孫建鵬

（上海電氣電站環(huán)保工程有限公司，上海 201199）

隨著電力電子技術的發(fā)展，越來越多的電力電子設備在工業(yè)和民用領域得到了廣泛應用，比如變頻器、可控硅整流設備等。

但隨之而來的，也出現(xiàn)了電力電子設備帶來的諧波對電能質量的損害問題。

諧波帶來的危害一般會使變壓器、電動機的損耗、振動及噪聲增大，加速設備絕緣老化；使得輸電線路有功損耗增大，電壓損失增大；引起電力系統(tǒng)諧振，對電網安全運行造成隱患；使儀表的測量及計量裝置誤差增大。影響自動裝置、繼電保護的穩(wěn)定運行，引起拒動、誤動。

目前環(huán)保問題，受到越來越高的重視，許多電廠進行了煙氣脫硫脫硝改造。在脫硝工程中，可控硅調功器因其可實現(xiàn)較為線性的在線溫度調節(jié)與控制，在尿素熱解法工藝的電加熱器設備上，有較廣泛的應用。

1 工程背景

某電廠進行煙氣脫硝改造，采用尿素熱解法。熱解爐電加熱器采用可控硅調功器，在線調溫。電加熱器控制柜電源引自脫硝MCC（電動機控制中心）段。

脫硝MCC段，主接線型式為單母線，兩路電源采用CB級雙電源自動切換裝置，自投自復，以提高供電可靠性。

系統(tǒng)調試時，發(fā)現(xiàn)脫硝MCC段運行不穩(wěn)定，雙電源頻繁切換，切換后電加熱器控制柜跳閘，尿素熱解系統(tǒng)無法正常運行。

2 故障原因分析

2.1 雙電源頻繁切換原因分析

故障發(fā)生后，對故障進行排查。

（1）檢查雙電源切換裝置、MCC段電加熱器饋線開關、電加熱器控制柜一次、二次接線，接線無誤。

（2）檢查雙電源切換裝置、MCC段電加熱器饋線開關、電加熱器控制柜出廠試驗記錄，實驗記錄合格。

（3）斷電狀態(tài)下，重新對雙電源切換裝置、MCC段電加熱器饋線開關、電加熱器控制柜進行電氣交接試驗及操作試驗，試驗結果合格。

根據(jù)以上檢查結果，分析故障原因存在于帶電運行過程中，初步判斷為電加熱器可控硅調功器，在運行過程中，產生的諧波，對雙電源自動切換裝置的控制器產生了影響，引起誤動，造成雙電源頻繁切換。

重新帶電運行后，對脫硝MCC段諧波電壓進行測量，結果顯示以5次、7次、11次、13次諧波為主，如表1所示。

表1 諧波電壓測量值

根據(jù)GB/T 14549-1993《電能質量-公用電網諧波》第4條：380V電網諧波電壓限制如表2所示。

表2 公共電網諧波電壓

實測諧波電壓超標。電子設備，智能儀表一般要求運行環(huán)境諧波電壓在5%以下。脫硝MCC段雙電源切換裝置控制器，裝置電源采用交流220V/50Hz，取自常用電源和備用電源主回路。

根據(jù)以上分析，判斷雙電源頻繁切換的原因為，電加熱器可控硅調功裝置運行時產生的諧波電壓，對雙電源自動切換裝置控制器產生干擾，引起裝置誤動，且裝置動作選擇自投自復，故產生了行時頻繁切換的問題。

2.2 電加熱器控制柜跳閘原因分析

電加熱器采用可控硅調功，根據(jù)設定溫度，在線調節(jié)，閉環(huán)控制。電加熱器控制柜控制原理圖如圖1所示。

由圖1可知，電加熱器一次配電回路主要由斷路器QF，接觸器KM1和可控硅調功元件構成。通過斷路器QF實現(xiàn)一次回路的短路和過載保護功能，正常運行時，斷路器QF閉合，短路和過載時，QF分閘。通過接觸器KM1實現(xiàn)電路正常運行的分合閘控制。

二次回路電壓為交流220V/50Hz，電源引自主回路C相，控制回路可以經過遠程閉鎖。加熱器的啟停可以選擇就地/DCS啟停，通過就地/遠方選擇開關，控制箱上按鈕，以及DCS觸點實現(xiàn)。其基本原理均為通過控制接觸器KM1的主觸頭動作，實現(xiàn)一次回路的通斷。

圖1 電加熱器控制原理圖

如圖，當就地或遠方合閘按鈕閉合后，控制回路接通，接觸器KM1線圈得電動作，主回路接通，同時KM1的自保持觸點閉合，KM1保持為動作狀態(tài)，電加熱器就得以持續(xù)運行。

結合電加熱器柜控制原理圖，對電加熱器誤動跳閘原因進性分析。因電加熱器柜電源取自脫硝MCC段,當脫硝MCC段進線雙電源切換開關因諧波影響發(fā)生誤動切換時，電加熱器控制柜會有約3S的失電時間（CB級雙電源切換開關的切換時間為3S），在這3S的失電時間中，接觸器KM1線圈失去工作電壓而返回，KM1主回路觸點及自保持回路觸點均分閘，電加熱器停運。

簡言之，電加熱器控制柜跳閘的原因是因控制回路電源取自動力電，在雙電源因諧波干擾而切換的短暫斷電時間內，接觸器不能維持吸合而跳閘。

3 處理措施

3.1 雙電源頻繁切換處理措施

雙電源自動轉換開關頻繁切換的原因在于諧波對控制器電子元件的影響。那么，解決問題的方法在于：

3.1.1 消除諧波源

消除諧波源的方法一般有：（1）取消產生諧波的設備。本項目中，產生諧波的設備為電加熱器，因工藝技術的需要，此設備不能取消。（2）采用無源濾波器抑制諧波。采用LC無源濾波器，合理配置電感、電容參數(shù)，可以為諧波提供并聯(lián)通路，達到濾除諧波的效果。一般應用于濾除固定頻率的諧波。（3）采用有源濾波器抑制諧波。采用有源濾波器工作原理為，將有源濾波串聯(lián)于電路中，產生與諧波相反的波形，從而達到消除諧波的目的，但一般造價較高。（4）采用組合型濾波器。組合型濾波器為無源濾波器和有源濾波器的合理組合。采用無源濾波濾除固定頻率諧波，有源濾波對其他諧波進行濾除?？梢匀〉幂^好的諧波濾除效果的同時，降低造價。

3.1.2 避免諧波對設備的影響

本項目中雙電源切換開關的控制器電源取自主回路，受到了主回路諧波的干擾，那么把控制器電源獨立出來，應該可以避免主回路諧波的干擾，比如控制器電源采用UPS電源，直流電源。

本項目具體情況為MCC配電間已建，不具備加裝設備的位置，故采用加裝濾波器的方法，暫不可行。另外，因本項目為大型火力發(fā)電廠內項目，電加熱器功率相對發(fā)電機容量很小，且電加熱器上級發(fā)電廠供配電系統(tǒng)，具有諧波治理裝置，故電加熱器產生的諧波，對上級發(fā)電機并網點產生的影響可以忽略。

3.1.3 具體措施

結合電廠的具體情況，考慮給雙電源切換開關控制器外接獨立電源的方法。因控制器所需電源為220V/50Hz,且UPS電源可靠性高，故解決脫硝MCC段雙電源誤動切換的方案為：①將控制器電源改為外接交流220V/50HZ UPS電源。②將雙電源切換開關的切換方式，由自投自復（常用電源失電，備用電源自動投入，常用電源恢復正常，再自動切回常用電源），改為自投不自復（常用電源失電，備用電源自動投入，常用電源恢復正常，不再自動切回常用電源），以降低誤動的風險。

3.2 電加熱器柜跳閘處理措施

電加熱器柜跳閘原因，在于接觸器失電，主回路開斷。那么，解決問題的辦法，在于找到穩(wěn)定可靠的控制回路電源，使上級雙電源切換的過程中，控制回路不失電。控制回路電源參數(shù)為交流220V/50Hz。

所以，解決方案為：將電加熱器柜控制回路電源，由主回路C相，改為外接交流220V/50Hz UPS電源。

4 處理效果

按照上述處理措施，對雙電源切換開關控制器的電源進行了改造，切換方式控制字進行調整。對電加熱器控制柜的控制回路電源進行了改造。

改造后，雙電源切換開關運行穩(wěn)定，不再出現(xiàn)頻繁切換的現(xiàn)象。電加熱器控制柜也未出現(xiàn)誤動跳閘的現(xiàn)象。

5 結語

本文記述了某電廠脫硝系統(tǒng)試運行時，發(fā)生雙電源頻繁切換，及電加熱器控制柜跳閘的故障，分析了問題的原因在于諧波對控制器的干擾。結合電廠具體情況，提出了針對性的解決措施，可供電氣同行在遇到類似問題時參考。

對諧波問題的處理，應具體問題具體分析，主要從避免諧波對設備的影響和消除諧波兩方面入手。諧波治理應就地進行，除采用濾波器外，還可以對諧波源做改造，比如采用“綠色變頻器”，目前運用較廣泛。另外，動態(tài)無功補償技術的SVG、STATCOM裝置，以及同步補償機也應用于諧波的治理。相信隨著技術的進步，諧波問題的處理，會有更多更好的解決辦法。