高壓變頻器在應(yīng)用過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

于成龍

摘 要 本文介紹了高壓變頻器在蒙東能源二期1000MW機(jī)組的應(yīng)用，詳細(xì)闡述了存在的問(wèn)題及相關(guān)應(yīng)對(duì)措施，介紹了蒙東能源二期高壓變頻器存在的一些不足之處。

關(guān)鍵詞 高壓變頻器 運(yùn)行情況 分析 措施

中圖分類號(hào)：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1設(shè)備概況

目前在已投運(yùn)的大型火電機(jī)組中，變頻調(diào)節(jié)既提高了機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行能力，又可以比工頻情況下節(jié)省大量的電能。因此，蒙東能源二期6、7號(hào)機(jī)組三臺(tái)凝結(jié)水泵采用兩臺(tái)變頻運(yùn)行、一臺(tái)工頻備用的運(yùn)行方式；兩臺(tái)低加疏水泵采用一臺(tái)變頻運(yùn)行、一臺(tái)工頻備用的運(yùn)行方式。變頻設(shè)計(jì)運(yùn)行工況：變頻裝置采用電壓源型，具有就地操作以及遠(yuǎn)方控制的功能。變頻裝置系統(tǒng)輸入為6kV、50Hz，用于對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。變頻裝置具有自動(dòng)及手動(dòng)切換電源旁路系統(tǒng)。變頻裝置應(yīng)設(shè)以下保護(hù)：過(guò)電壓、過(guò)電流、欠電壓、缺相保護(hù)、短路保護(hù)、接地保護(hù)、超頻保護(hù)、失速保護(hù)、變頻器過(guò)載、電機(jī)過(guò)載保護(hù)、半導(dǎo)體器件的過(guò)熱保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)等，并能聯(lián)跳輸入側(cè)6kV開(kāi)關(guān)。

2存在問(wèn)題分析

變頻裝置的運(yùn)行環(huán)境不滿足其正常運(yùn)行要求；變頻器保護(hù)的整定不符合機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況的要求；變頻器保護(hù)裝置沒(méi)有冗余設(shè)計(jì)或保護(hù)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)不合理，過(guò)于強(qiáng)調(diào)對(duì)變頻裝置的保護(hù)而沒(méi)有綜合考慮機(jī)組的安全運(yùn)行：例如功率柜排風(fēng)扇故障變頻器就跳閘，而不是綜合考慮功率柜內(nèi)部溫度等更直接影響功率器件安全的信號(hào)，在變頻器本身確實(shí)運(yùn)行不安全時(shí)再跳閘；輔機(jī)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)考慮不全面，沒(méi)有考慮到機(jī)組不同運(yùn)行工況、特別是異常情況時(shí)的需要；變頻器出現(xiàn)通訊故障，造成機(jī)組停機(jī)；變頻器電源故障，造成機(jī)組跳閘；變頻器功率模塊故障，造成機(jī)組跳閘；控制單元光纖頭和電路板故障，變頻切工頻運(yùn)行；控制器軟件自適應(yīng)能力、抗干擾能力不強(qiáng)，變頻器運(yùn)行異常。

3應(yīng)對(duì)措施

公司確定每臺(tái)機(jī)組配置3€？0%的1600kW凝結(jié)水泵：其中2€？0%采用變頻調(diào)節(jié)方案，1€？0%采用工頻運(yùn)行方案。每臺(tái)機(jī)組配置2€？00%的280kW低加疏水泵：其中一臺(tái)采用變頻調(diào)節(jié)方案，一臺(tái)采用工頻運(yùn)行方案。高壓變頻器都采用手動(dòng)切換電源旁路系統(tǒng)，配置高壓變頻器輸入、輸出、旁路三個(gè)隔離刀閘，三個(gè)刀閘之間不需要相互閉鎖，主要考慮變頻器故障后檢修隔離以及考慮緊急情況下切換工頻運(yùn)行的需要。考慮經(jīng)濟(jì)性以及國(guó)產(chǎn)高壓變頻器已經(jīng)日趨成熟，確定選用國(guó)內(nèi)品牌。

加強(qiáng)變頻器配電室溫濕度控制，以及環(huán)境衛(wèi)生，保持室內(nèi)環(huán)境溫度控制在變頻器允許的工作環(huán)境溫度-5℃～40℃。例如，1600kW的凝結(jié)水泵變頻器冷卻系統(tǒng)的制冷量按照80kW/小時(shí)（電功率）考慮，冷熱風(fēng)通風(fēng)量大于20000m3/h。采用強(qiáng)迫通風(fēng)+冷卻器的冷卻方案：當(dāng)環(huán)境溫度小于40度時(shí)，采用強(qiáng)制通風(fēng)冷卻；當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)40度時(shí)，投入換熱器對(duì)空氣進(jìn)行冷卻（溫度控制通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)整水量實(shí)現(xiàn)）。低加疏水泵高壓變頻器采用集控樓中央空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，有效保證了高壓變頻器的運(yùn)行環(huán)境。在不影響冷卻系統(tǒng)的情況下，盡可能保證配電室的密閉性，防止環(huán)境中的灰塵、保溫材料等雜質(zhì)進(jìn)入室內(nèi)，影響變頻器的散熱效果。

由于電機(jī)可能處于變頻運(yùn)行或工頻運(yùn)行，需要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)充分考慮電動(dòng)機(jī)保護(hù)定值代替變壓器保護(hù)定值。針對(duì)以上頻繁發(fā)生的變頻器因參數(shù)設(shè)置問(wèn)題、故障缺陷，定值參數(shù)方面主要有以下應(yīng)對(duì)措施：過(guò)壓保護(hù)：檢測(cè)每個(gè)功率模塊的直流母線電壓，如果超過(guò)額定電壓的115%，定時(shí)限特性保護(hù)。過(guò)流保護(hù)：電機(jī)額定電流的130%、1min，150%、5s，200%立即保護(hù)。具有反時(shí)限特性。欠壓保護(hù)：檢測(cè)每個(gè)功率模塊的直流母線電壓，如果低于設(shè)定的65%額定值，功率單元自動(dòng)封鎖。低于設(shè)定的85%額定值，裝置瞬時(shí)報(bào)警。缺相保護(hù)：當(dāng)變頻器輸入側(cè)缺相、輸出側(cè)缺相時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)并保護(hù)。超頻保護(hù)：變頻裝置輸出頻率超過(guò)規(guī)定值，如60Hz，變頻裝置開(kāi)始限制、保護(hù)。系統(tǒng)過(guò)載保護(hù)：包括變頻裝置過(guò)載和電機(jī)過(guò)載保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，跳閘保護(hù)電機(jī)。另外，在主要的發(fā)熱元件，即整流變壓器和功率單元上放置溫度檢測(cè)，一旦超過(guò)150℃極限溫度時(shí)，用定時(shí)限特性進(jìn)行保護(hù)。通過(guò)提供溫度接點(diǎn)和溫度模擬信號(hào)輸送到PLC，可進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)。接地保護(hù)：變頻器至電動(dòng)機(jī)線圈發(fā)生接地故障時(shí)，定時(shí)限特性。瞬時(shí)停電保護(hù)：當(dāng)高壓掉電超過(guò)設(shè)定值后，變頻裝置立即進(jìn)行保護(hù)。光纖故障保護(hù)：當(dāng)控制器與功率模塊之間的連接光纖出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并保護(hù)。功率單元輸入熔斷保護(hù)，在功率單元的輸入端裝有熔斷器，防止單元過(guò)流。輸出電流不平衡保護(hù)，當(dāng)輸出電流不平衡時(shí)，跳閘保護(hù)電機(jī)。輸出電壓不平衡保護(hù)，當(dāng)輸出電壓不平衡時(shí)，跳閘保護(hù)電機(jī)。

低加疏水泵變頻器邏輯控制方面：正常運(yùn)行時(shí)，低加疏水變頻泵調(diào)節(jié)6號(hào)低壓加熱器水位，低加疏水泵出口母管流量調(diào)節(jié)閥全開(kāi)（此時(shí)無(wú)調(diào)節(jié)作用），低加疏水工頻泵備用。當(dāng)?shù)图邮杷冾l泵跳閘時(shí)聯(lián)啟備用工頻泵：當(dāng)?shù)图邮杷冾l泵跳閘時(shí)，工頻泵聯(lián)啟，無(wú)調(diào)節(jié)作用，此時(shí)低加疏水泵出口母管流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)6號(hào)低壓加熱器水位。變頻泵調(diào)節(jié)回路切手動(dòng)。其中變頻泵調(diào)節(jié)控制回路與低加疏水泵出口母管流量調(diào)節(jié)閥控制回路是互相閉鎖的，也就是只允許其中一個(gè)控制回路參與調(diào)節(jié)6號(hào)低壓加熱器水位。當(dāng)然在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、運(yùn)行過(guò)程中也可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況適當(dāng)進(jìn)行優(yōu)化。

隨著變頻技術(shù)在電力行業(yè)的廣泛應(yīng)用，通過(guò)多方調(diào)研發(fā)現(xiàn)，除了保證變頻器本身設(shè)備元器件的質(zhì)量之外，給其創(chuàng)造良好的運(yùn)行環(huán)境尤其重要，同時(shí)需要不斷加強(qiáng)高壓變頻技術(shù)的了解和認(rèn)識(shí)，不斷積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、不斷提高檢修維護(hù)技能，最大限度地保證變頻器的安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。