牛火平

摘 要：針對6 kV電機在燃?xì)廨啓C電廠運行中的重要程度，研究了一拖二的高壓變頻器切換方式，采用同步投切和“飛車”切換的方法和步驟。相對于傳統(tǒng)切換方式，新的切換方式不僅簡單、方便、節(jié)電，而且能防止誤操作。

關(guān)鍵詞：變頻器；同步投切；“飛車”切換；誤操作

中圖分類號：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.076

中海油珠海天然氣發(fā)電有限公司一期建有2套460 MW的M701F4雙軸聯(lián)合循環(huán)機組，每套機組包括1臺低NOx燃?xì)廨啓C、1臺燃機發(fā)電機、1臺蒸汽輪機、1臺汽機發(fā)電機和1臺無補燃三壓再熱型余熱鍋爐及其相關(guān)的輔助設(shè)備。

隨著低碳經(jīng)濟和節(jié)能意識的深入，為了提高機組的運行效率，改善電機的運行性能，降低廠用電率，機組在招投標(biāo)時，6 kV高壓給水泵、閉式水泵和凝結(jié)水泵選用施耐德生產(chǎn)的ATV1200系列的變頻器。該變頻器采用“一拖二”的運行方式，即2臺泵共用1個變頻器。定期切換制度是運行“兩票三制中”的一項重要制度。對于長期變頻運行的機組，特別是供熱機組，采用傳統(tǒng)的變頻器切換方式，2臺泵將分別啟動2次，不僅切換時間長，而且對6 kV電機的損傷大，還可能發(fā)生誤操作。同步投切和“飛車”啟動在變頻器的啟動中已有應(yīng)用，但是，2種方式在變頻器的切換中基本未被采用。本文所述內(nèi)容可以在一定程度上彌補變頻器切換的不足，它將在電廠運行中得到廣泛的應(yīng)用。

1 變頻器的組成和電氣閉鎖

對于一拖二的變頻器，一般結(jié)構(gòu)包括6 kV工頻和變頻共用開關(guān)QF1、QF2，變頻器進線接觸器KM41和KM51，變頻器出線接觸器KM42和KM52，工頻接觸器KM43和KM53，電

抗器和電抗器旁路接觸器QF0，如圖1所示。

泵運行時，有工頻運行、變頻運行和工頻備用3種狀態(tài)，圖1以A泵工頻或變頻運行，B泵工頻備用為例，其中，QF1為A泵6 kV開關(guān)，QF2為B泵6 kV開關(guān)。具體情況如下：①A泵工頻運行，KM43在合位，QF1在合位，KM41和KM42在分位；②A泵變頻運行，KM41、KM42和QF1在合位，KM43

在分位；③B泵工頻備用，KM51、KM52和QF2在分位，KM53在合位。

為了避免變頻器開關(guān)、接觸器之間誤操作，變頻器設(shè)置了電氣閉鎖，主要有以下3種：①KM41（KM51）和KM43（KM53）閉鎖。高壓給水泵變頻切換采用同步投切為工頻，當(dāng)KM41（KM51）在合閘位時，KM43（KM53）可以合閘，但是，當(dāng)KM43（KM53）在合閘位時，KM41（KM51）不能合閘。凝結(jié)水泵和閉式水泵變頻切換采用“飛車”切換的方式，當(dāng)KM41（KM51）在合閘位時，KM43（KM53）不能合閘，同理，當(dāng)KM43（KM53）在合閘位時，KM41（KM51）不能合閘。②KM41和KM51閉鎖。當(dāng)KM41在合閘位時，KM51不能合閘，保證只有一臺變頻器運行。③KM41（KM51）和KM42（KM52）閉鎖。KM42（KM52）只有在QF1和KM41（KM51）在合閘位置，變頻器帶電處于待機狀態(tài)下，才允許合KM42（KM52）。這樣做主要是防止在切泵的過程中電機的殘壓對變頻器反送電。

2 同步投切

變頻器同步投切是指變頻器變頻與工頻之間無擾的切換方式，利用鎖頻鎖相技術(shù)，使變頻器輸出電壓的頻率、幅值和相位與工頻電壓的頻率、幅值和相位保持一致，讓負(fù)載從變頻平穩(wěn)切換到工頻，防止因變頻器輸出電壓與工頻電壓之間存在相位差而產(chǎn)生沖擊電流，損壞設(shè)備，要在工作中真正實現(xiàn)不停電切換。

同步投切的關(guān)鍵技術(shù)是變頻器中含有1臺電抗器和1臺真空接觸器，當(dāng)進行同步切換時，需將電抗器接入運行，電抗器起到抑制涌流的作用，使電流不會突變。同步投切包括變頻投工頻和工頻投變頻2種。

變頻投工頻是指原先負(fù)載處于變頻運行方式，變頻器收到同步投切指令后，將變頻器的頻率升至工頻，變頻器輸出通過電抗器后鎖定工頻的電壓、幅值和相位，然后將工頻輸出開關(guān)合閘，變頻器和工頻并列運行向負(fù)載供電，再將負(fù)載從變頻器轉(zhuǎn)移至工頻運行后，斷開負(fù)載的變頻開關(guān)，負(fù)載完全工頻運行。

工頻投變頻是指原先負(fù)載處于工頻運行方式，變頻器收到同步投切指令后，將變頻器的頻率升至工頻后，鎖定電網(wǎng)電壓、幅值和相位，然后將變頻器輸出通過電抗器與工頻并列運行向負(fù)載供電，再將負(fù)載從工頻轉(zhuǎn)移至變頻運行，斷開負(fù)載的工頻電源，使負(fù)載完全變頻運行。

某燃機電廠高壓給水泵主要供高壓汽包水位、燃機TCA冷卻水和高壓過熱器減溫水。在機組運行期間，任意一路發(fā)生故障，都會引起進組跳閘，所以，給水泵的切換必須采用無擾切換，以保障機組的安全運行。在同步投切時，可采用變頻投工頻的方式。下面，以A泵變頻器切換至B泵變頻器為例加以說明：①檢查電抗器刀閘QF0在分閘位；②將高壓汽包水位控制方式由變頻控制水位切換至給水調(diào)節(jié)閥控制水位；③將變頻運行A泵的頻率升至50 Hz，完成鎖頻鎖相功能，自動合KM43，A泵工頻和變頻共同運行；④自動停A泵變頻器，分KM42和KM41，A泵工頻運行；⑤B泵退出備用，自動分KM53；⑥變頻啟動B泵，自動合KM51，合QF2，合KM52，同時，變頻器頻率升至50 Hz；⑦停A泵工頻運行，自動分QF1和KM43。

3 “飛車”切換

高壓變頻器的“飛車”切換也叫轉(zhuǎn)速跟蹤啟動，是指當(dāng)電機定子與工頻脫離時，電機定子“無源”，電機處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)。但是，在轉(zhuǎn)速隨機不確定狀態(tài)下，可將高壓變頻器接入電機定子，使電機定子從“無源”到“有源”，電機定子的旋轉(zhuǎn)磁場從無到有，最后電機定子旋轉(zhuǎn)磁場拖到電子轉(zhuǎn)子進入正常驅(qū)動過程。簡單地講，當(dāng)電機工頻運行，停止工頻運行電機，電機轉(zhuǎn)速將下降，電機變頻器啟動后捕捉電機轉(zhuǎn)子頻率，捕捉到電機轉(zhuǎn)子頻率后，變頻器再按捕捉到的轉(zhuǎn)子頻率作為輸出頻率將電機轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速的過程。

“飛車”切換需要將變頻器的輸出電壓加在電機定子上時，大多數(shù)情況下，由于電動機的反動勢和變頻器的輸出電壓的相位和大小是不同步的，變頻器和電機承受的沖擊電壓一般為額定電壓的2～3倍。因此，消除沖擊電流，使電動機反動勢和變頻器輸出電壓同步是“飛車”切換的關(guān)鍵。施耐德變頻器利用電機的剩磁，通過矢量控制檢測確定當(dāng)前轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以當(dāng)前的轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)開始加速到額定轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)無沖擊啟動。

某燃機電廠閉式水泵主要提供閉式冷卻水，其作用向燃機、汽機、余熱鍋爐和發(fā)電機的輔助設(shè)備提供冷卻水。在閉式水泵變頻器切換的過程中，可以采用“飛車”切換方式，短時中斷閉式水不會影響機組的安全運行。但是，在切換的過程中，需考慮閉式水壓力低可能引起運行泵跳閘的問題。例如，空壓機冷卻水流量低會引起空壓機跳閘，所以，在閉式水泵變頻切換前，空壓機的閉式水轉(zhuǎn)由臨機供，以保障閉式水泵變頻切換過程中機組的運行安全。

某燃機電廠凝結(jié)水泵正常運行時，主要給低壓汽包供水，低壓汽包容積很大，而低壓汽包低水位跳閘保護值設(shè)定很低。鑒于此，在凝結(jié)水泵變頻器切換的過程中，可以采用“飛車”切換方式，短時中斷凝結(jié)水，這樣就不會因為汽包水位低而導(dǎo)致機組跳閘。

“飛車”切換采用變頻—工頻—變頻的切換方式，以A泵變頻器切換至B泵變頻器為例加以說明：①將變頻運行A泵的頻率升至50 Hz；②自動合B泵QF2，B泵工頻運行；③停A泵變頻器運行，自動分QF1、KM42和KM41；④自動合KM43；⑤發(fā)出“A泵切B泵”指令后，自動合KM51，變頻器待機；⑥自動斷開KM53，合KM52，變頻器自動啟動。

4 結(jié)論

隨著自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，高壓變頻器已成為降本增效的重要手段。為了提高公司的經(jīng)濟效益，變頻器在電廠的應(yīng)用越來越廣泛，但是，傳統(tǒng)變頻器切換方式對6 kV電機的損傷比較大，而且切換復(fù)雜。根據(jù)電機在運行中的重要程度，采用同步投切和“飛車”切換的方式，整個切換過程便于操作、安全可靠、節(jié)省時間，將被廣泛運用于電廠。

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〔編輯：白潔〕