提高“一拖一”高壓變頻器運行可靠性的技術改進

楊洋（大慶油田電力集團供電公司）

火力發電廠中往往都配置高耗能轉動設備，為了滿足輸出功率變動的要求需頻繁改變擋板或閥門的開度，進而形成了大量的節流損失。目前，國內普遍采用“一拖一”高壓變頻技術解決此類問題。實際應用中發現，隨著變頻裝置的增加而使電動機拖動系統變得復雜，增加了一個故障環節，致使整個系統的可靠性大幅度降低。大慶地區某電廠曾多次因變頻器故障引起停爐事故，造成一定的經濟損失。

1 “一拖一”高壓變頻器存在的安全問題

大慶地區某電廠主要在鍋爐引風機上引用變頻技術，該類型電動機因運行方式是連續、不間斷地隨著負荷變化而頻繁進行調整，因此為了能夠獲得調速節能優勢，往往采用“一拖一”高壓變頻運行方式。該運行方式的優點是接線簡單，投資少，易于實現；缺點是一旦變頻器故障便會造成高壓電動機停止運行。

通過現場調查發現，“一拖一”高壓變頻運行方式存在以下幾個問題：

◇引風機變頻器內部多次因粉塵堵塞濾網引起IG B T 溫度升高或元器件擊穿而導致跳閘；

◇多次因外部系統沖擊導致變頻器跳閘；

◇冷卻風扇長期運行磨損嚴重，頻繁出現故障，導致變頻器跳閘；

◇因變頻器元器件損壞而無備件，致使引風機短期內無法投入運行。

上述問題嚴重影響引風機的安全平穩運行。根據2010年1月—2012年5月的數據統計，引風機變頻器共出現大小故障達20次之多，引風機運行可靠性僅有92.7%，嚴重時造成鍋爐全停事故，極大地影響大慶地區居民供熱采暖。

2 提高變頻器安全運行的技術措施

2.1 合理設置變頻器保護參數設定值

大慶地區某電廠曾多次因外部系統沖擊造成變頻器失壓跳閘，主要是調試人員對現場了解不夠，致使變頻器保護設定不合理造成的。通過反復試驗決定：

1）將引風機變頻器設定值“控制電源失壓跳閘”CS PF 由原值75%設定為60%。

2）“主電源失壓跳閘”M PS F 設定值由原值75%設定為70%。

3）“過載跳閘”O L 保護值由110% 設定為115%。

4）取消變頻器柜的“門連鎖跳閘”保護。為了防止變頻器IG B T 單元溫度高或元器件擊穿而導致跳閘，必須定期清洗空氣過濾器。由于清掃中存在觸動“門連鎖跳閘”保護跳閘的危險，所以決定取消“門連鎖跳閘”保護，使變頻器的維護和監視更加安全。

變頻器柜頂軸流風機正常對輸入變壓器和IG B T 單元進行冷卻降溫，如果出現失電將直接引起變頻器停電跳閘；另外，變頻器控制電源一旦消失也會引起變頻器停電跳閘。根據現場引風機跳閘原因統計，有62%的故障率來自風機電源和控制電源消失，為此，對風機電源及控制電源進行雙電源自動切換設計。

2.2 “一拖一”高壓變頻器旁路電源技術

圖1 “一拖一”工頻旁路電源技術

考慮每臺鍋爐都配置2臺引風機運行，如果1臺引風機變頻器故障，可讓另1臺引風機暫時全負荷運行，短時降低鍋爐負荷；當引風機由變頻轉換為工頻運行后，再調整回原來負荷情況，這種短時調整可以滿足現場實際的要求。在鍋爐引風機上引用“一拖一”高壓變頻器加裝工頻旁路電源技術（圖1）的優點是，當變頻器故障停機時可切換到旁路工頻運行，投資少，容易實現；缺點是必須短時降低鍋爐出力，暫時停止風機運行，進行工頻、變頻切換，切換后再啟動引風機運行。2011年夏季檢修期間，分別在1#～3#爐共計6臺引風機上采用“一拖一”高壓變頻器加裝工頻旁路電源技術。

2.3 工頻、變頻回路閉鎖技術

在電源斷路器的D CS 程序中設計了刀閘狀態閉鎖邏輯回路（圖2）。程序閉鎖條件為：

1）取3G S 刀閘和2G S 刀閘的常開輔助接點作為邏輯判據條件。

2）當3G S 刀閘和2G S 刀閘位置不對應時，即3G S 刀閘輔助接點為常開接點而2G S 刀閘輔助接點為常閉接點時，或者2G S 刀閘輔助接點為常開接點而3G S 刀閘輔助接點為常閉接點時，允許操作引風機電源開關。

3）當3G S 刀閘和2G S 刀閘位置對應時，即全為閉接點或全為開接點時，不允許操作斷路器。

圖2 工頻、變頻操作閉鎖邏輯圖

“一拖一”高壓變頻器加裝手動工頻旁路電源技術應用后，風機工頻運行時，必須分開1G S 刀閘和2G S 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電源斷路器發出跳閘信號，造成電源斷路器無法合閘，風機無法工頻運行。為此，設計了2G S 隔離開關電氣閉鎖回路。選取2G S 刀閘常開輔助接點作為閉鎖條件有兩個好處：當工頻運行時2G S 刀閘是斷開的，這樣變頻停電時故障信號雖然接通，但2G S 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；選擇2G S 刀閘常開輔助接點還可以提高變頻運行的可靠性，因為2G S 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，減少人為誤操作概率[1]。

3 結束語

為保障高壓變頻器安全運行，采取了諸多技術措施。從實際運行效果來看，引風機“一拖一”高壓變頻技術運行方式可靠性從改造前的92.7%提高到目前的100%，保證了鍋爐平穩運行，達到了改造的預期效果，能夠滿足電力系統對發電廠高標準的要求，安全效益顯著。

[1]李瑞.保證一拖一變頻運行方式可靠性分析[J].科技創新導報,2013（1）:79.