300MW燃煤機(jī)組給煤機(jī)變頻系統(tǒng)抗低電壓穿越系統(tǒng)應(yīng)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(jī)組給煤機(jī)變頻系統(tǒng)抗低電壓穿越系統(tǒng)應(yīng)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(wǎng)系統(tǒng)故障引起火電廠廠用電壓降低時，存在可能導(dǎo)致火電廠給煤機(jī)全停機(jī)組跳閘的安全隱患，介紹了某火電廠300MW機(jī)組進(jìn)行低電壓穿越改造應(yīng)用情況。經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果證明，采用該低電壓穿越改造設(shè)計(jì)是可行的，并具有普遍實(shí)用性，適用于火電廠燃煤機(jī)組的低電壓穿越改造，具有一定的理論意義和指導(dǎo)價值。

燃煤機(jī)組煤機(jī)變頻系統(tǒng)抗低電壓穿越系統(tǒng)應(yīng)用

300MW燃煤機(jī)組的給煤機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，由變頻器和拖動電機(jī)組成。各種故障造成的電力系統(tǒng)電壓跌落，會導(dǎo)致給煤機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)停運(yùn)，進(jìn)而造成發(fā)電機(jī)組停機(jī)脫網(wǎng)的惡劣事故。首先，直流動力電源跌落會造成給煤機(jī)變頻器停機(jī)。變頻器的功率回路均由整流模塊、直流環(huán)節(jié)、逆變模塊組成。

變頻器的進(jìn)電端子（R/L1，S/L2，T/L3），經(jīng)不控整流（TM1，TM2，TM3）到直流DC，再經(jīng)過逆變（TM4，TM5，TM6）到U/T1，V/ T2，W/T3交流，實(shí)現(xiàn)頻率變換。當(dāng)?shù)碗妷喊l(fā)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(fā)變頻器保護(hù)。此保護(hù)為變頻器內(nèi)置的硬件保護(hù)，無法通過修改定值進(jìn)行規(guī)避。

其次，控制電源掉電也會造成變頻器系統(tǒng)的停運(yùn)。

在給煤機(jī)系統(tǒng)中，變頻器并非獨(dú)立運(yùn)行，有相應(yīng)的控制電路板、采樣反饋系統(tǒng)、繼電器和接觸器與其配合工作，這些部件均需穩(wěn)定的控制電源供電。電力系統(tǒng)發(fā)生低電壓故障時，控制電源也會發(fā)生跌落，進(jìn)而造成控制系統(tǒng)與繼電器系統(tǒng)的癱瘓，變頻器同樣無法正常運(yùn)行，給煤機(jī)系統(tǒng)停運(yùn)。

1　系統(tǒng)組成

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

1.1監(jiān)控及顯示

顯示交流電源、直流輸出電流、運(yùn)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(hù)裝置

將蓄電池串接，經(jīng)過DC/DC變換將直流輸出電壓維持在DC500V左右，電壓保護(hù)裝置不會對鍋爐輔機(jī)變頻器直流母線供電；當(dāng)廠用電跌落到90%以下時，電壓暫降保護(hù)裝置瞬時輸出，保證負(fù)載正常運(yùn)行。

1.3主監(jiān)控（GC-MASTER）

PLC的作用，監(jiān)控整個低電壓穿越系統(tǒng)，監(jiān)測交流輸入電壓、直流輸出電流、低電壓穿越時間、充電系統(tǒng)運(yùn)行狀況、電池電壓狀況等等?？膳cHMI觸摸屏或業(yè)主DCS進(jìn)行通訊，顯示相關(guān)數(shù)據(jù)及報警信號并可實(shí)現(xiàn)與業(yè)主MFT動作聯(lián)鎖等?？蓪?shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的智能自檢功能。

1.4電力監(jiān)測專用軟件V1.0

整體系統(tǒng)的軟件，可在觸摸屏上顯示所有系統(tǒng)的參數(shù)及對系統(tǒng)的具體參數(shù)值進(jìn)行設(shè)置。

1.5壓差控制系統(tǒng)

防止形成環(huán)流和阻止負(fù)載側(cè)的瞬間反向電壓對系統(tǒng)的沖擊。

1.6直流配電回路

包括熱磁脫扣過流保護(hù)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(yīng)一臺鍋爐輔機(jī)變頻器，可根據(jù)現(xiàn)場情況配置多個直流輸出回路。

1.7儲能及儲能管理系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)和確保電網(wǎng)完全失電時設(shè)備能正常工作。

2　系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)直流輸出母線由晶閘管和直流壓差控制系統(tǒng)控制，正常運(yùn)行時與變頻器完全隔離。電網(wǎng)電壓跌落到90%以內(nèi)時，系統(tǒng)不工作，處于熱備用狀態(tài)；當(dāng)電壓跌落到0%～90%范圍內(nèi)系統(tǒng)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(yùn)行；當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)時，系統(tǒng)自動退出工作狀態(tài)，轉(zhuǎn)為熱備用狀態(tài)，變頻器自動轉(zhuǎn)換由電網(wǎng)供電；當(dāng)MFT動作或變頻器停止運(yùn)行時，系統(tǒng)自動退出，轉(zhuǎn)為熱備用狀態(tài)。

3　系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

（1）分布式供電，模塊化設(shè)計(jì)，方便安裝調(diào)試；

（2）完全后備式運(yùn)行方式，加裝該系統(tǒng)不影響原有鍋爐給煤粉系統(tǒng)的正常運(yùn)行；

（3）在發(fā)生低電壓穿越情況時，可由該系統(tǒng)保持鍋爐輔機(jī)變頻器在電網(wǎng)電壓跌落為零的情況下連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

（4）系統(tǒng)最長工作時間可以根據(jù)現(xiàn)場情況選擇相應(yīng)配置；

（5）可以設(shè)置系統(tǒng)實(shí)際工作時間；

（6）在發(fā)生低電壓穿越情況時，該系統(tǒng)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(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；

（7）可以擴(kuò)展與爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）聯(lián)鎖控制，提高供電方式安全性及鍋爐運(yùn)行安全性；

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

（9）系統(tǒng)內(nèi)公司專利技術(shù)直流電源監(jiān)控系統(tǒng)，保證系統(tǒng)自檢功能完備，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)運(yùn)行；

（10）可選用大屏幕觸摸屏顯示，可擴(kuò)展與DCS通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4　評價結(jié)語

對給煤機(jī)變頻器加裝GC-SGS/VSP-22M低電壓穿越系統(tǒng)后，給煤機(jī)變頻器及其拖動系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在電力系統(tǒng)發(fā)生短時電壓跌落時，輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率均不變，進(jìn)而保證低電壓過程中，機(jī)組的穩(wěn)定、可靠的低電壓穿越。避免低電壓造成的機(jī)組非計(jì)劃停爐或關(guān)鍵設(shè)備的損壞，提高電廠整體發(fā)電的安全可靠性。

［1］張寶國，李明尚，馮仁海.低氮燃燒技術(shù)在300MW發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用［J］.發(fā)電與空調(diào)，2014（01）.

［2］邢瑞江.勵磁均流系數(shù)的提高與優(yōu)化［J］.發(fā)電與空調(diào)，2014（01）.

［3］楊建平.300MW機(jī)組滑壓曲線運(yùn)行分析及實(shí)施［J］.發(fā)電與空調(diào)，2014（01）.