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        火電廠給煤機(jī)低電壓技術(shù)研究與應(yīng)用

        2019-06-05 08:04:12鐘振坤駱華志王犖犖
        通信電源技術(shù) 2019年5期
        關(guān)鍵詞:變頻器故障系統(tǒng)

        鐘振坤,駱華志,王犖犖

        (廣東珠海金灣發(fā)電有限公司,廣東 珠海 519050)

        0 引 言

        給煤機(jī)是火電廠的重要輔機(jī)設(shè)備。該設(shè)備采用變頻器裝置后,由于變頻器本身的保護(hù)特性,對(duì)電壓波動(dòng)比較敏感,要求輸入電壓具有一定穩(wěn)定性。實(shí)際運(yùn)行中,由于電廠內(nèi)部故障和外部故障等,導(dǎo)致電壓波動(dòng)或者跌落時(shí)發(fā)生給煤機(jī)跳閘事件,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)組跳閘[1]。為提高機(jī)組安全性,需優(yōu)化和改造給煤機(jī)變頻器調(diào)速裝置。

        1 給煤機(jī)低電壓穿越技術(shù)

        輔機(jī)低電壓穿越是指由于外部故障等原因?qū)е螺o機(jī)變頻器輸入電壓瞬間發(fā)生變化或者短時(shí)間內(nèi)降低,超過了變頻器規(guī)定的額定電壓范圍,變頻器需采用可穩(wěn)定運(yùn)行的方式,保證設(shè)備正常運(yùn)行。具體地,依據(jù)《發(fā)電廠及變電站輔機(jī)變頻器高低電壓穿越技術(shù)規(guī)范》DL/T-2016的要求,給煤機(jī)低電壓穿越區(qū)如圖1所示。

        圖1 發(fā)電廠及變電站輔機(jī)變頻器低電壓穿越區(qū)

        低電壓穿越主要分為三個(gè)區(qū)域,分別是進(jìn)線電壓跌落到額定電壓20%時(shí),可在不小于0.5 s的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行;進(jìn)線電壓跌落到額定電壓60%時(shí),可在不小于5 s的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行;進(jìn)線電壓跌落到額定電壓90%時(shí),能持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

        2 故障原因分析

        當(dāng)外部電源故障引起電壓瞬間降低時(shí),給煤機(jī)變頻器會(huì)因輸入電壓的瞬間降低,觸發(fā)低電壓閉鎖保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)電壓低的故障信號(hào)消除后,由于變頻器自身設(shè)計(jì)和熱工邏輯規(guī)劃,給煤機(jī)不能自行恢復(fù)運(yùn)行。當(dāng)同段上多臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),很可能會(huì)觸發(fā)熱工保護(hù)信號(hào)“缺失全部燃料”,導(dǎo)致鍋爐MFT。具體原因如下。

        (1)變頻器不具有低電壓穿越能力

        變頻器工作原理是通過整流橋?qū)⑤斎氲慕涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電,然后經(jīng)過濾波電容濾波穩(wěn)壓,在由IGBT構(gòu)成的逆變橋逆變?yōu)榻涣麟娸敵鲋两o煤機(jī),其中變頻器的控制系統(tǒng)通過改變導(dǎo)通角的開斷來達(dá)到變頻功能[3]。因此,當(dāng)變頻器的輸入電壓跌落時(shí),無(wú)法維持穩(wěn)定的輸出電壓。

        (2)給煤機(jī)控制裝置電源不合理

        給煤機(jī)動(dòng)力電源經(jīng)過降壓后供給于給煤機(jī)控制器,當(dāng)給煤機(jī)的輸入電壓瞬間失去或者跌落超過限值時(shí),控制器就會(huì)發(fā)生電壓故障而造成給煤機(jī)停運(yùn)。當(dāng)所有給煤機(jī)全部停運(yùn)時(shí),會(huì)觸發(fā)熱工信號(hào)“失去全部燃料”,導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)。

        (3)熱工邏輯缺陷

        現(xiàn)在大部分電廠,包括該電廠所用制粉系統(tǒng)中磨煤機(jī)和下料粉管都可儲(chǔ)存燃煤。即使給煤機(jī)短暫停轉(zhuǎn),只要控制器不會(huì)發(fā)出跳閘信號(hào),電壓恢復(fù)后繼續(xù)運(yùn)行仍可保證制粉系統(tǒng)的正常工作。

        3 給煤機(jī)低電壓穿越改造方案

        分析原因,可通過兩方面的改造來解決給煤機(jī)低電壓故障。第一,將控制電源改為由UPS供給;第二,為變頻器加裝低電壓穿越裝置。

        3.1 具體改造方案和原理

        3.1.1 控制器電源改造

        將給煤機(jī)控制電源接在電廠UPS系統(tǒng)輸出,該廠UPS系統(tǒng)輸入電源由保安段A、保安段B以及直流系統(tǒng)三路供給。其中,直流系統(tǒng)是備用電源,有蓄電池組作為電源保障,可保證控制器電源穩(wěn)定工作。

        3.1.2 變頻器加裝低電壓穿越裝置

        為每臺(tái)給煤機(jī)變頻器加裝壁掛式低電壓穿越裝置。該裝置電源由給煤機(jī)的動(dòng)力電源提供,經(jīng)整流橋后輸送到變頻器的逆變橋前母線。同時(shí),該裝置具有執(zhí)行單元和監(jiān)控單元。執(zhí)行單元的作用是防止電源反向送電;監(jiān)控單元的作用是監(jiān)視電壓情況,并進(jìn)行邏輯判斷[4]。

        3.2 改造后給煤機(jī)整體系統(tǒng)情況

        具體改造后,整體系統(tǒng)如圖2所示。

        圖2 改造后給煤機(jī)低電壓系統(tǒng)示意圖

        給煤機(jī)控制電源接在UPS,保證控制電源的穩(wěn)定性。晶閘管和直流控制系統(tǒng)檢測(cè)和調(diào)控系統(tǒng)的輸出母線,正常情況與變頻調(diào)速裝置隔離開。

        當(dāng)電壓在額定值的90%以上時(shí),該系統(tǒng)不參與工作,處于熱備用狀態(tài)。當(dāng)電壓短時(shí)下降到額定電壓值的20%~90%時(shí),該系統(tǒng)會(huì)瞬時(shí)(小于200 μs)進(jìn)入工作狀態(tài),通過內(nèi)部電路可維持給煤機(jī)變頻器的直流母線電壓DC500 V左右。具體可維持正常輸出的時(shí)間能通過裝置設(shè)定,通常默認(rèn)為60 s。當(dāng)外部給煤機(jī)輸入電壓恢復(fù)到正常值時(shí),低電壓裝置會(huì)自動(dòng)退出工作,然后切換為熱備用狀態(tài),給煤機(jī)變頻器的輸入電源切換到母線。當(dāng)鍋爐MFT動(dòng)作或給煤機(jī)變頻器停機(jī)時(shí),該系統(tǒng)會(huì)同時(shí)退出,并保持為熱備用狀態(tài)。

        4 低電壓穿越改造后運(yùn)行結(jié)果

        通過改造后,大大提升了系統(tǒng)對(duì)電壓跌落的抵抗力。為檢驗(yàn)實(shí)際給煤機(jī)系統(tǒng)抵御低電壓的能力,運(yùn)行人員、熱工檢修人員及電氣檢修人員對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了模擬低電壓故障檢測(cè)。

        圖3為檢測(cè)結(jié)果波形圖。其中,線1是給煤機(jī)動(dòng)力電壓,線2為變頻器直流母線電壓,線3為變頻器輸出電壓。由圖3可知,給煤機(jī)的動(dòng)力電源在跌落到95%、70%及20%時(shí),變頻器的直流母線電壓和輸出電壓都能保持穩(wěn)定在正常電壓范圍。模擬測(cè)試結(jié)果表明,改造方案能提升給煤機(jī)低電壓穿越能力。

        5 結(jié) 論

        本文分析了給煤機(jī)在電壓跌落時(shí)故障停運(yùn)的原因,提出了具體改造方案,并對(duì)改造結(jié)果進(jìn)行了測(cè)試和檢驗(yàn)。檢測(cè)結(jié)果表明,改造后的系統(tǒng)具有一定低電壓穿越能力。改造方案的實(shí)施,保障了機(jī)組的安全性,為電廠帶來了經(jīng)濟(jì)效益。

        圖3 低電壓穿越改造后系統(tǒng)運(yùn)行效果

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