張東平

摘 要：隨著發(fā)電廠對(duì)空冷風(fēng)機(jī)系統(tǒng)整體水平的要求越來越高，風(fēng)機(jī)變頻器安全運(yùn)行尤為重要。文章通過時(shí)一起空冷高頻變頻器跳閘原因進(jìn)行分析，更好的提出故障處理的方法。

關(guān)鍵詞：空冷變頻器；過壓跳閘；控制措施

1 概述

變頻器在當(dāng)今工業(yè)中起著舉足輕重的作用，電廠空冷凝汽器系統(tǒng)空冷風(fēng)機(jī)的變頻器在日常運(yùn)行中（尤其在夏季）經(jīng)常遇到變頻器報(bào)警、跳閘等故障情況，而變頻器的跳閘直接影響真空，進(jìn)而影響負(fù)荷率及機(jī)組的安全性與經(jīng)濟(jì)性。本文通過一起空冷風(fēng)機(jī)過壓跳閘運(yùn)行分析處理，提出了空冷風(fēng)機(jī)變頻器故障跳閘處理措施。

2 設(shè)備參數(shù)

侯馬熱電分公司，每臺(tái)空冷機(jī)組配置30臺(tái)風(fēng)機(jī)（其中：6臺(tái)為可逆轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)），安裝成6列。每臺(tái)風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)變頻器電機(jī)功率132kW，變頻器采用西門子6SE6440-2UD41-6GB1，變頻器功率160kW，變頻器應(yīng)采用工業(yè)型、重載型、全面矢量控制型產(chǎn)品。

3 變頻器過電壓危害

3.1 變頻器基本原理

變頻器的基本組成電路是整流電路和逆變電路兩部分，整流電路是將工頻交流電整流成直流電。逆變電路再將直流電逆變成頻率和電壓可調(diào)的交流電。變頻調(diào)速裝置一般是均采用交—直—交電壓模式。

3.2 過電壓保護(hù)動(dòng)作原理

變頻器的過電壓集中表現(xiàn)在直流母線的支流電壓上。正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。若以380V線電壓計(jì)算，則平均直流電壓Ud=1.35U線=513V。在過電壓發(fā)生時(shí)，直流母線的儲(chǔ)能電容將被充電，當(dāng)電壓上至760V左右時(shí)，變頻器過電壓保護(hù)動(dòng)作。因此，對(duì)變頻器來說，都有一個(gè)正常的工作電壓范圍，當(dāng)電壓超過這個(gè)范圍時(shí)，過電壓保護(hù)就會(huì)動(dòng)作。

3.3 變頻器過電壓危害

變頻器過電壓危害主要有以下三點(diǎn)：一是電網(wǎng)電壓升高會(huì)增加電機(jī)鐵芯磁通，很容易造成磁路飽和，加大勵(lì)磁電流，導(dǎo)致電機(jī)溫升過大，損傷電機(jī)；二是電網(wǎng)電壓升高會(huì)使中間直流回路電壓升高后，變頻器輸出電壓的脈沖幅度過大，對(duì)電機(jī)絕緣壽命有很大的影響；三是對(duì)中間直流回路濾波電容器壽命影響很大，甚至?xí)痣娙萜鞅选?/p>

變頻器過電壓一般是指中間直流回路過電壓，變頻器過電壓產(chǎn)生后，變頻器為了防止內(nèi)部電路損壞，其過電壓保護(hù)功能將動(dòng)作，使變頻器停止運(yùn)行，導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。因此必須采取措施消除過電壓，防止故障的發(fā)生。

4 故障發(fā)生及處理過程

4.1 事件經(jīng)過

2016年4月15日、5月21日，1C給水泵啟動(dòng)過程中，空冷風(fēng)機(jī)分別有6臺(tái)和3臺(tái)兩次空冷風(fēng)機(jī)跳閘，變頻器均報(bào)過壓故障。

4.2 檢查過程

（1）對(duì)跳閘風(fēng)機(jī)變頻器裝置及定值進(jìn)行檢查，且與當(dāng)時(shí)沒跳閘的變頻器參數(shù)對(duì)比，所有參數(shù)都一致。

（2）對(duì)空冷變頻器接地系統(tǒng)進(jìn)行檢查測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)為0.45兆歐，測(cè)試結(jié)果符合要求。

4.3 調(diào)取DCS數(shù)據(jù)分析

4.3.1 電壓變化情況

在DCS調(diào)取曲線發(fā)現(xiàn)，1C給水泵工頻啟動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致1#機(jī)6kVA段母線下降至5.5kV，空冷PCA段母線電壓下降至350V。

4.3.2當(dāng)時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)分析

當(dāng)時(shí)，變頻器的實(shí)際運(yùn)行情況，并非每次1C給水泵工頻啟動(dòng)時(shí)都會(huì)導(dǎo)致變頻器故障跳閘，且即使發(fā)生故障跳閘，也是隨機(jī)出現(xiàn)，而非固定某臺(tái)變頻器。如：1列2號(hào)風(fēng)機(jī)在4月15日啟動(dòng)1C給水泵時(shí)掉閘，在DCS調(diào)取曲線發(fā)現(xiàn)，該頻率當(dāng)時(shí)在7秒時(shí)間內(nèi)由50HZ降至49HZ后跳閘，而在4月21日啟動(dòng)時(shí)就未跳閘。在DCS調(diào)取4月21日1列2號(hào)風(fēng)機(jī)頻率曲線發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)其頻率波動(dòng)約12秒后恢復(fù)正常。

4.4 原因分析

（1）以1列2號(hào)風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況分析，4月15日1列2號(hào)風(fēng)機(jī)因電壓波動(dòng)跳閘，5月21日1列2號(hào)風(fēng)機(jī)在電壓波動(dòng)時(shí)正常運(yùn)行，可見變頻器自身有一定的抗電壓波動(dòng)能力。

（2）根據(jù)變頻器的壓頻比輸出要求，380V對(duì)應(yīng)50Hz輸出頻率，350V對(duì)應(yīng)42Hz輸出頻率。在當(dāng)時(shí)電壓降低至350V，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能降至變頻器對(duì)應(yīng)42Hz頻率，變頻器實(shí)際轉(zhuǎn)速高于變頻器指令轉(zhuǎn)速，也就是說電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過了同步轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)差率為負(fù)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁場(chǎng)方向與電動(dòng)機(jī)正常狀態(tài)相反，其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)矩，所以電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，負(fù)載動(dòng)能被“再生”成為電能。

“再生”能量經(jīng)逆變對(duì)變頻器直流儲(chǔ)能電容器充電，使直流母線電壓上升，這就是再生過電壓，等電壓上升至700V時(shí)，變頻器過電壓保護(hù)動(dòng)作，風(fēng)機(jī)運(yùn)行停止，為了避免此情況發(fā)生，應(yīng)采取措施使變頻器實(shí)際轉(zhuǎn)速接近變頻器指令轉(zhuǎn)速。

5 控制措施

要解決6kV母線電壓波動(dòng)降低時(shí)，因DCS給定指令不變化，使得變頻器實(shí)際轉(zhuǎn)速高于變頻器本身指令轉(zhuǎn)速，有以下兩個(gè)解決途徑：

5.1 在DCS上增加一個(gè)聯(lián)鎖邏輯

（1）6kVA段1C給水泵啟動(dòng)命令發(fā)出同時(shí)（A段），若1-4列風(fēng)機(jī)變頻器轉(zhuǎn)速反饋>47Hz，將變頻器調(diào)速指令強(qiáng)制為47Hz，延時(shí)7秒后，解除強(qiáng)制。

（2）6kVB段1C給水泵啟動(dòng)命令發(fā)出同時(shí)（B段），若5-6列風(fēng)機(jī)變頻器轉(zhuǎn)速反饋>47Hz，將變頻器調(diào)速指令強(qiáng)制為47Hz，延時(shí)7秒后，解除強(qiáng)制。

5.2 將P1245（動(dòng)能緩沖接通閥值）由76%調(diào)為最低值65%

（1）P1245（動(dòng)能緩沖接通閥值）定義：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，利用旋轉(zhuǎn)設(shè)備中的動(dòng)能，補(bǔ)充到直流回路，從而緩沖電壓波動(dòng)，防止跳閘。這樣由于通過運(yùn)動(dòng)中再生能量，保持直流鏈路的電壓在跳閘閾值以上，傳動(dòng)保持運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)在該段時(shí)間內(nèi)電壓一旦恢復(fù)后，變頻器就會(huì)控制電機(jī)再次加速至其額定速度。

（2）根據(jù)廠家說明書：P1245（V）=P1245（%）/100*√2*P0210（變頻器工作電壓）。當(dāng)P1245（%）設(shè)定為65%（最低）時(shí)，電源電壓設(shè)定380V時(shí)，P1245（V）=349V。與當(dāng)時(shí)跳閘時(shí)空冷PC段電壓值（350V）幾乎吻合。

綜合分析以上兩種措施，認(rèn)為第2種（修改參數(shù)）措施風(fēng)險(xiǎn)小、可靠，首先考慮。

6 控制措施實(shí)施結(jié)果

將空冷變頻器動(dòng)能緩沖接通閥值由76%調(diào)為65%后，至今運(yùn)行三個(gè)月，在啟動(dòng)給水泵時(shí)，沒發(fā)生類似空冷風(fēng)機(jī)變頻器跳閘問題。

7 結(jié)束語

隨著變頻器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，變頻器運(yùn)行故障越來越多，我們要更好的掌握變頻器可能出現(xiàn)的問題和處理方法，在變頻器發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)處理和分析故障原因，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]張選正.變頻器的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)[M].中國電力出版社，2007.

[2]高立平.低壓變頻器IGBT模塊燒毀原因分析及控制回路改進(jìn)[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2010（6）.

[3]張金遠(yuǎn).變頻器應(yīng)用于維護(hù)中[M].華南理工大學(xué)出版社，2006.