王蓓蓓

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責任公司 浙江樂清 325600）

低壓穿越技術(shù)在給煤機變頻器中的應用

王蓓蓓

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責任公司 浙江樂清 325600）

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，變頻器在電廠中的應用更加廣泛，在給煤機、空預器、真空皮帶機等多處設(shè)備都有應用，但由于有些時候電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，導致了變頻器在使用中產(chǎn)生了新的問題-欠電壓保護動作、過電壓保護動作等問題。對于空預器、真空皮帶機等設(shè)備的變頻器停運，可在短時間內(nèi)搶起，而給煤機變頻器的故障停運可導致給煤機直接跳閘，給煤機停止運行最終導致鍋爐MFT。

低壓穿越；變頻器；UPS；直流

1 低壓穿越技術(shù)的必要性

目前，火電機組的輔機大量采用了變頻器，而此類變頻器抗低電壓穿越能力差，有的甚至不具備低電壓穿越能力。近年來，我國的一些火電廠陸續(xù)發(fā)生了電力系統(tǒng)故障造成火電機組停機的事件，造成事故的主要原因是電網(wǎng)電壓短時跌落或中斷時，鍋爐給煤機（給粉機）變頻器跳閘退出運行，造成爐膛主燃料切斷而導致停機。汽輪發(fā)電機組輔機這種不具備抗低電壓穿越能力在我國是普遍存在的。

所以，給煤機變頻器合理利用低壓穿越技術(shù)對電廠安全運行具有重大的研究意義。

2 低壓穿越技術(shù)簡介

對于整臺給煤機來說主要分為兩方面電源：控制電源和動力電源。由于給煤機內(nèi)儀表的控制電源取自UPS（220VAC），所以控制電源基本不會出現(xiàn)欠電壓情況。給煤機動力電源取自MCC段380V動力電源。電網(wǎng)短時低電壓情況的發(fā)生對于UPS無任何影響，但是對于MCC段動力電源影響較大。

如何避免380V動力電源欠電壓引起給煤機停、機組跳閘。目前，針對給煤機低電壓跳閘主要有以下幾種解決方法：

（1）用蓄電池電源做為變頻器的備用電源。將給煤機的主、備用電源通過開關(guān)分別接入變頻器交流輸入端和直流母線上，正常工作時兩路電源同時投入，正常工作時交流電源提供變頻器驅(qū)動電機的能量，同時為直流電源的蓄電池充電。一旦交流電源電壓降低或中斷，直流電源蓄電池將會給變頻器直流母線供電，維持變頻器的正常運行，供電時間的長短取決于蓄電池的容量和電機的負載，在變頻器故障或者收到其它相關(guān)保護信號時快速斷開直流電源，確保系統(tǒng)安全可靠運行。

（2）為變頻器接入在線UPS。變頻器的電源采用UPS供電，但采用大型UPS為變頻器供電目前應用不多，動力用UPS電源容量大、轉(zhuǎn)換效率低、投資成本高、維護成本高等缺點。

（3）為給煤機全停設(shè)置一定延時，給煤機變頻器設(shè)置自啟動，在延時時間內(nèi)自啟動成功則認為系統(tǒng)正常，否則給煤機跳閘。延時有兩種增加方法：①在DCS邏輯中增加延時判斷給煤機停運；②在就地設(shè)備中增加延時。這種方式通過FSSS給粉機全停邏輯延時來處理這個矛盾，大都認為：通過延時，會帶來FSSS安全級別降低使用，存在爆爐隱患；沒有延時，因為給粉跳閘引起停爐，給生產(chǎn)帶來巨大經(jīng)濟損失。該種方式暫時不宜用于給煤機變頻器的改造中。

3 低壓穿越技術(shù)在給煤機中的應用

多家電網(wǎng)公司對發(fā)電廠重要運行輔機低電壓穿越能力提出了具體的要求：要求給煤機等重要輔機的變頻拖動系統(tǒng)，在系統(tǒng)電壓跌落至20%且持續(xù)10s的情況下，具備完備可靠的低電壓穿越能力，確保系統(tǒng)故障時發(fā)電機組不因低電壓穿越能力不足而跳閘或出力波動。

（1）給煤機低壓穿越裝置的設(shè)計原理

裝置采用在變頻器直流環(huán)節(jié)配置蓄電池的方法，蓄電池的充電由外置充電器完成，充電器容量根據(jù)蓄電池的容量配置。正常時，設(shè)置蓄電池的浮充電壓低于變頻器整流輸出電壓，蓄電池只作備用；一旦出現(xiàn)交流電壓降低時，直流環(huán)節(jié)電壓降低，蓄電池電壓高于變頻器整流輸出電壓，蓄電池給逆變器供電，最終確保了逆變器工作的連續(xù)和穩(wěn)定（如圖1）。

（2）給煤機低壓穿越裝置的改造

由于蓄電池支撐方案中，為保證蓄電池的壽命，需對蓄電池進行定期的全沖放維護，此維護過程耗時較長。同時，常規(guī)蓄電池方案不具備自檢及故障自診斷功能，應用蓄電池方案時為了達到系統(tǒng)要求的額定直流電壓和電流，會將電池大量的串并聯(lián)，在充放電過程中因為一致性不同會造成電池的不均衡性放大，以及內(nèi)部環(huán)流問題都會加速降低電池的使用壽命，單體電池發(fā)生欠壓或者過壓等故障時都無法上傳故障報警信息，非常不利于現(xiàn)場故障的及時發(fā)現(xiàn)和排查。故目前電廠給煤機采用的都是經(jīng)過全新改造的低壓穿越裝置——用電廠發(fā)電機組保安220V直流系統(tǒng)取代原裝置中的蓄電池組。

圖1

電網(wǎng)電壓正常情況下，變頻器通過原自身交流輸入電能來維持變頻器正常工作，低穿裝置處于旁路待機狀態(tài)，實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)。當電網(wǎng)電壓發(fā)生短時跌落，低電壓穿越裝置DC/DC升壓電路迅速投入運行，將電網(wǎng)跌落后不控整流出來的較低電壓直流電抬升到變頻器額定的穩(wěn)定的直流電壓，為變頻器提供穩(wěn)定的電壓源，保證變頻器及其拖動電機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩不變，進而保障鍋爐及發(fā)電機組的穩(wěn)定運行。待電網(wǎng)電壓恢復之后，低電壓穿越裝置退出到旁路狀態(tài)，變頻器仍然由自身交流通路送電。

4 總結(jié)

電網(wǎng)電壓波動、雷擊、大設(shè)備啟動等原因都會引起電源電壓波動，從而導致給煤機變頻器因交流電源失去而停止工作，鍋爐因給煤機全停引起MFT，造成不必要的經(jīng)濟損失。低壓穿越技術(shù)的應用有效解決了給煤機變頻器電壓穿越能力不足的缺點，無論在經(jīng)濟性還是穩(wěn)定性都取得了重大的突破。

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1004-7344（2016）11-0061-01

2016-3-26