淺談變頻器低電壓穿越在火電廠中的應用

楊大鵬

摘要：火電廠內產生低電壓的原因有很多，對于安全生產有一定的隱患，本文主要分析了火電廠內發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用的必要性以及應用方法，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濟性和安全性等。

關鍵詞：變頻器;低電壓;火電廠

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

一、火電廠內發生低電壓問題的安全隱患

火電廠內發生低電壓的原因有很多，有可能是起動大型廠用電設備時廠用電低電壓，如起動引風機、給水泵等，廠用電源電壓會被拉的較低;或者是廠用設備故障導致低電壓，如風機、水泵和變壓器等廠用電設備由于雷擊、老化、接地等原因出現短路故障;還有可能是電網故障導致低電壓，這時往往會在電廠發生低電壓故障，導致火電廠給煤機停止機組跳閘的安全隱患。

一般來說，對于火電廠的日常生產，小幅度的電壓跌落最為頻繁，常常發生，小幅度的低電壓影響較小，小幅度的電壓波動并不足以使得變頻器低電壓保護動作，不少變頻器也具備短時間的過載能力，能夠在電壓小幅跌落時保持正常運行，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，雖然這種幾率發生較小，但是一旦發生，將造成較大的影響，尤其是對廠用電系統的影響較大，會引起輔機變頻器大量跳閘，造成輔機出現大幅波動，一些重要輔機若因電壓跌落而導致變頻器低電壓保護動作時，短時中斷運行就會造成設備損壞、機組停機或輸出功率大量下降，影響機組安全穩定運行，甚至整個廠區的安全生產。很多火電廠多次出現廠用電電壓跌落導致給煤機變頻器停運，觸發爐膛滅火保護，最終機組跳機的案例。

在這種情況下，要求火電廠必須有安全預警裝置，有應對低電壓問題的方案，有各種備選機制，以應對火電廠內發生的低電壓問題。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用的必要性

近年來，變頻技術逐漸在火電廠輔機運行中廣泛應用，變頻改造可以降低廠用電率，實現節能降耗，為保證機組在廠用電壓跌落的情況下正常運行，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備外部故障或擾動引起電壓降低到規定的低電壓穿越區內時，變頻器仍能夠可靠供電，保障供電對象的安全運行。

采用變頻器低電壓穿越方案是可行的，具有普遍適用性，但是當前很多火電廠輔機大多采用變頻技術而不具備低電壓穿越能力，由于變頻器電壓閉鎖保護意識不足，許多發電廠沒有意識到變頻器會在電網低壓時閉鎖輸出，加上系統波動、廠用電不穩定、傳統多繞組變壓器切換結構的電壓跌落裝置控制跌落時間不精確、合閘過程勵磁涌流大等諸多問題，因此當電壓短時波動時導致局部電網失去穩定，火電廠輔機停轉，進而致使機組非計劃停機，對電網產生重大的影響，對系統的安全穩定運行仍存在極大隱患。

為了提高火電廠低壓輔機變頻器低電壓穿越水平，有效解決火電廠內發生低電壓問題的安全隱患，變頻器的低電壓穿越改造升級，是對火電機組穩定運行和電網系統安全性的有力保障，可以讓火電廠輔機變頻器在電壓跌落情況下，維持一定時間的正常運行，確保機組的安全穩定運行。

三、變頻器低電壓穿越在火電廠中的應用的方案

（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生電壓驟降或短時中斷造成變頻器跳閘保護、給煤機機組停機進而威脅電網的穩定運行，為了準確分析火電機組一類輔機變頻器的高、低電壓穿越能力，可以先利用電壓跌落測試系統來對變頻器調速系統進行低電壓穿越測試的方法，利用電壓暫降發生器對火電機組輔機變頻調速系統進行高、低電壓穿越測試，找出變頻調速系統的高、低電壓穿越能力，從而對變頻器低電壓穿越能力進行預判并根據測試結果，對變頻器進行技術改造，如加裝低電壓穿越裝置，或者單獨提供一路給煤機控制器工作電源，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）因地制宜進行變頻器低電壓穿越的改造

變頻器對電壓波動極為敏感，根據狀態的不同，變頻器低電壓穿越可以分為變頻器暫態低電壓穿越區、變頻器動態低電壓穿越區、變頻器穩態低電壓穿越區，三者主要區分是進線電源電壓跌的額定電壓幅度和持續時間長短，在變頻器低電壓穿越改造中，要根據不同的分區和分類，采用相應的低電壓穿越的措施，如針對穩態低電壓穿越區和暫態低電壓穿越區，由于時間很短，可以依靠變頻器中的儲能元件，維持變頻器輸出不變、降額運行或變頻裝置短時封鎖脈沖后直接輸出等;而需要注重的是動態低電壓穿越區，其影響較大，而且技術上也較難，應不斷的進行探索，因地制宜研發相應的方案，保障供電對象的安全運行。

（三）注重變頻器低電壓穿越改造的經濟性和安全性

安全是第一要務，也是火電廠的生產基礎，因此，在變頻器低電壓穿越改造的過程中，要注重其安全性，同時也要考慮經濟成本，使其更具有實用性和適用性，更利于推廣和使用，因此在對電廠輔機變頻器進行低電壓穿越改造的過程中，要根據電廠輔機的實際情況，選擇相應的方案，通過加裝低電壓穿越系統來解決問題，滿足低電壓穿越能力，保證電壓跌落時機組安全運行，又保證低電壓穿越裝置配備方案的經濟性。

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