高壓變頻器在應用過程中常見問題及解決措施

于成龍

摘 要 本文介紹了高壓變頻器在蒙東能源二期1000MW機組的應用，詳細闡述了存在的問題及相關應對措施，介紹了蒙東能源二期高壓變頻器存在的一些不足之處。

關鍵詞 高壓變頻器 運行情況 分析 措施

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A

1設備概況

目前在已投運的大型火電機組中，變頻調節既提高了機組變負荷運行能力，又可以比工頻情況下節省大量的電能。因此，蒙東能源二期6、7號機組三臺凝結水泵采用兩臺變頻運行、一臺工頻備用的運行方式；兩臺低加疏水泵采用一臺變頻運行、一臺工頻備用的運行方式。變頻設計運行工況：變頻裝置采用電壓源型，具有就地操作以及遠方控制的功能。變頻裝置系統輸入為6kV、50Hz，用于對電機進行調速。變頻裝置具有自動及手動切換電源旁路系統。變頻裝置應設以下保護：過電壓、過電流、欠電壓、缺相保護、短路保護、接地保護、超頻保護、失速保護、變頻器過載、電機過載保護、半導體器件的過熱保護、瞬時停電保護等，并能聯跳輸入側6kV開關。

2存在問題分析

變頻裝置的運行環境不滿足其正常運行要求；變頻器保護的整定不符合機組運行的實際情況的要求；變頻器保護裝置沒有冗余設計或保護系統綜合設計不合理，過于強調對變頻裝置的保護而沒有綜合考慮機組的安全運行：例如功率柜排風扇故障變頻器就跳閘，而不是綜合考慮功率柜內部溫度等更直接影響功率器件安全的信號，在變頻器本身確實運行不安全時再跳閘；輔機系統整體設計考慮不全面，沒有考慮到機組不同運行工況、特別是異常情況時的需要；變頻器出現通訊故障，造成機組停機；變頻器電源故障，造成機組跳閘；變頻器功率模塊故障，造成機組跳閘；控制單元光纖頭和電路板故障，變頻切工頻運行；控制器軟件自適應能力、抗干擾能力不強，變頻器運行異常。

3應對措施

公司確定每臺機組配置3€？0%的1600kW凝結水泵：其中2€？0%采用變頻調節方案，1€？0%采用工頻運行方案。每臺機組配置2€？00%的280kW低加疏水泵：其中一臺采用變頻調節方案，一臺采用工頻運行方案。高壓變頻器都采用手動切換電源旁路系統，配置高壓變頻器輸入、輸出、旁路三個隔離刀閘，三個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行的需要。考慮經濟性以及國產高壓變頻器已經日趨成熟，確定選用國內品牌。

加強變頻器配電室溫濕度控制，以及環境衛生，保持室內環境溫度控制在變頻器允許的工作環境溫度-5℃～40℃。例如，1600kW的凝結水泵變頻器冷卻系統的制冷量按照80kW/小時（電功率）考慮，冷熱風通風量大于20000m3/h。采用強迫通風+冷卻器的冷卻方案：當環境溫度小于40度時，采用強制通風冷卻；當環境溫度超過40度時，投入換熱器對空氣進行冷卻（溫度控制通過調節閥調整水量實現）。低加疏水泵高壓變頻器采用集控樓中央空調調節室內溫度，有效保證了高壓變頻器的運行環境。在不影響冷卻系統的情況下，盡可能保證配電室的密閉性，防止環境中的灰塵、保溫材料等雜質進入室內，影響變頻器的散熱效果。

由于電機可能處于變頻運行或工頻運行，需要根據設備的實際運行狀態充分考慮電動機保護定值代替變壓器保護定值。針對以上頻繁發生的變頻器因參數設置問題、故障缺陷，定值參數方面主要有以下應對措施：過壓保護：檢測每個功率模塊的直流母線電壓，如果超過額定電壓的115%，定時限特性保護。過流保護：電機額定電流的130%、1min，150%、5s，200%立即保護。具有反時限特性。欠壓保護：檢測每個功率模塊的直流母線電壓，如果低于設定的65%額定值，功率單元自動封鎖。低于設定的85%額定值，裝置瞬時報警。缺相保護：當變頻器輸入側缺相、輸出側缺相時，發出報警信號并保護。超頻保護：變頻裝置輸出頻率超過規定值，如60Hz，變頻裝置開始限制、保護。系統過載保護：包括變頻裝置過載和電機過載保護，當系統過載時，跳閘保護電機。另外，在主要的發熱元件，即整流變壓器和功率單元上放置溫度檢測，一旦超過150℃極限溫度時，用定時限特性進行保護。通過提供溫度接點和溫度模擬信號輸送到PLC，可進行過熱保護。接地保護：變頻器至電動機線圈發生接地故障時，定時限特性。瞬時停電保護：當高壓掉電超過設定值后，變頻裝置立即進行保護。光纖故障保護：當控制器與功率模塊之間的連接光纖出現故障時，會發出報警信號并保護。功率單元輸入熔斷保護，在功率單元的輸入端裝有熔斷器，防止單元過流。輸出電流不平衡保護，當輸出電流不平衡時，跳閘保護電機。輸出電壓不平衡保護，當輸出電壓不平衡時，跳閘保護電機。

低加疏水泵變頻器邏輯控制方面：正常運行時，低加疏水變頻泵調節6號低壓加熱器水位，低加疏水泵出口母管流量調節閥全開（此時無調節作用），低加疏水工頻泵備用。當低加疏水變頻泵跳閘時聯啟備用工頻泵：當低加疏水變頻泵跳閘時，工頻泵聯啟，無調節作用，此時低加疏水泵出口母管流量調節閥調節6號低壓加熱器水位。變頻泵調節回路切手動。其中變頻泵調節控制回路與低加疏水泵出口母管流量調節閥控制回路是互相閉鎖的，也就是只允許其中一個控制回路參與調節6號低壓加熱器水位。當然在現場調試、運行過程中也可以根據實際運行情況適當進行優化。

隨著變頻技術在電力行業的廣泛應用，通過多方調研發現，除了保證變頻器本身設備元器件的質量之外，給其創造良好的運行環境尤其重要，同時需要不斷加強高壓變頻技術的了解和認識，不斷積累運行經驗、不斷提高檢修維護技能，最大限度地保證變頻器的安全、穩定、可靠、經濟運行。