發(fā)電廠變頻器低電壓穿越改造方案

毛宇

摘要：隨著人們用電需求的不斷提高，使得電力運(yùn)行的穩(wěn)定性也越來越重要，而變頻器的使用使得這方面的問題得到了極大程度的解決，但是低壓穿越問題將會(huì)嚴(yán)重影響變頻器應(yīng)發(fā)揮的作用，應(yīng)該通過相應(yīng)的改造方案來提升低電壓穿越的能力。對(duì)此，文章針對(duì)發(fā)電廠變頻器低電壓穿越改造方案展開了論述。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;變頻器;低電壓穿越;改造方案

引 言：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得發(fā)電廠所面臨的經(jīng)營壓力也不斷變大，在這種情況下變頻器廣泛的應(yīng)用于火電廠當(dāng)中。使得變頻器在其中的重要性體現(xiàn)的極為顯著，當(dāng)變頻器發(fā)生故障問題的時(shí)候，勢(shì)必會(huì)嚴(yán)重影響火電廠運(yùn)行的安全性。對(duì)此，電網(wǎng)調(diào)度中心針對(duì)各并網(wǎng)發(fā)電廠變頻器安全穩(wěn)定運(yùn)行方面提出了新的要求，必須要使變頻器低電壓穿越的能力進(jìn)行提高，在性能方面必須要與DL/T1648-2016“發(fā)電廠及變電站輔機(jī)變頻器高低壓穿越技術(shù)規(guī)范”當(dāng)中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合。

1. 發(fā)電廠變頻器中低電壓穿越存在的影響問題

低電壓穿越這一概念通常是在變頻器上使用的，通過對(duì)其使用當(dāng)變頻器的輸入電源電壓處于一定時(shí)間與跌幅范圍之內(nèi)的時(shí)候，是不會(huì)使變頻器出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象。還能夠使電廠保持正常運(yùn)行狀態(tài)。變頻器工作的主要是通過對(duì)整流、直流以及逆變等部分進(jìn)行組合而成的，除了上述部分還需要添加相應(yīng)的控制單元，這樣才能夠?qū)ψ冾l器輸出功率進(jìn)行良好的控制。比如，在380V的交流電源中輸入整流部分，使其轉(zhuǎn)換成為直流電，然后經(jīng)過相應(yīng)的大容量電容之后，再利用控制單元來針對(duì)相應(yīng)的逆變部分進(jìn)行精準(zhǔn)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)直流電源的轉(zhuǎn)換，使其形成各種不同頻率的交流電，通過這些流程能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)在調(diào)速方面的控制加以實(shí)現(xiàn)。低電壓穿越對(duì)于變頻器而言是具有一定危害性的。當(dāng)變頻器的輸入電壓降低的時(shí)候，且變頻器正處于低壓工作的狀況下，想要使輸出的穩(wěn)定性得到保證，那么很可能會(huì)使變頻器工作的電流始終處于增大的狀態(tài)，很有可能會(huì)使變頻器中的核心元件晶體管出現(xiàn)燒損的現(xiàn)象。而當(dāng)控制電源電壓處于降低狀態(tài)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致變頻器的控制失靈，為了使變頻器的安全運(yùn)行得到保證，在變頻器中必須要設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置，一旦上述情況出現(xiàn)之后，變頻器就會(huì)做出相應(yīng)的保護(hù)進(jìn)行自動(dòng)跳閘。

2. 發(fā)電廠變頻器低電壓穿越改造方案探討

2.1常用的改造方案

火電廠變頻器在具體實(shí)施低壓穿越改造的時(shí)候，常用的方案主要有以下3個(gè)方案。⑴失壓重啟控制方式或降轉(zhuǎn)速恒磁通V/F控制方式：這種方式在實(shí)際使用中是允許存在短時(shí)負(fù)載波動(dòng)現(xiàn)象的，而變頻器進(jìn)線電壓出現(xiàn)瞬時(shí)大幅度下降、短時(shí)斷電現(xiàn)象的時(shí)候，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動(dòng)的目的。但是，這種方式在實(shí)際使用的時(shí)候，必須要針對(duì)電壓瞬時(shí)跌落的最大幅值、擾動(dòng)的具體持續(xù)時(shí)間、生產(chǎn)過程中轉(zhuǎn)速降低的允許程度以及相應(yīng)的負(fù)載特性等方進(jìn)行全面的考慮，所以常在大慣性類負(fù)載中使用。⑵串聯(lián)交流不間斷電源方式：主要將不間斷電源串聯(lián)于變頻器的前端位置，雖然這種方式的使用能夠?qū)崿F(xiàn)無干擾運(yùn)行，但是卻會(huì)受到UPS的容量限制。⑶在變頻器中加裝低電壓穿越裝置：在進(jìn)行加裝低電壓穿越裝置的時(shí)候，通常采用的方式有兩種，第一種方式是從交流側(cè)來進(jìn)行裝置的引入，第二種方式則是從支流部分來進(jìn)行裝置的引入。在采用第一種方式的時(shí)候，需要將抗低壓穿越擾動(dòng)電源設(shè)備加裝到變頻器交流電源輸入側(cè)，當(dāng)系統(tǒng)電壓處于正常狀態(tài)時(shí)，變頻器運(yùn)行正常，當(dāng)該裝置處于熱備用的狀態(tài)時(shí)，且變頻器進(jìn)線電壓出現(xiàn)下降的時(shí)候，低電壓穿越裝置會(huì)對(duì)進(jìn)線電壓的下降情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并利用升壓泵來實(shí)現(xiàn)直流電壓的提升，使其能夠達(dá)到500V以上，促使變頻器的輸出在穩(wěn)定性上得到保證。在對(duì)第二種方式進(jìn)行使用時(shí)，是將隔離性電壓暫降保護(hù)裝置引入到直流電源中，經(jīng)過相應(yīng)隔離變化之后，高頻整流濾波會(huì)轉(zhuǎn)變成為直流電。

2.2三種方案在使用中的優(yōu)缺點(diǎn)分析

每一種方案在實(shí)際使用的過程中，都具有相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：⑴第一種方案一般在大慣性類負(fù)荷當(dāng)中使用，比如一次風(fēng)機(jī)、給水泵等裝置的負(fù)載當(dāng)中，其輔機(jī)變頻器多為6KV;⑵第二種方案在實(shí)際使用中體現(xiàn)出的穩(wěn)定性是比較高的，但是需要對(duì)UPS裝置的容量選擇過大或改造復(fù)雜等方面的問題進(jìn)行全面的考慮，在性價(jià)比方面不合適;⑶第三種方案在進(jìn)行電源與負(fù)載端隔離的時(shí)候具有較高的可靠性，不管是那一方出現(xiàn)了故障問題，另一端都不會(huì)受到影響，不僅具有較高的可靠性，而且裝置的占地面積也較小，能夠?qū)崿F(xiàn)故障自診斷。缺點(diǎn)：⑴第一種方案中不能完全將交流側(cè)進(jìn)行中斷，如果完全將其中斷將會(huì)使相應(yīng)的裝置失去作用;⑵第二種方案需要在裝置上加裝相應(yīng)的直流系統(tǒng)與蓄電池組，這使得投資成本得到了大幅度增加，而且徐電視也需要長時(shí)間的進(jìn)行維護(hù);⑶第三種方式在具體實(shí)施的時(shí)候，容易出現(xiàn)大量變頻器使用直流電源的現(xiàn)象，這有可能會(huì)出現(xiàn)直流系統(tǒng)超負(fù)荷的現(xiàn)象，因此，在具體實(shí)施改造的初期階段，就需要針對(duì)此種情況予以考慮。

3. 發(fā)電廠變頻器低電壓穿越改造的具體現(xiàn)狀

3.1 針對(duì)380V低電壓穿越改造的現(xiàn)狀

依據(jù)全國范圍內(nèi)的電網(wǎng)要求來看，各個(gè)并網(wǎng)發(fā)電廠在實(shí)施變頻器低電壓穿越能力改造時(shí)，都需要將電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T1648-2016“發(fā)電廠及變電站輔機(jī)變頻器高低壓穿越技術(shù)規(guī)范”作為依據(jù)來具體實(shí)施排查，一旦發(fā)現(xiàn)其中存在與要求不相符的就必須要實(shí)施改造。依據(jù)對(duì)某省的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該省內(nèi)各個(gè)發(fā)電廠當(dāng)中的380V這類輔機(jī)設(shè)備在實(shí)施改造的時(shí)候，基本上采用的都是第三種方案，所取得的效果是非常不錯(cuò)的。

3.2 針對(duì)6KV輔機(jī)低電壓穿越實(shí)施改造的現(xiàn)狀

以某省的某火電廠為例，該電廠投產(chǎn)于2016年，由于在利用機(jī)組調(diào)試來進(jìn)行6KV廠用電串聯(lián)切換的時(shí)候，6KV高壓給水泵出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，并且備用泵聯(lián)啟成功實(shí)現(xiàn)。廠用電進(jìn)行串聯(lián)切換的時(shí)候，6KV電壓會(huì)初選短時(shí)間的失壓。當(dāng)串聯(lián)切換的時(shí)候6KV電壓出現(xiàn)下跌，其下跌值約為20%左右，電壓衰減的時(shí)長大致為50ms。依據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T1648-2016的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)變頻器進(jìn)線電壓比額定電壓小，且大于60%額定電壓同時(shí)持續(xù)時(shí)間≤5s的時(shí)候，變頻器供電具有可靠性。通過上述內(nèi)容可以得出相應(yīng)的結(jié)論，該火電廠的高壓給水泵在變頻器低壓穿越方面體現(xiàn)的能力，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的要求是不相符的。

結(jié)束語：

總而言之，當(dāng)前階段的關(guān)于380V電動(dòng)機(jī)變頻器低電壓穿越能力進(jìn)行提高的方案有很多，而且大多都具有較高的可行性，尤其是加裝低電壓穿越裝置這種方案的使用更為廣泛，主要是由于這種方案相比于其他方案，在實(shí)際使用中的效果與優(yōu)勢(shì)更加顯著，有利于火電廠變頻器低電壓穿越改造的順利實(shí)施。

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