給煤機(jī)變頻器低電壓穿越裝置的實(shí)踐應(yīng)用

郭 軍

寧夏大唐國際大壩發(fā)電有限責(zé)任公司

給煤機(jī)變頻器低電壓穿越裝置的實(shí)踐應(yīng)用

郭 軍

寧夏大唐國際大壩發(fā)電有限責(zé)任公司

針對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或廠用電電壓瞬時(shí)或短時(shí)低于變頻器低電壓保護(hù)整定值時(shí)，給煤機(jī)變頻器低壓保護(hù)動(dòng)作，變頻器閉鎖輸出，給煤機(jī)停運(yùn)，引起MFT動(dòng)作。本文分析了VRT-380A變頻器低電壓穿越裝置在火電廠的應(yīng)用，它采用升壓技術(shù)將電網(wǎng)殘壓整流后進(jìn)行升壓調(diào)制，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用表明變頻器具備低電壓穿越能力。

給煤機(jī)、變頻器、低電壓穿越

1.概述

寧夏大唐國際大壩發(fā)電有限責(zé)任公司5、6號(hào)機(jī)組共12臺(tái)給煤機(jī)，每臺(tái)給煤機(jī)配備ABB公司生產(chǎn)的ACS800-01-0009型變頻器，額定電壓380V，額定電流13A，低壓跳閘值為247V(0.65U1min)，適配電機(jī)額定功率4kW。在實(shí)際使用過程中，因?yàn)殡娋W(wǎng)發(fā)生低電壓穿越或備自投切換時(shí)，廠用電電壓瞬時(shí)或短時(shí)低于變頻器低電壓保護(hù)整定值，造成給煤機(jī)變頻器低壓保護(hù)動(dòng)作，變頻器閉鎖輸出，所有給煤機(jī)停運(yùn)，引起MFT動(dòng)作，給電網(wǎng)和機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。

2.設(shè)備現(xiàn)狀

給煤機(jī)變頻器跳閘主要有兩個(gè)原因：變頻器功率回路(變頻器動(dòng)力部分)和控制回路(控制部分)。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，如下圖1所示。

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(shí)，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[1]。

圖1 變頻器結(jié)構(gòu)示意圖

3.改造方案

低電壓穿越裝置VRT-380A工作原理介紹

變頻器低電壓穿越裝置(VRT-380A)的控制目標(biāo)為在系統(tǒng)電壓跌落時(shí)保證變頻器及其拖動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩不變。其工作原理如圖2：

在系統(tǒng)電壓正常的狀態(tài)下，變頻器母線電壓正常且變頻器正常工

作，電能通過交流送電回路送入變頻器交流輸入端子，滿足裝置備用條件，VRT-380A裝置中的中央控制單元向斷路器、電動(dòng)開關(guān)等執(zhí)行單元發(fā)出合閘命令，此時(shí)直流回路處于備份狀態(tài)，不參與變頻器運(yùn)行。

VRT-380A裝置中，交流送電通道與直流送電通道的切換由電力電子器件(IGBT)完成無縫切換，切換動(dòng)作時(shí)間小于1μs，對(duì)變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行不會(huì)造成沖擊。

圖2 低電壓穿越裝置原理框圖

4.試驗(yàn)結(jié)果

4.1 試驗(yàn)項(xiàng)目

當(dāng)外部故障或擾動(dòng)引起的進(jìn)線電壓跌落幅值和持續(xù)時(shí)間在低電壓穿越區(qū)內(nèi)時(shí)，低電壓穿越裝置應(yīng)能夠保障變頻器的正常運(yùn)行。

4.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)使用的主要測(cè)試儀器：WFLCVI型便攜式電量記錄分析儀，TSGC2調(diào)壓器，VDG-380電壓跌落試驗(yàn)儀。

將380V三相交流電源接至電壓跌落測(cè)試儀VDG380交流輸入端，將電壓跌落測(cè)試儀輸出端接至變頻器輸入端和低電壓穿越裝置交流輸入端，電壓跌落測(cè)試儀的直流輸出端與VRT-380A低電壓穿越裝置直流輸出端并接。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果

(1)分別對(duì)給煤機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，采用WFLC-VI進(jìn)行試驗(yàn)錄波，其中5號(hào)爐D給煤機(jī)試驗(yàn)條件為25t/h煤量，電機(jī)382rpm運(yùn)行，試驗(yàn)過程中給煤機(jī)運(yùn)行正常，未出現(xiàn)異常。

(2)電源電壓跌落到60%額定電壓試驗(yàn)錄波：試驗(yàn)過程中給煤機(jī)運(yùn)行正常，未出現(xiàn)異常。

(3)電源電壓跌落到20%額定電壓試驗(yàn)錄波：試驗(yàn)過程中給煤機(jī)運(yùn)行正常，未出現(xiàn)異常。

由以上數(shù)據(jù)可知，電源正常時(shí)低穿裝置無輸出；試驗(yàn)中將變頻器、低穿裝置交流電源切斷，通過試驗(yàn)裝置輸出的直流電壓來維持變頻器直流端電壓，在直流電壓跌落至90%、60%、20%額定值時(shí)，分別保持時(shí)間30s、5s、0.5s低穿裝置正確輸出，D給煤機(jī)運(yùn)行未出現(xiàn)異常。

5. 結(jié)論

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器以其調(diào)速精確，使用簡(jiǎn)單，保護(hù)齊全等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于電廠輔機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中。由于電力電子器件的應(yīng)用，變頻器均帶有低電壓跳閘保護(hù)，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)往往會(huì)帶來變頻器的退出運(yùn)行，從而造成事故的擴(kuò)大。此類故障期間的非計(jì)劃停運(yùn)，一方面影響發(fā)電廠發(fā)電連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性，另一方面會(huì)進(jìn)一步對(duì)電力系統(tǒng)造成沖擊，加劇系統(tǒng)故障程度，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[2]。通過變頻器低電壓穿越裝置改造，能夠解決火電廠輔機(jī)變頻器低電壓穿越的難題，提高電源、電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。因此，火電廠變頻器低電壓穿越裝置改造是必要的，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 師迎新，胡坤，陳文波.基于電網(wǎng)安全的火電廠輔機(jī)低電壓穿越裝置應(yīng)用[J].河南電力，2013(2)：12-13

[2] 龐勝漢，江偉.防低電壓穿越裝置在給煤機(jī)變頻器上的應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，2013(3)：7-9