保證一拖一變頻運行方式可靠性分析

摘 要：現如今一拖一變頻器在電廠中的應用越來越廣泛，考慮電廠的生產工藝對設備運行方式可靠性的要求非常高，與此同時設備一定存在老化情況以及在運行過程中存在不利因素，這些都可能導致變頻器故障造成電機停運，所以我們細致分析了一拖一變頻運行方式存在的問題，最終找出了解決問題的有效方案是增配工頻旁路柜，從而能徹底消除隱患，保證電機運行可靠性達到100%。該文以我廠引風機一拖一變頻器加裝手動工頻旁路柜為例進行闡述，著重介紹此項技術方案和采用這種新技術的具體防范措施。

關鍵詞：一拖一變頻器 工頻旁路 閉鎖保護

中圖分類號：TD45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-01

變頻調節技術是在管道特性不變的條件下，通過改變轉速而改變特性曲線來進行調節，其優點就是節能。因此，采用變頻器能夠大大降低火電廠廠用電率，實現節能降耗，對此人們是毫不懷疑的，但變頻器特別是高壓大功率變頻器在應用中可靠性至關重要，沒有變頻器的運行可靠性就無法實現節能降耗，甚至能夠產生更大的經濟損失，因此在應用高壓變頻運行新技術方面還應為保證變頻器可靠運行采取一些改進措施。該文主要對一拖一這種常見的變頻運行方式進行深入研究，從而使此種運行方式存在的缺陷可能引起的惡性事故得到徹底解決。

1 一拖一變頻器運行方式存在的問題

電廠主要用電設備如送風機、引風機等電機因運行方式都是連續不間斷的，隨著負荷的變化要經常進行調整的，其調節頻率是頻繁的，因此為了能夠達到調速節能的優勢，一般采用一拖一變頻運行方式，此種運行方式的優點是接線簡單，投資少，易于實現。缺點是萬一變頻器故障就會造成電機停運。這些故障極易體現在變頻器的主回路、控制回路、冷卻系統等主要組成部分上，若故障發生，后果不堪設想。

我廠目前在引風機上使用的變頻調速技術就是此種運行方式，#1-3爐的引風機一拖一變頻器共6臺，節能減排效果顯著。但這六臺變頻器自1999年投產至今，設備老化程度嚴重，而且變頻器在運行過程中存在如電磁干擾、元器件質量、環境溫度和人員維護水平等不利因素影響，曾多次發生因變頻器故障停止引風機運行，造成鍋爐甩負荷，嚴重時達到停爐這一惡性事故的發生，極大地影響讓乘地區居民供熱采暖。經過多年的運行發現，要保持鍋爐機組出力穩定，引風機則必須保持穩定，以上所分析的因素可能會導致變頻器長期故障，嚴重影響機組安全穩定運行。經過系統研究，我們得出有效的解決方案是對引風機加裝工頻旁路。

2 工頻旁路技術分析

高壓變頻器設置工頻旁路一般有兩種方式，一種是手動旁路，采用旁路手動刀開關結構，在變頻器故障退出或檢修時，手動斷開輸入/輸出側刀開關，再手動合旁路側刀開關。另一種是自動旁路，采用旁路開關或接觸器結構，變頻、工頻切換時既可以手動進行，又可以自動進行。

（1）一拖一手動工頻旁路方案，優點是萬一變頻器故障則可切換到旁路運行，投資較少，容易實現。但缺點是必須降低鍋爐出力，暫時停止風機運行進切換，切換后再工頻啟動風機運行。

（2）一拖一自動工頻旁路方案優點是可以在運行中進行變頻與工頻的互切，可靠性較高，完全適應風機各類運行方式需要。缺點是設備投資高。

考慮設備綜合因素及投資情況，在鍋爐引風機上引用第一種方案即一拖一變頻器加裝手動工頻旁路電源技術能夠滿足安全生產需求，可以進行現場應用。為此于2011年夏季檢修期間，分別在宏偉熱電廠#1-3爐共計六臺引風機上采用一拖一變頻器加裝手動工頻旁路電源技術。

3 采用工頻旁路運行新技術的具體防范措施

應用工頻旁路技術來保證設備運行可靠性的同時，其防范保護措施也是研究的

重點。

3.1 隔離開關（刀閘）之間的機械操作

閉鎖

為了防止出現變頻和工頻并列運行向變頻器輸出回路反充電，造成IGBT等元件燒損，研究設計了隔離開關機械閉鎖回路。即在變頻器兩側一次電纜之間加裝三把刀閘，刀閘之間的操作通過程序鎖進行閉鎖。程序鎖的操作順序為：變頻運行方式：3GS刀閘分位 → 1GS刀閘合位 → 2GS刀閘合位；工頻運行方式：2GS刀閘分位 → 1GS刀閘分位 → 3GS刀閘合位；即當選擇變頻運行時，唯一一把程序鑰匙只能從3GS刀閘斷開位置拔出，也唯一只能插入1GS刀閘斷開位置，鑰匙旋至對應操作口后，可以合上1GS刀閘，然后旋出鑰匙唯一只能插入2GS刀閘斷開位置，合上2GS刀閘，這時就具備變頻運行條件。如果選擇工頻運行，則在高壓斷路器斷開的情況下，首先拉開2GS刀閘，然后拔出鑰匙插入1GS拉開刀閘，再拔出鑰匙唯一只能插入3GS刀閘斷開位置，最后合上3GS刀閘，具備工頻運行條件。機械程序鎖在完好情況下每次只能操作一把刀閘，保證了工頻刀閘和變頻刀閘不能同時合閘，確保了引風機的安全運行。

3.2 DCS程控閉鎖

一拖一變頻器加裝手動工頻旁路電源技術中無論風機是工頻運行還是變頻運行，都僅有一臺斷路器作為電源開關。當機械閉鎖失靈或損壞時，為防止運行人員對引風機工、變頻的誤操作，造成設備損害，還在電源開關的DCS程序中設計了刀閘狀態閉鎖邏輯回路。

3.3 斷路器保護閉鎖

一般高壓變頻器設計都有控制電源失電報警同時聯跳斷路器的保護回路，滿足過去一拖一變頻運行方式，但一拖一變頻器加裝手動工頻旁路電源技術應用后，風機運行工頻時，必須分開1GS刀閘和2GS刀閘以及變頻器控制電源停電后才可進行工頻操作，所以變頻器此時會給斷路器發出跳閘信號，造成斷路器無法合閘，風機無法工頻運行。經過深入研究設計了隔離開關電氣閉鎖回路。選取2GS刀閘常開輔助接點作為閉鎖條件有兩個好處：一方面是當工頻運行時2GS刀閘是斷開的，這樣變頻停電時故障信號雖然接通，但2GS輔助接點是斷開的，不能造成斷路器跳閘，保證了風機工頻運行；另一方面選擇2GS刀閘常開輔助接點還可以提高變頻運行的可靠性，因為2GS刀閘是變頻器負荷側刀閘，其輔助觸點會隨變頻器運行狀態而自動變化，減少人為誤操作幾率。

4 結語

通過對引風機一拖一變頻運行方式的技術改進及優化，大大提高了引風機運行的可靠性。改造后的引風機運行更可靠，能夠滿足電力系統對發電廠高標標準的要求，確保了發電機組長期安全、穩定地運行。從實際運行效果來看，引風機一拖一變頻運行方式可靠性從改造前的98%提高到目前的100%，保證鍋爐平穩運行。

參考文獻

[1]石秋潔.變頻器應用基礎[M].機械工業出版社，2012.

[2]王建.變頻器實用技術（三菱）[M].機械工業出版社，2011.