閆迎

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

火電廠輔機變頻器運行事故分析

閆迎

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

介紹幾例火電廠輔機變頻器故障事故，從多個角度對變頻器事故原因進(jìn)行分析，指出變頻器采購驗收不嚴(yán)、安裝質(zhì)量差、參數(shù)和邏輯設(shè)置不合理、檢修維護(hù)不到位、事故預(yù)案不完善等因素是導(dǎo)致變頻器事故發(fā)生的主要原因，并提出了預(yù)防變頻器事故的可行性方法。

火電廠；輔機；變頻器；故障分析；預(yù)控措施

變頻器作為火電廠重要設(shè)備，對改善電廠輔機的調(diào)控性能、降低廠用耗電率發(fā)揮了重要作用。但是運行中的變頻器發(fā)生故障或損壞時，會導(dǎo)致輔機設(shè)備運行異常，造成機組功率波動甚至停機脫網(wǎng)，因此對輔機變頻器的安全運行應(yīng)高度重視〔1〕。

1 變頻器運行典型事故介紹

2011—2014年間，湖南省共發(fā)生5起變頻器運行事故，直接影響到火電機組的安全運行。

1)2011年8月15日，A電廠1號機某引風(fēng)機變頻器功率元件引線連接螺栓松動脫落，運行中該連接處過熱燒斷，變頻器功率單元斷電跳閘，機組最終降負(fù)荷運行。

2)2012年12月1日，B電廠2號機某引風(fēng)機變頻器供電引線線鼻壓接處高溫熔斷，導(dǎo)致變頻器斷電跳閘，機組降負(fù)荷運行。

3)2013年6月18日，C電廠3號機某引風(fēng)機變頻器小室內(nèi)冷卻空調(diào)故障停機，室內(nèi)溫度過高引發(fā)變頻器超高溫保護(hù)動作跳閘，機組降負(fù)荷運行。

4)2013年8月3日，D電廠某6 kV母線電壓跌落，造成該段某引風(fēng)機變頻器瞬停重啟，重啟過程中該變頻器出力減小造成同機組另一臺引風(fēng)機負(fù)荷增大，其配套變頻器功率單元在持續(xù)大電流后報“單元高溫警告”并跳閘，機組脫網(wǎng)。

5)2014年7月2日，E電廠1號機某凝泵變頻器突報故障停機，變頻器在切工頻供電過程中備用開關(guān)拒動，工頻備用凝泵未能正常啟動，機組被迫降負(fù)荷脫網(wǎng)。

2 變頻器運行事故原因分析

事故現(xiàn)場調(diào)查情況以及湖南省內(nèi)多數(shù)變頻器的應(yīng)用現(xiàn)狀分析表明，導(dǎo)致變頻器事故頻發(fā)的原因很多，但最根本的原因主要在于各電廠在變頻器的安裝、使用和維護(hù)等方面未嚴(yán)格遵循并落實國家相關(guān)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)和反事故預(yù)防措施的規(guī)定〔2－3〕。

2.1 未按規(guī)定要求開展產(chǎn)品采購或入廠檢驗

目前國內(nèi)變頻器系列繁多，質(zhì)量參差不齊，某些電廠在變頻器的采購過程中為了降低成本，優(yōu)先選用一些品牌一般、小廠生產(chǎn)、價格便宜的產(chǎn)品，或者在產(chǎn)品入廠驗收中為了縮短流程，隨意選取個別產(chǎn)品進(jìn)行抽樣替代，檢查項目上也只是以目檢包裝是否良好，配件是否齊全為主，忽視了變頻器內(nèi)部元器件檢查、性能參數(shù)測試等重要環(huán)節(jié)，使得某些質(zhì)量較差的變頻器混入電廠使用，為設(shè)備后續(xù)故障埋下了隱患。據(jù)統(tǒng)計，某些型號變頻器在運行中故障率高達(dá)40%以上，經(jīng)解體檢查，發(fā)現(xiàn)故障主要由產(chǎn)品質(zhì)量原因引起。

2.2 設(shè)備安裝質(zhì)量不滿足技術(shù)條件要求

變頻器作為一種電力元器件的集合體，對環(huán)境溫濕度、空氣粉塵、周圍振動、弱電屏蔽、外接輔件等內(nèi)容都有著嚴(yán)格的技術(shù)要求，如環(huán)境溫濕度不超過40℃/80%RH，空氣中無粉塵顆粒和腐蝕氣體，設(shè)備周圍無振動源，控制電纜屏蔽層要單端接地且配備單獨接地極，變頻器輸出側(cè)不得裝有電容器、電涌抑制器和電磁繼電器，等等。但是某些電廠在變頻器的安裝過程中并未嚴(yán)格遵循這些規(guī)定，突出表現(xiàn)在安裝區(qū)域隨意選擇，安裝環(huán)境臟亂差嚴(yán)重，強弱電電纜混合布置，輸出亂接保護(hù)器件，使變頻器在運行過程中過熱保護(hù)報警、內(nèi)部器件燒毀、控制系統(tǒng)紊亂、元器件松動脫落等安裝遺留問題頻繁出現(xiàn)，此類問題占到變頻器所有缺陷問題的50%以上，成為影響變頻器安全運行的最主要原因。

2.3 參數(shù)和保護(hù)設(shè)置不滿足設(shè)備應(yīng)用要求

為保證變頻器在運行中能夠達(dá)到最佳性能，各應(yīng)用電廠需要根據(jù)輔機負(fù)載的實際情況對變頻器的運行參數(shù)、保護(hù)定值、邏輯配合等進(jìn)行具體設(shè)置〔4－5〕。但在變頻器的實際使用過程中，由于某些電廠對各部分參量了解不清，或者缺乏使用經(jīng)驗等原因，致使各廠在變頻器參數(shù)和保護(hù)設(shè)置方面存在一些共性問題:一是參量配置不完善；二是定值設(shè)置不正確；三是運行參數(shù)和保護(hù)參數(shù)混淆替代使用；四是保護(hù)邏輯配合有誤。這些問題的存在直接影響到變頻器的運行可靠性，例如，某些變頻器加速時間設(shè)置過短，當(dāng)機組負(fù)荷大幅變動時過流保護(hù)易報警動作；某些變頻器載波頻率設(shè)置過高易造成變頻器振動過大；某些變頻器在保護(hù)邏輯設(shè)置上采用 “取單一”而非 “取多量” 方式，某一參數(shù)輕微波動易造成保護(hù)動作。

2.4 定期檢修和維護(hù)工作開展滯后

由于變頻器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拆裝困難等原因，長期以來大部分電廠在變頻器的深度檢修和維護(hù)方面一直沒有開展有效工作，日常管理主要以一些簡單的衛(wèi)生清理為主，年度檢修也主要是對供電開關(guān)、移相變壓器等簡單附件進(jìn)行檢查，而對變頻器故障程度最高的功率單元、控制系統(tǒng)等本體結(jié)構(gòu)則不知如何去修，甚至不想去修，致使電廠對這部分設(shè)備模塊的真實狀態(tài)缺乏清晰的認(rèn)識，無法及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患，造成變頻器帶病運行，事故高發(fā)。

2.5 日常運行缺乏事故預(yù)防措施

變頻器的故障停機不可避免，為保證輔機設(shè)備及發(fā)電機組的正常工作，變頻器的事故預(yù)防措施必不可少。例如，通過設(shè)置工頻替代旁路，當(dāng)變頻器發(fā)生重大故障時將輔機從變頻切換至工頻運行；增添變頻器低電壓穿越裝置，當(dāng)設(shè)備供電電壓降低時確保變頻器不會低壓保護(hù)動作停機。但是某些電廠在變頻器的日常運行中忽視了這些事故預(yù)防措施的重要性，一直未采取相應(yīng)的預(yù)案，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障或受到外部干擾時，輔機設(shè)備只能停機，繼而影響發(fā)電機組的正常運行〔6〕。

3 防止變頻器事故的應(yīng)對策略

事故原因分析可知，火電廠輔機變頻器運行事故涵蓋了其驗收、安裝、使用、維護(hù)、檢修等多個方面。因此，為了杜絕變頻器事故的再次發(fā)生，這次提出一些防止變頻器事故的全方位策略。

1)嚴(yán)控產(chǎn)品質(zhì)量和入廠把關(guān)。電廠在變頻器采購過程中，應(yīng)綜合考慮設(shè)備各方面的參數(shù)，優(yōu)先選擇一些知名度較高、產(chǎn)品質(zhì)量過硬、后續(xù)服務(wù)較好的廠家產(chǎn)品。在入廠驗收時要嚴(yán)格遵循相應(yīng)技術(shù)規(guī)程或規(guī)范的要求，制定嚴(yán)格的驗收程序，對檢查項目、檢查方法、判斷依據(jù)等內(nèi)容作出明確說明，杜絕殘品次品入廠使用。

2)深化變頻器的專項技術(shù)管理。各電廠要盡快建立設(shè)備專項管理制度，加強專業(yè)人員培訓(xùn)，安排專人對變頻器的運行維護(hù)全面負(fù)責(zé)，完善變頻器巡檢、消缺和檢修制度，對各類設(shè)備隱患做到及時發(fā)現(xiàn)、及時處理，同時加強變頻器技術(shù)臺賬、歷史缺陷分析、大修技改等資料的整理，加強經(jīng)驗積累和總結(jié)。

3)開展變頻器的隱患排查和綜合治理。引發(fā)變頻器事故的原因，很多是在變頻器設(shè)計、安裝等方面遺留的問題。針對此種現(xiàn)狀，要做好變頻器的隱患排查工作，重點關(guān)注變頻器的工作環(huán)境、安裝質(zhì)量、參數(shù)設(shè)置、保護(hù)邏輯等是否滿足現(xiàn)場運行的需求，對于不滿足要求的要及時消缺處理，提高設(shè)備運行可靠性。

4 結(jié)論

通過對湖南省幾例火電廠變頻器事故的介紹，分析指出變頻器采購驗收不嚴(yán)、安裝不符要求、參數(shù)設(shè)置不合理、檢修維護(hù)不到位、運行缺乏預(yù)案是導(dǎo)致變頻器事故高發(fā)的主要原因。針對這些原因，從產(chǎn)品選型驗收、技術(shù)管理、隱患治理等方面給出有效的控制策略，保證變頻器更好地為發(fā)電機組的安全、穩(wěn)定運行發(fā)揮作用。

〔1〕侯庭廷.變頻器技術(shù)在火電廠節(jié)能中的應(yīng)用 〔J〕.華東科技(學(xué)術(shù)版)，2012(70):392-392.

〔2〕龔鍵，陳俊梅，張平軍.高壓變頻器在火電生產(chǎn)中的運維〔J〕.電工技術(shù)，2015(4):38-39.

〔3〕楊小言.變頻器在火電廠的應(yīng)用問題與實踐 〔J〕.江西電力，2009，33(3):6-8.

〔4〕唐紅鍵，譚茂強.大容量高壓電動機變頻器繼電保護(hù)對策探討〔J〕.電力建設(shè)，2010，31(5):81-85.

〔5〕姚遠(yuǎn)，陸鑫.高壓變頻器在大型火電廠輔機應(yīng)用的可靠性分析及控制優(yōu)化探討 〔J〕.甘肅電力技術(shù)，2014(1):23-25.

〔6〕姜茹，李廣正.火電廠高壓變頻器設(shè)計分析及應(yīng)用研究 〔J〕.電工技術(shù)，2013(6):30-32.

Analysis of auxiliary converter accidents in thermal power plant

YAN Ying

(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

Based on the simple introductions of some auxiliary converters for thermal power generating units in Hunan province，the possible causes are discussed form different aspects.And it is concluded that unreasonable procurement and acceptance，wrong fixing mode，bad parameter settings，deficient repair and maintenance，imperfect construction design are the major causes for the converter accidents.Moreover，the corresponding countermeasures against the converter accidents are given.

thermal power plant；auxiliary motors；converter；accidents analysis；pre－control measure

TM621.71

B

1008－0198(2016)06－0054－02

10.3969/j.issn.1008－0198.2016.06.015

2016－03－16 改回日期:2016－04－26