300MW燃煤機組給煤機變頻系統抗低電壓穿越系統應用

曹善輝（華電能源股份公司佳木斯熱電廠，黑龍江佳木斯　154007）

300MW燃煤機組給煤機變頻系統抗低電壓穿越系統應用

曹善輝
（華電能源股份公司佳木斯熱電廠，黑龍江佳木斯154007）

針對電網系統故障引起火電廠廠用電壓降低時，存在可能導致火電廠給煤機全停機組跳閘的安全隱患，介紹了某火電廠300MW機組進行低電壓穿越改造應用情況。經過現場試驗結果證明，采用該低電壓穿越改造設計是可行的，并具有普遍實用性，適用于火電廠燃煤機組的低電壓穿越改造，具有一定的理論意義和指導價值。

燃煤機組煤機變頻系統抗低電壓穿越系統應用

300MW燃煤機組的給煤機驅動系統，由變頻器和拖動電機組成。各種故障造成的電力系統電壓跌落，會導致給煤機驅動系統停運，進而造成發電機組停機脫網的惡劣事故。首先，直流動力電源跌落會造成給煤機變頻器停機。變頻器的功率回路均由整流模塊、直流環節、逆變模塊組成。

變頻器的進電端子（R/L1，S/L2，T/L3），經不控整流（TM1，TM2，TM3）到直流DC，再經過逆變（TM4，TM5，TM6）到U/T1，V/ T2，W/T3交流，實現頻率變換。當低電壓發生時，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，觸發變頻器保護。此保護為變頻器內置的硬件保護，無法通過修改定值進行規避。

其次，控制電源掉電也會造成變頻器系統的停運。

在給煤機系統中，變頻器并非獨立運行，有相應的控制電路板、采樣反饋系統、繼電器和接觸器與其配合工作，這些部件均需穩定的控制電源供電。電力系統發生低電壓故障時，控制電源也會發生跌落，進而造成控制系統與繼電器系統的癱瘓，變頻器同樣無法正常運行，給煤機系統停運。

1　系統組成

GC-SGS低電壓穿越系統由監控及顯示單元、電源保護裝置、GC-MASTER主監控單元、電力監測專用軟件V1.0、壓差控制系統、直流配電回路、控制回路不間斷電源、儲能及儲能管理系統等組成。

1.1監控及顯示

顯示交流電源、直流輸出電流、運行指示、故障指示、低電壓穿越SOE記錄、充電電壓、單只電池電壓等。

1.2電源保護裝置

將蓄電池串接，經過DC/DC變換將直流輸出電壓維持在DC500V左右，電壓保護裝置不會對鍋爐輔機變頻器直流母線供電；當廠用電跌落到90%以下時，電壓暫降保護裝置瞬時輸出，保證負載正常運行。

1.3主監控（GC-MASTER）

PLC的作用，監控整個低電壓穿越系統，監測交流輸入電壓、直流輸出電流、低電壓穿越時間、充電系統運行狀況、電池電壓狀況等等。可與HMI觸摸屏或業主DCS進行通訊，顯示相關數據及報警信號并可實現與業主MFT動作聯鎖等。可實現整套系統的智能自檢功能。

1.4電力監測專用軟件V1.0

整體系統的軟件，可在觸摸屏上顯示所有系統的參數及對系統的具體參數值進行設置。

1.5壓差控制系統

防止形成環流和阻止負載側的瞬間反向電壓對系統的沖擊。

1.6直流配電回路

包括熱磁脫扣過流保護斷路器、快熔、接觸器、隔離單元、放電檢測等等。每個直流配電回路對應一臺鍋爐輔機變頻器，可根據現場情況配置多個直流輸出回路。

1.7儲能及儲能管理系統

實現和確保電網完全失電時設備能正常工作。

2　系統工作原理

系統直流輸出母線由晶閘管和直流壓差控制系統控制，正常運行時與變頻器完全隔離。電網電壓跌落到90%以內時，系統不工作，處于熱備用狀態；當電壓跌落到0%～90%范圍內系統瞬時〔＜200us〕啟動工作，維持變頻器直流母線電壓在DC500V左右，保證變頻器正常運行；當電網電壓恢復時，系統自動退出工作狀態，轉為熱備用狀態，變頻器自動轉換由電網供電；當MFT動作或變頻器停止運行時，系統自動退出，轉為熱備用狀態。

3　系統優點

（1）分布式供電，模塊化設計，方便安裝調試；

（2）完全后備式運行方式，加裝該系統不影響原有鍋爐給煤粉系統的正常運行；

（3）在發生低電壓穿越情況時，可由該系統保持鍋爐輔機變頻器在電網電壓跌落為零的情況下連續正常運轉；

（4）系統最長工作時間可以根據現場情況選擇相應配置；

（5）可以設置系統實際工作時間；

（6）在發生低電壓穿越情況時，該系統由后備方式切換到在線工作方式的切換時間＜200us，保證鍋爐給煤給粉變頻連續運轉；

（7）可以擴展與爐膛安全監控系統（FSSS）聯鎖控制，提高供電方式安全性及鍋爐運行安全性；

（8）可以擴展與鍋爐給煤變頻的聯鎖控制，提高供電方式安全性及鍋爐運行安全性；

（9）系統內公司專利技術直流電源監控系統，保證系統自檢功能完備，實現免維護運行；

（10）可選用大屏幕觸摸屏顯示，可擴展與DCS通訊，實現遠程監控。

4　評價結語

對給煤機變頻器加裝GC-SGS/VSP-22M低電壓穿越系統后，給煤機變頻器及其拖動系統可實現在電力系統發生短時電壓跌落時，輸出轉矩、轉速、功率均不變，進而保證低電壓過程中，機組的穩定、可靠的低電壓穿越。避免低電壓造成的機組非計劃停爐或關鍵設備的損壞，提高電廠整體發電的安全可靠性。

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［2］邢瑞江.勵磁均流系數的提高與優化［J］.發電與空調，2014（01）.

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