淺談變頻器低電壓穿越在火電廠中的應(yīng)用

楊大鵬

摘要：火電廠內(nèi)產(chǎn)生低電壓的原因有很多，對于安全生產(chǎn)有一定的隱患，本文主要分析了火電廠內(nèi)發(fā)生低電壓問題的安全隱患、變頻器低電壓穿越在火電廠中的應(yīng)用的必要性以及應(yīng)用方法，如提高火電廠變頻器的低電壓穿越能力、因地制宜進(jìn)行變頻器低電壓穿越的改造、注重變頻器低電壓穿越改造的經(jīng)濟(jì)性和安全性等。

關(guān)鍵詞：變頻器;低電壓;火電廠

火力發(fā)電廠簡稱火電廠，是利用可燃物（例如煤）作為燃料生產(chǎn)電能的工廠，是現(xiàn)代社會(huì)電力發(fā)展的主力軍，和社會(huì)的發(fā)展和人們的生活息息相關(guān)。

一、火電廠內(nèi)發(fā)生低電壓問題的安全隱患

火電廠內(nèi)發(fā)生低電壓的原因有很多，有可能是起動(dòng)大型廠用電設(shè)備時(shí)廠用電低電壓，如起動(dòng)引風(fēng)機(jī)、給水泵等，廠用電源電壓會(huì)被拉的較低;或者是廠用設(shè)備故障導(dǎo)致低電壓，如風(fēng)機(jī)、水泵和變壓器等廠用電設(shè)備由于雷擊、老化、接地等原因出現(xiàn)短路故障;還有可能是電網(wǎng)故障導(dǎo)致低電壓，這時(shí)往往會(huì)在電廠發(fā)生低電壓故障，導(dǎo)致火電廠給煤機(jī)停止機(jī)組跳閘的安全隱患。

一般來說，對于火電廠的日常生產(chǎn)，小幅度的電壓跌落最為頻繁，常常發(fā)生，小幅度的低電壓影響較小，小幅度的電壓波動(dòng)并不足以使得變頻器低電壓保護(hù)動(dòng)作，不少變頻器也具備短時(shí)間的過載能力，能夠在電壓小幅跌落時(shí)保持正常運(yùn)行，這樣的安全隱患不大，而存在安全隱患較大的是大幅度的電壓跌落，雖然這種幾率發(fā)生較小，但是一旦發(fā)生，將造成較大的影響，尤其是對廠用電系統(tǒng)的影響較大，會(huì)引起輔機(jī)變頻器大量跳閘，造成輔機(jī)出現(xiàn)大幅波動(dòng)，一些重要輔機(jī)若因電壓跌落而導(dǎo)致變頻器低電壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)，短時(shí)中斷運(yùn)行就會(huì)造成設(shè)備損壞、機(jī)組停機(jī)或輸出功率大量下降，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至整個(gè)廠區(qū)的安全生產(chǎn)。很多火電廠多次出現(xiàn)廠用電電壓跌落導(dǎo)致給煤機(jī)變頻器停運(yùn)，觸發(fā)爐膛滅火保護(hù)，最終機(jī)組跳機(jī)的案例。

在這種情況下，要求火電廠必須有安全預(yù)警裝置，有應(yīng)對低電壓問題的方案，有各種備選機(jī)制，以應(yīng)對火電廠內(nèi)發(fā)生的低電壓問題。目前較為常用的就是變頻器低電壓穿越。

二、變頻器低電壓穿越在火電廠中的應(yīng)用的必要性

近年來，變頻技術(shù)逐漸在火電廠輔機(jī)運(yùn)行中廣泛應(yīng)用，變頻改造可以降低廠用電率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，為保證機(jī)組在廠用電壓跌落的情況下正常運(yùn)行，變頻器的低電壓穿越必不可少，這就要求變頻器具備低電壓穿越的能力，即變頻器電源及供電對象設(shè)備外部故障或擾動(dòng)引起電壓降低到規(guī)定的低電壓穿越區(qū)內(nèi)時(shí)，變頻器仍能夠可靠供電，保障供電對象的安全運(yùn)行。

采用變頻器低電壓穿越方案是可行的，具有普遍適用性，但是當(dāng)前很多火電廠輔機(jī)大多采用變頻技術(shù)而不具備低電壓穿越能力，由于變頻器電壓閉鎖保護(hù)意識不足，許多發(fā)電廠沒有意識到變頻器會(huì)在電網(wǎng)低壓時(shí)閉鎖輸出，加上系統(tǒng)波動(dòng)、廠用電不穩(wěn)定、傳統(tǒng)多繞組變壓器切換結(jié)構(gòu)的電壓跌落裝置控制跌落時(shí)間不精確、合閘過程勵(lì)磁涌流大等諸多問題，因此當(dāng)電壓短時(shí)波動(dòng)時(shí)導(dǎo)致局部電網(wǎng)失去穩(wěn)定，火電廠輔機(jī)停轉(zhuǎn)，進(jìn)而致使機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)，對電網(wǎng)產(chǎn)生重大的影響，對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行仍存在極大隱患。

為了提高火電廠低壓輔機(jī)變頻器低電壓穿越水平，有效解決火電廠內(nèi)發(fā)生低電壓問題的安全隱患，變頻器的低電壓穿越改造升級，是對火電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)系統(tǒng)安全性的有力保障，可以讓火電廠輔機(jī)變頻器在電壓跌落情況下，維持一定時(shí)間的正常運(yùn)行，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

三、變頻器低電壓穿越在火電廠中的應(yīng)用的方案

（一）提高火電廠變頻器的低電壓穿越能力

針對火電廠變頻器發(fā)生電壓驟降或短時(shí)中斷造成變頻器跳閘保護(hù)、給煤機(jī)機(jī)組停機(jī)進(jìn)而威脅電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，為了準(zhǔn)確分析火電機(jī)組一類輔機(jī)變頻器的高、低電壓穿越能力，可以先利用電壓跌落測試系統(tǒng)來對變頻器調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行低電壓穿越測試的方法，利用電壓暫降發(fā)生器對火電機(jī)組輔機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行高、低電壓穿越測試，找出變頻調(diào)速系統(tǒng)的高、低電壓穿越能力，從而對變頻器低電壓穿越能力進(jìn)行預(yù)判并根據(jù)測試結(jié)果，對變頻器進(jìn)行技術(shù)改造，如加裝低電壓穿越裝置，或者單獨(dú)提供一路給煤機(jī)控制器工作電源，或采用“一拖一”控制模式等，提高火電廠變頻器的低電壓穿越能力。

（二）因地制宜進(jìn)行變頻器低電壓穿越的改造

變頻器對電壓波動(dòng)極為敏感，根據(jù)狀態(tài)的不同，變頻器低電壓穿越可以分為變頻器暫態(tài)低電壓穿越區(qū)、變頻器動(dòng)態(tài)低電壓穿越區(qū)、變頻器穩(wěn)態(tài)低電壓穿越區(qū)，三者主要區(qū)分是進(jìn)線電源電壓跌的額定電壓幅度和持續(xù)時(shí)間長短，在變頻器低電壓穿越改造中，要根據(jù)不同的分區(qū)和分類，采用相應(yīng)的低電壓穿越的措施，如針對穩(wěn)態(tài)低電壓穿越區(qū)和暫態(tài)低電壓穿越區(qū)，由于時(shí)間很短，可以依靠變頻器中的儲(chǔ)能元件，維持變頻器輸出不變、降額運(yùn)行或變頻裝置短時(shí)封鎖脈沖后直接輸出等;而需要注重的是動(dòng)態(tài)低電壓穿越區(qū)，其影響較大，而且技術(shù)上也較難，應(yīng)不斷的進(jìn)行探索，因地制宜研發(fā)相應(yīng)的方案，保障供電對象的安全運(yùn)行。

（三）注重變頻器低電壓穿越改造的經(jīng)濟(jì)性和安全性

安全是第一要?jiǎng)?wù)，也是火電廠的生產(chǎn)基礎(chǔ)，因此，在變頻器低電壓穿越改造的過程中，要注重其安全性，同時(shí)也要考慮經(jīng)濟(jì)成本，使其更具有實(shí)用性和適用性，更利于推廣和使用，因此在對電廠輔機(jī)變頻器進(jìn)行低電壓穿越改造的過程中，要根據(jù)電廠輔機(jī)的實(shí)際情況，選擇相應(yīng)的方案，通過加裝低電壓穿越系統(tǒng)來解決問題，滿足低電壓穿越能力，保證電壓跌落時(shí)機(jī)組安全運(yùn)行，又保證低電壓穿越裝置配備方案的經(jīng)濟(jì)性。

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