淺談無功補償裝置常見故障分析及防范措施

山西龍源風力發電有限公司 山西 太原 030006

1 RSVG簡介

RSVG是鏈式高壓靜止無功發生器簡稱,采用瞬時無功功率理論的無功檢測方式,以功率因數、網側電壓作為控制目標,動態跟蹤電網電能相關指標的變化,并根據變化情況調節無功輸出,實現電網的高電能質量運行。控制器采用高速DSP和FPGA,實現全數字化控制,電壓電流數字閉環和載波移相技術,信號采用光纖傳輸,實現了高壓隔離,提高了整機的穩定性和可靠性。采用IGBT組成的H橋功率模塊鏈作為逆變主電路的結構形式,拓撲簡單,性能可靠,并輔助以小容量儲能元件,整機輸出電壓由多個電平臺階合成階梯波,經過輸出電抗濾波后正弦度好。RSVG由于輸出電壓電平數多,輸出波形具有更好的諧波頻譜,因此RSVG可稱為"完美無諧波變流器"。

RSVG的基本原理是∶將電壓源型逆變器,經過電抗器并聯在電網上。電壓源型逆變器包含直流電容和逆變橋兩個部分,其中逆變橋由可關斷的半導體器件IGBT組成。工作中,通過調節逆變橋中IGBT器件的開關,可以控制RSVG電壓的幅值和相位,因此,整個裝置相當于一個調相電源。通過檢測系統中所需的無功功率,可以迅速發出大小相等、性質相反的無功功率,實現動態無功補償的目的。

2 運行過程故障分析

目前無功補償裝置采用集裝箱式,具有結構緊湊,內部整齊,整潔,占用面積小,安裝簡便的優點,但在運行過程存在因溫度過高、光纖通訊失敗等問題導致設備非停,此類故障分為硬件性故障和非硬件性故障,本次重點對非硬件性故障展開分析,旨在增強設備的管理,提高設備的可靠性。

2.1 鏈接模塊超溫故障 溫度未達到動作值,而功率單元板溫控開關達到動作值(多為頂部功率單元板)觸發保護動作,結合現場故障報文和處理經驗分析存在的原因:

①測溫板安裝位置不合理:未在單元模塊頂部位置安裝測溫板,導致檢測到的溫度不能代表SVG室內最高溫度,頂部溫度已達到溫控開關動作溫度,而溫度檢測板檢測溫度未達到動作溫度,此時不利于室內最高溫度控制,導致故障發生。

②溫控開關異常:溫控開關選用不當或失效導致在未到達動作溫度時,溫控開關閉合,觸發保護動作。

溫度真實達到動作值,功率單元板溫度保護元件(多為頂部功率單元板)觸發保護動作,經分析存在的原因:

①集裝箱式無功補償裝置散熱效果較差,熱量的產生與散熱不能達到平衡,導致溫度持續升高,此類情況多為通風口濾棉堵塞,通風量不足導致。

②散熱系統故障,導致無法正常散熱,溫度持續升高。現階段散熱系統多采用變頻控制,而變頻器工作需要穩定的工作電壓,在電壓異常升高或跌落的瞬間會導致變頻器故障,停止工作,繼而導致散熱系統失電,散熱風扇停止運行,室內熱量持續升高。

2.2 光纖閃斷故障(非永久性工作) 此類故障通常報文為光線無光或光纖斷,但又能快速恢復,但在某一時間段會頻繁故障,甚至導致跳閘,多發生在每相鏈接頂部功率單元模塊處,結合現場環境及故障經歷,分析存在的原因:

①光纖因爬電導致通道閃斷:因直掛式無功補償裝置是直接將35kV高壓電接入功率單元,通過36個功率單元進行均勻分壓,但在進線處電壓較高,一般進線在每相鏈接的頂部,高壓電會在臨近設備產生感應電。

風冷式無功補償裝置因通過空氣循環,在污穢等級較高的地區會存在柜內積灰的情況,遇到陰雨潮濕天氣,無功補償裝置室內濕度較高,光纖上的積灰與濕氣匯合,降低了光纖表面的絕緣等級,形成導電通道,造成光纖爬電,導致光纖通道閃斷。

3 防范措施

3.1 鏈接模塊超溫故障

①安裝測溫板考慮上溫度高于下層溫度,應在每項鏈接模塊最上層安裝測溫板,確保能測量到室內最高溫度,自動快速啟動散熱裝置。

②對溫控開關進行測試,試驗其動作溫度,確保其動作準確,及時更換損壞的溫控開關。

③因通風系統有除塵濾網,應定期對濾網進行更換清理,防止濾網堵塞導致散熱不良。

④使用變頻器控制的散熱風扇,應加強電源側電能質量檢測,對電能質量較差的,應在電源側加裝穩壓裝置,確保變頻器供電質量,避免因變頻器故障導致散熱風扇停止工作,造成室內溫度持續升高。

3.2 光纖閃斷故障(非永久性工作)

①風冷式無功補償裝置應定期進行停電檢修,主要開展除塵工作,使用酒精對光纖進行擦拭。為防止灰塵影響可采用水冷式無功補償裝置。

②對光纖進行改造,采用加裝絕緣子串等方式,延長爬電距離,避免光纖爬電。

③室內加裝除濕、除塵裝置,確保室內清潔干燥。

4 結論

針對無功補償裝置頻發的非硬件類故障,本文從故障原因、防范措施進行了全面的分析,在進行設備安裝前要充分考慮變頻器供電電源質量的可靠性,安裝過程合理分布測溫板安裝位置,定期對功率單元進行灰塵清理,更換通風口過濾棉,潮濕且污穢等級較高的地區采取除濕防潮措施,對通訊光纖進行絕緣處理,可以在很大程度上避免非硬件性故障的發生,提高設備的可利用率。