低壓穿越技術(shù)在給煤機(jī)變頻器中的應(yīng)用

王蓓蓓

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司 浙江樂清 325600）

低壓穿越技術(shù)在給煤機(jī)變頻器中的應(yīng)用

王蓓蓓

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司 浙江樂清 325600）

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，變頻器在電廠中的應(yīng)用更加廣泛，在給煤機(jī)、空預(yù)器、真空皮帶機(jī)等多處設(shè)備都有應(yīng)用，但由于有些時(shí)候電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，導(dǎo)致了變頻器在使用中產(chǎn)生了新的問題-欠電壓保護(hù)動(dòng)作、過電壓保護(hù)動(dòng)作等問題。對(duì)于空預(yù)器、真空皮帶機(jī)等設(shè)備的變頻器停運(yùn)，可在短時(shí)間內(nèi)搶起，而給煤機(jī)變頻器的故障停運(yùn)可導(dǎo)致給煤機(jī)直接跳閘，給煤機(jī)停止運(yùn)行最終導(dǎo)致鍋爐MFT。

低壓穿越；變頻器；UPS；直流

1 低壓穿越技術(shù)的必要性

目前，火電機(jī)組的輔機(jī)大量采用了變頻器，而此類變頻器抗低電壓穿越能力差，有的甚至不具備低電壓穿越能力。近年來，我國(guó)的一些火電廠陸續(xù)發(fā)生了電力系統(tǒng)故障造成火電機(jī)組停機(jī)的事件，造成事故的主要原因是電網(wǎng)電壓短時(shí)跌落或中斷時(shí)，鍋爐給煤機(jī)（給粉機(jī)）變頻器跳閘退出運(yùn)行，造成爐膛主燃料切斷而導(dǎo)致停機(jī)。汽輪發(fā)電機(jī)組輔機(jī)這種不具備抗低電壓穿越能力在我國(guó)是普遍存在的。

所以，給煤機(jī)變頻器合理利用低壓穿越技術(shù)對(duì)電廠安全運(yùn)行具有重大的研究意義。

2 低壓穿越技術(shù)簡(jiǎn)介

對(duì)于整臺(tái)給煤機(jī)來說主要分為兩方面電源：控制電源和動(dòng)力電源。由于給煤機(jī)內(nèi)儀表的控制電源取自UPS（220VAC），所以控制電源基本不會(huì)出現(xiàn)欠電壓情況。給煤機(jī)動(dòng)力電源取自MCC段380V動(dòng)力電源。電網(wǎng)短時(shí)低電壓情況的發(fā)生對(duì)于UPS無任何影響，但是對(duì)于MCC段動(dòng)力電源影響較大。

如何避免380V動(dòng)力電源欠電壓引起給煤機(jī)停、機(jī)組跳閘。目前，針對(duì)給煤機(jī)低電壓跳閘主要有以下幾種解決方法：

（1）用蓄電池電源做為變頻器的備用電源。將給煤機(jī)的主、備用電源通過開關(guān)分別接入變頻器交流輸入端和直流母線上，正常工作時(shí)兩路電源同時(shí)投入，正常工作時(shí)交流電源提供變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的能量，同時(shí)為直流電源的蓄電池充電。一旦交流電源電壓降低或中斷，直流電源蓄電池將會(huì)給變頻器直流母線供電，維持變頻器的正常運(yùn)行，供電時(shí)間的長(zhǎng)短取決于蓄電池的容量和電機(jī)的負(fù)載，在變頻器故障或者收到其它相關(guān)保護(hù)信號(hào)時(shí)快速斷開直流電源，確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

（2）為變頻器接入在線UPS。變頻器的電源采用UPS供電，但采用大型UPS為變頻器供電目前應(yīng)用不多，動(dòng)力用UPS電源容量大、轉(zhuǎn)換效率低、投資成本高、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。

（3）為給煤機(jī)全停設(shè)置一定延時(shí)，給煤機(jī)變頻器設(shè)置自啟動(dòng)，在延時(shí)時(shí)間內(nèi)自啟動(dòng)成功則認(rèn)為系統(tǒng)正常，否則給煤機(jī)跳閘。延時(shí)有兩種增加方法：①在DCS邏輯中增加延時(shí)判斷給煤機(jī)停運(yùn)；②在就地設(shè)備中增加延時(shí)。這種方式通過FSSS給粉機(jī)全停邏輯延時(shí)來處理這個(gè)矛盾，大都認(rèn)為：通過延時(shí)，會(huì)帶來FSSS安全級(jí)別降低使用，存在爆爐隱患；沒有延時(shí)，因?yàn)榻o粉跳閘引起停爐，給生產(chǎn)帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。該種方式暫時(shí)不宜用于給煤機(jī)變頻器的改造中。

3 低壓穿越技術(shù)在給煤機(jī)中的應(yīng)用

多家電網(wǎng)公司對(duì)發(fā)電廠重要運(yùn)行輔機(jī)低電壓穿越能力提出了具體的要求：要求給煤機(jī)等重要輔機(jī)的變頻拖動(dòng)系統(tǒng)，在系統(tǒng)電壓跌落至20%且持續(xù)10s的情況下，具備完備可靠的低電壓穿越能力，確保系統(tǒng)故障時(shí)發(fā)電機(jī)組不因低電壓穿越能力不足而跳閘或出力波動(dòng)。

（1）給煤機(jī)低壓穿越裝置的設(shè)計(jì)原理

裝置采用在變頻器直流環(huán)節(jié)配置蓄電池的方法，蓄電池的充電由外置充電器完成，充電器容量根據(jù)蓄電池的容量配置。正常時(shí)，設(shè)置蓄電池的浮充電壓低于變頻器整流輸出電壓，蓄電池只作備用；一旦出現(xiàn)交流電壓降低時(shí)，直流環(huán)節(jié)電壓降低，蓄電池電壓高于變頻器整流輸出電壓，蓄電池給逆變器供電，最終確保了逆變器工作的連續(xù)和穩(wěn)定（如圖1）。

（2）給煤機(jī)低壓穿越裝置的改造

由于蓄電池支撐方案中，為保證蓄電池的壽命，需對(duì)蓄電池進(jìn)行定期的全沖放維護(hù)，此維護(hù)過程耗時(shí)較長(zhǎng)。同時(shí)，常規(guī)蓄電池方案不具備自檢及故障自診斷功能，應(yīng)用蓄電池方案時(shí)為了達(dá)到系統(tǒng)要求的額定直流電壓和電流，會(huì)將電池大量的串并聯(lián)，在充放電過程中因?yàn)橐恢滦圆煌瑫?huì)造成電池的不均衡性放大，以及內(nèi)部環(huán)流問題都會(huì)加速降低電池的使用壽命，單體電池發(fā)生欠壓或者過壓等故障時(shí)都無法上傳故障報(bào)警信息，非常不利于現(xiàn)場(chǎng)故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排查。故目前電廠給煤機(jī)采用的都是經(jīng)過全新改造的低壓穿越裝置——用電廠發(fā)電機(jī)組保安220V直流系統(tǒng)取代原裝置中的蓄電池組。

圖1

電網(wǎng)電壓正常情況下，變頻器通過原自身交流輸入電能來維持變頻器正常工作，低穿裝置處于旁路待機(jī)狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)。當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生短時(shí)跌落，低電壓穿越裝置DC/DC升壓電路迅速投入運(yùn)行，將電網(wǎng)跌落后不控整流出來的較低電壓直流電抬升到變頻器額定的穩(wěn)定的直流電壓，為變頻器提供穩(wěn)定的電壓源，保證變頻器及其拖動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩不變，進(jìn)而保障鍋爐及發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。待電網(wǎng)電壓恢復(fù)之后，低電壓穿越裝置退出到旁路狀態(tài)，變頻器仍然由自身交流通路送電。

4 總結(jié)

電網(wǎng)電壓波動(dòng)、雷擊、大設(shè)備啟動(dòng)等原因都會(huì)引起電源電壓波動(dòng)，從而導(dǎo)致給煤機(jī)變頻器因交流電源失去而停止工作，鍋爐因給煤機(jī)全停引起MFT，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。低壓穿越技術(shù)的應(yīng)用有效解決了給煤機(jī)變頻器電壓穿越能力不足的缺點(diǎn)，無論在經(jīng)濟(jì)性還是穩(wěn)定性都取得了重大的突破。

TM621

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1004-7344（2016）11-0061-01

2016-3-26