的是工頻電流，一側(cè)采集的是變頻后的電流，兩側(cè)連頻率都不一致，在某一時(shí)刻總會(huì)出現(xiàn)差流，差動(dòng)保護(hù)不能正常使用了［3］。所以變頻器不應(yīng)納入差動(dòng)保護(hù)的范圍。

以上保護(hù)范圍發(fā)生變化的問題應(yīng)引起運(yùn)行、維護(hù)人員的注意。清楚繼電保護(hù)的保護(hù)范圍，才能在保護(hù)動(dòng)作跳閘和變頻重故障停機(jī)時(shí)，根據(jù)保護(hù)的動(dòng)作情況和變頻故障信息正確判斷出故障設(shè)備，從而采取相應(yīng)的檢查手段，才能快速、有效的消除故障。

5 結(jié)束語

高壓變頻器在發(fā)電廠中的應(yīng)用已逐步推廣，運(yùn)行、維護(hù)技術(shù)人員在積極采用這一先進(jìn)節(jié)能設(shè)備的同時(shí)，一定要關(guān)注變頻應(yīng)用帶來的新的安全問題，使高壓變頻器在電廠中安全可靠的運(yùn)行，發(fā)揮其巨大的節(jié)能效果。