DHVECTOL-DI系列變頻器使用中幾個問題探討

康尚英

（大唐景泰發電廠，甘肅 白銀 730408）

0 引言

大容量變頻調速裝置具有良好的控制特性和顯著的節能效果，在火力發電廠重要輔機上得到廣泛應用。但是，在變頻器的應用過程中，由于其獨特的結構和工作原理，給安全可靠的運行帶來新的問題。

1 變頻器結構和工作原理

1.1 變頻器單元的結構

功率單元主要由輸入熔斷器、三相全橋整流器、濾波電容器組、IGBT逆變橋、直流母線和旁通回路構成［1］。單元結構如圖1所示。在模塊內部取消了充電部分，而對于電壓源式變頻器，上電瞬間濾波電容處于短路狀態，對系統、單元整流器件、電解電容器均產生較大的沖擊電流，這就是變頻器不能直接上高壓的問題所在。

1.2 獨特的外置單元充電回路

具有軟充電功能的DHVECTOL-DI變頻器有其顯著優點：1）避免較大充電電流，解決了高壓變頻器因合通、分斷高壓期間產生的操作過電壓及涌流，對整流橋、電解電容器的沖擊，有效降低了器件的損壞率；2）對系統母線也避免變頻上電時變壓器勵磁涌流與充電電流同時導致進線電流過大，超過原開關工頻運行配置的電動機保護速斷保護的誤動，從而避免更改整定值或保護切換、加裝保護裝置；3）減少器件，減少故障點。DHVECTOL-DI變頻器采用的是集中軟充電方式，設計圖2所示的外置充電回路。在移相變壓器上增設一組380 V輔助繞組，用作充電（高壓未合時）和風機供電電源（高壓已合時），且在變頻器控制中已經考慮到了如果功率單元充電不成功，高壓不能自動合閘的邏輯。

圖1 變頻器單元結構

圖2 變頻充電回路示意圖

2 DHVECTOL-DI系列變頻器啟動操作中存在的問題

“一拖一”變頻調速系統結構示意如圖3。變頻啟動時先將QS1合通，QS2置為變頻狀態，再由控制室或者DCS發“充電”指令，變頻器由圖2所示的外接充電電源—充電電阻—變頻變壓三次—給變頻變壓器二次的模塊充電，充電完成后由變頻器自動發出投入高壓指令，合QF1開關。雖然DHVECTOL-DI變頻器操作手冊中對這一程序有嚴格的規定，但由于誤操作或其他原因造成的未充電先合高壓開關的事難免發生。由于模塊內部沒有充電部分，使模塊受大電流沖擊，導致模塊輕則一次熔斷器熔斷，致使變頻模塊無法投入運行；重則模塊大面積爆炸的嚴重事故。

圖3 變頻調速系統結構示意圖

大唐景泰發電廠變頻啟動時由于運行人員誤操作，模塊未充電直接合高壓開關引起兩個變頻器共89個一次保險同時熔斷的嚴重事故，后經技術人員討論研究、與廠家、及兄弟單位應用中的技術交流，采取圖4所示的硬接線閉鎖。即在工頻運行情況下允許DCS操作合高壓開關；在變頻運行情況下閉鎖DCS操作合高壓開關，只能通過變頻模塊充電完成后自動去合高壓開關。這樣有效的防止變頻啟動中存在的未充電誤上高壓損壞模塊的事故。

圖4 高壓開關合閘閉鎖接線圖

3 停電檢修或事故處理中存在的問題

外置充電電源給具有低壓整機調試功能的DHVECTOL-DI變頻器提供了調試便利，可以在高壓停電或工頻旁通運行情況下對變頻器進行調試或排除故障，而一般變頻器需用戶多次上下高壓才能做到，很多現場管理嚴格的用戶對于上下高壓有著嚴格的規定及監督措施，因而造成調試時工作效率低排除故障時間長等問題。但正是因為這一優點，對停電檢修一次設備的工作人員帶來潛在的危險。一次設備檢修人員的工作范圍包括變頻變壓器和變壓器一次至開關的電纜。二次工作人員要想帶模塊整機檢查或調試時，由圖2充電回路能看出，充電電源經變壓器二次給模塊充電的同時，變壓器一次也將變換出近似6 kV的高壓電，假如變頻變壓器一次的電纜連接未斷開時，電纜上也會有高壓電。

《電業安全規程》第68條規定“將檢修設備停電，必須把各方面的電源完全斷開，防止向停電檢修設備反充電”。如果一次設備的停電檢修安全措施還和工頻時一樣僅斷開6 kV用戶開關，此時無法防止通過充電電源突然來電的人身傷害危險。

為保證人身安全，在變頻變壓器一次至開關的電纜上工作的安全措施中，除按工頻檢修工作斷開6 kV用戶開關外，還應斷開DHVECTOL-DI變頻器裝置的外接380 V充電電源，這樣才能有效防止一、二次設備交叉作業中出現的經充電電源給檢修中一次設備反充電傷及人身的這一隱患。

4 DHVECTOL-DI系列變頻器在運行中繼電保護范圍問題

高壓變頻裝置的使用后，由于變頻器輸入輸出側的頻率發生變化，而6 kV電動機開關的保護是反映工頻50 Hz電流模擬量的保護裝置，由此帶來的應用高壓變頻后繼電保護范圍問題不得不重視。

在工頻運行情況下，電動機及出線電纜的保護由6 kV電動機開關的保護裝置來實現；在變頻運行情況下，電動機作為高壓變頻器的負荷與廠用母線隔離，電動機及出線電纜的保護轉由高壓變頻系統控制器實現［2］；如果一個相間或相地短路發生在變頻器輸出端口到電動機之間的任何位置，變頻器會非常快地檢測出電流過載并關斷逆變橋，短路電流在幾毫秒內被中止。由于這個短暫的短路電流通常由整流回路的濾波電容提供，電源和6 kV電動機開關的保護裝置幾乎感受不到故障。由此6 kV電動機開關的保護范圍發生了變化。變頻運行中6 kV電動機開關的保護裝置的保護范圍為變頻變高壓側繞組及進線電纜。

特別是使用了變頻器的電動機的差動保護，由于變頻器的輸入、輸出電流的頻率和相位上沒有必然的聯系。如果CT位置不移位，那么差動保護一側采集的是工頻電流，一側采集的是變頻后的電流，兩側連頻率都不一致，在某一時刻總會出現差流，差動保護不能正常使用了［3］。所以變頻器不應納入差動保護的范圍。

以上保護范圍發生變化的問題應引起運行、維護人員的注意。清楚繼電保護的保護范圍，才能在保護動作跳閘和變頻重故障停機時，根據保護的動作情況和變頻故障信息正確判斷出故障設備，從而采取相應的檢查手段，才能快速、有效的消除故障。

5 結束語

高壓變頻器在發電廠中的應用已逐步推廣，運行、維護技術人員在積極采用這一先進節能設備的同時，一定要關注變頻應用帶來的新的安全問題，使高壓變頻器在電廠中安全可靠的運行，發揮其巨大的節能效果。