給煤機變頻器低電壓穿越治理技術改造可行性研究

王德星 楊光

摘 要：隨著變頻器在輔機軟啟動、變頻調速、優化設計、經濟運行等方面發揮著越來越重要的作用，變頻器的應用推廣也在不斷深入。但是由于電壓驟降或者短時中斷、電網過壓等情況都會引發變頻器跳閘保護。給煤機等重要負載變頻器跳閘保護會造成爐膛滅火保護的動作停車。如果多臺大功率發電機同時出現停車動作，很容易造成大面積停電事故，對于電網的安全穩定運行造成了嚴重威脅。

關鍵詞：給煤機；變頻器；低電壓穿越；治理技術；可行性改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.088

0 引言

對于工廠配電系統來說，供電可靠性的評定主要通過三個方面的指標進行判斷。即系統平均停電頻率、系統平均停電時間以及短時停電頻率。其中系統平均停電頻率和短時停電頻率直接影響工廠的非計劃停車次數，如果停車次數過多，不僅會給工廠造成嚴重的經濟損失，而且還有可能引發安全事故。所以必須針對給煤機變頻器低壓穿越治理技術進行改造，提高治理電壓的質量，提高供電可靠性。

1 給煤機變頻器低壓穿越治理技術改造概述

（1）改造依據。近年來，伴隨著火電廠內部輔機變頻器應用規模的不斷擴大，而且由于變頻器引發的瞬時電壓波動引起機組跳閘的問題不斷出現。通過針對性的研究，發現發生這次事故的主要原因就是機組在正常運行時發生電網電壓瞬時波動的情況。并且低壓幅度超過了給煤機變頻器的跳閘閥值引發的低壓保護。這樣的瞬時跳閘不僅會降低鍋爐的性能，而且突然跳閘也會造成機組跳閘，鍋爐滅火，增大了爐爐膛非計劃停車的風險，造成供電機組煤耗升高，從而影響經濟效益[1]。

本次改造的主要依據是《河南電力調度控制中心關于開展河南電網600MW以及以上機組低電壓輔機高、低壓穿越能力技術改造工作的通知》。

（2）改造范圍。根據《通知》要求，針對火電廠輔機變頻器大規模使用的情況，針對國家電投河南電力有限公司平頂山發電分公司#1、#2機組兩臺燃煤鍋爐提供全套的給煤機變頻器低電壓穿越設備進行改造。改造的內容包括設計、采購、制作、全過程。

（3）改造的必要性。由于目前火電廠輔機系統變頻器自身缺乏低電壓穿越能力，對于電廠主設備的安全運行會產生嚴重隱患，不僅造成機組跳閘或者電壓大幅度降低，而且對于電網的整體穩定運行產生嚴重影響。基于這樣的原因，為了能夠有效的避免河南電網發生類似事故，根據《河南電力調度控制中心關于開展河南電網600MW以及以上機組低電壓輔機高、低壓穿越能力技術改造工作的通知》，必須進行火電廠輔機系統變頻器低壓穿越治理技術改造。

2 給煤機變頻器低壓穿越治理技術改造可行性研究

變頻器低電壓穿越變頻器低壓穿越裝置的主要目的就是通過控制系統電壓跌落時，有效的保證變頻器以及拖動電機的轉速、功率、轉矩不發生改變。這是因為在系統電壓正常的情況下，電流通過交流送電回路輸送到變頻器交流輸入端。正常狀態下的電力電子器件處于旁路狀態，所以不會監測電流，影響變頻器低壓穿越裝置判斷。當系統電壓發生跌落狀態，整個電流得到直流電壓跌落，所以變頻器低壓穿越裝置內置的控制系統會檢測到電壓跌落的實時變化，自動升壓回路。保證電流的穩定運行，確保變頻器輸入直流電壓維持在穩定的電壓水平，從而有效的保證變頻器的輸出功率、電機轉矩以及電機轉速。當系統電壓跌落結束之后，系統電壓恢復正常，變頻器低壓穿越裝置不會對電壓進行干擾。但是變頻器的供電依然通過三相交流送電回路提供。在變頻器中的交流送電通道與直流送電通道能夠在電力電子器件的作用下進行自由切換，并且切換的動作非常迅速，不會對變頻器的穩定運行帶來影響。

3 變頻器電壓穿越電源特點

（1）具有更好的安全性與可靠性。變頻器低電壓穿越能夠保證原有送電線路或者設置旁路開關來實現旁路電路，并且當系統電壓處于穩定運行的過程中，變頻器由電力直流供電，電源變換模塊不回參與運行，所以能夠有效的提高變頻器的安全性能與可靠性能，減少故障發生的概率。（2）高效的定期自檢與故障診斷。由于變頻器低壓穿越裝置能夠通過實時監控電流電壓的瞬時跌落情況，所以保證了變頻器低壓穿越電源的效果。并且變頻器低壓穿越裝置不需要人工維護與操作，通過定期自檢功能對于自檢工作中發現問題，并且自動處理。所以變頻器低壓穿越裝置具備更加強大的故障以及自診斷功能。通過這樣的設計，能夠避免變頻器低壓穿越裝置的運行受到限制，從而提高變頻器低壓穿越裝置運行效率。同時，該變頻器低壓穿越裝置由于寬溫度范圍，所以具有長運行的壽命。能夠根據不同的變頻器型號進行定制化生產，安裝與操作都非常的簡單。通過分布式供電解決方案，也能夠有效的提高變頻器低壓穿越裝置的整體利用效率。

4 給煤機變頻器低壓穿越治理技術改造具體方案

本次改造針對國家電投河南電力有限公司平頂山發電分公司#1、#2機組兩臺燃煤鍋爐提供全套的給煤機變頻器低電壓穿越設備進行改造。在改造的過程中，通過給煤機變頻器一拖一的方案設計來改造動力電源，能夠將12臺變頻器配置12套一拖一的變頻器低壓穿越裝置。通過將兩臺機組12臺給煤機的變頻器控制電源進行改造，實現380Vac段電源與廠用UPS進行切換。在此次改造的過程中，當給煤機正常運行時，通電壓會產生晃動，所以電壓會在380V時檢測三相交流電壓，并且將三相交流電壓穿越至裝置整流升壓到490V，這個穿越的過程持續200ms。一拖二裝置電源能夠與給煤機總電源進行切換，并且由4平方增加值6平方。一拖三裝置能夠從B給煤機電源總取，給煤機的總功率能夠打造12KW，并且由4平方增加值6平方。

5 變頻器低壓穿越裝置安全、環保、可行性分析

通過變頻器低壓穿越改造，能夠實現電網電壓在發生跌落的過程中，變頻器以及拖動系統的轉矩、轉速保持不變，提高了系統運行的安全穩定，避免因為變頻器的瞬間跌落產生事故，提高整體生產運行的可靠性。

6 結論

本文針對給煤機變頻器低壓穿越治理技術進行詳細的分析，從而有效的提高變頻器技術改造的可行性。

參考文獻：

[1]李少波，陳華杰.給煤機變頻器預防低電壓穿越改造探討[J].機電信息，2017（36）：75-76.