給煤機變頻器低電壓穿越裝置的實踐應用

郭 軍

寧夏大唐國際大壩發(fā)電有限責任公司

給煤機變頻器低電壓穿越裝置的實踐應用

郭 軍

寧夏大唐國際大壩發(fā)電有限責任公司

針對電網(wǎng)電壓波動或廠用電電壓瞬時或短時低于變頻器低電壓保護整定值時，給煤機變頻器低壓保護動作，變頻器閉鎖輸出，給煤機停運，引起MFT動作。本文分析了VRT-380A變頻器低電壓穿越裝置在火電廠的應用，它采用升壓技術(shù)將電網(wǎng)殘壓整流后進行升壓調(diào)制，通過現(xiàn)場試驗與實際應用表明變頻器具備低電壓穿越能力。

給煤機、變頻器、低電壓穿越

1.概述

寧夏大唐國際大壩發(fā)電有限責任公司5、6號機組共12臺給煤機，每臺給煤機配備ABB公司生產(chǎn)的ACS800-01-0009型變頻器，額定電壓380V，額定電流13A，低壓跳閘值為247V(0.65U1min)，適配電機額定功率4kW。在實際使用過程中，因為電網(wǎng)發(fā)生低電壓穿越或備自投切換時，廠用電電壓瞬時或短時低于變頻器低電壓保護整定值，造成給煤機變頻器低壓保護動作，變頻器閉鎖輸出，所有給煤機停運，引起MFT動作，給電網(wǎng)和機組安全穩(wěn)定運行帶來隱患。

2.設備現(xiàn)狀

給煤機變頻器跳閘主要有兩個原因：變頻器功率回路(變頻器動力部分)和控制回路(控制部分)。變頻器的功率回路均由整流模塊、直流環(huán)節(jié)、逆變模塊組成，如下圖1所示。

變頻器的進電端子(R/L1，S/L2，T/L3)，經(jīng)不控整流(TM1，TM2，TM3)到直流DC，再經(jīng)過逆變(TM4，TM5，TM6)到U/T1，V/ T2，W/T3交流，實現(xiàn)頻率變換。當?shù)碗妷喊l(fā)生時，R/L1，S/L2，T/ L3電壓變低，直流母線電壓隨之降低，無法提供逆變模塊所需要的能量，觸發(fā)變頻器保護。此保護為變頻器內(nèi)置的硬件保護，無法通過修改定值進行規(guī)避[1]。

圖1 變頻器結(jié)構(gòu)示意圖

3.改造方案

低電壓穿越裝置VRT-380A工作原理介紹

變頻器低電壓穿越裝置(VRT-380A)的控制目標為在系統(tǒng)電壓跌落時保證變頻器及其拖動電機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩不變。其工作原理如圖2：

在系統(tǒng)電壓正常的狀態(tài)下，變頻器母線電壓正常且變頻器正常工

作，電能通過交流送電回路送入變頻器交流輸入端子，滿足裝置備用條件，VRT-380A裝置中的中央控制單元向斷路器、電動開關(guān)等執(zhí)行單元發(fā)出合閘命令，此時直流回路處于備份狀態(tài)，不參與變頻器運行。

VRT-380A裝置中，交流送電通道與直流送電通道的切換由電力電子器件(IGBT)完成無縫切換，切換動作時間小于1μs，對變頻器的穩(wěn)定運行不會造成沖擊。

圖2 低電壓穿越裝置原理框圖

4.試驗結(jié)果

4.1 試驗項目

當外部故障或擾動引起的進線電壓跌落幅值和持續(xù)時間在低電壓穿越區(qū)內(nèi)時，低電壓穿越裝置應能夠保障變頻器的正常運行。

4.2 試驗方法

試驗使用的主要測試儀器：WFLCVI型便攜式電量記錄分析儀，TSGC2調(diào)壓器，VDG-380電壓跌落試驗儀。

將380V三相交流電源接至電壓跌落測試儀VDG380交流輸入端，將電壓跌落測試儀輸出端接至變頻器輸入端和低電壓穿越裝置交流輸入端，電壓跌落測試儀的直流輸出端與VRT-380A低電壓穿越裝置直流輸出端并接。

4.3 試驗結(jié)果

(1)分別對給煤機進行試驗，采用WFLC-VI進行試驗錄波，其中5號爐D給煤機試驗條件為25t/h煤量，電機382rpm運行，試驗過程中給煤機運行正常，未出現(xiàn)異常。

(2)電源電壓跌落到60%額定電壓試驗錄波：試驗過程中給煤機運行正常，未出現(xiàn)異常。

(3)電源電壓跌落到20%額定電壓試驗錄波：試驗過程中給煤機運行正常，未出現(xiàn)異常。

由以上數(shù)據(jù)可知，電源正常時低穿裝置無輸出；試驗中將變頻器、低穿裝置交流電源切斷，通過試驗裝置輸出的直流電壓來維持變頻器直流端電壓，在直流電壓跌落至90%、60%、20%額定值時，分別保持時間30s、5s、0.5s低穿裝置正確輸出，D給煤機運行未出現(xiàn)異常。

5. 結(jié)論

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器以其調(diào)速精確，使用簡單，保護齊全等特點廣泛應用于電廠輔機調(diào)速控制系統(tǒng)中。由于電力電子器件的應用，變頻器均帶有低電壓跳閘保護，電網(wǎng)電壓的波動往往會帶來變頻器的退出運行，從而造成事故的擴大。此類故障期間的非計劃停運，一方面影響發(fā)電廠發(fā)電連續(xù)性和經(jīng)濟性，另一方面會進一步對電力系統(tǒng)造成沖擊，加劇系統(tǒng)故障程度，嚴重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行[2]。通過變頻器低電壓穿越裝置改造，能夠解決火電廠輔機變頻器低電壓穿越的難題，提高電源、電網(wǎng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。因此，火電廠變頻器低電壓穿越裝置改造是必要的，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 師迎新，胡坤，陳文波.基于電網(wǎng)安全的火電廠輔機低電壓穿越裝置應用[J].河南電力，2013(2)：12-13

[2] 龐勝漢，江偉.防低電壓穿越裝置在給煤機變頻器上的應用[J].電氣技術(shù)，2013(3)：7-9