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    基于MM430變頻器的空冷風機低電壓穿越改造方式

    2021-01-10 06:56:35
    山西電力 2021年1期
    關鍵詞:冷島電源模塊變頻器

    楊 陽

    (山西京能呂臨發(fā)電有限公司,山西呂梁 033200)

    西門子MicriMaster430是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列,額定功率從7.5 kW到250 kW可供選擇。該變頻器采用絕緣柵雙極型晶體管作為功率輸出元件,有很高的運行可靠性和通用性,具備自動再啟動、捕捉再啟動、滑差補償、快速電流限幅等功能。

    山西京能呂臨發(fā)電有限公司(以下簡稱“京能公司”)建設有2×350 MW超臨界循環(huán)流化床直接空冷機組,共配有空冷島2座,空冷動力中心PC(power center)8個段,空冷變壓器6臺。每臺機組獨立配置1座空冷島、4個PC段、2臺三繞組工作變壓器,每臺變壓器分別為2個PC段同時提供工作電源,1臺三繞組備用變壓器同時為4個段提供備用電源,其中4個PC段帶30個變頻器(西門子MM430)對應30臺空冷風機電機,每個PC段分別設置1個工作電源和1個備用電源,控制電源均取自空冷島直流分屏(4個PC段公用,為雙電源),并通過備自投裝置進行切換以保證供電的可靠性。每段的變頻器主電源取自各段交流母線,額定電壓為交流電 AC(alternating current)400 V,各變頻器的控制電源也取自各段交流母線,并經(jīng)過各自獨立的控制變壓器將電壓從AC 400 V轉變?yōu)锳C 220 V,

    再經(jīng)過各自獨立的電源模塊將電壓從AC 220 V轉變?yōu)橹绷麟奃C(direct current)24 V進入控制回路。影響變頻器運行的主要因素有電壓、電流、溫度和外部原因等[1],京能公司空冷島變頻器因設計原因受廠用交流電系統(tǒng)電壓影響較大,故本文以解決該問題為主要研究方向。

    1 京能公司空冷島風機變頻器控制系統(tǒng)運行中產生的問題

    a)1號機電動給水泵(6 100 kW)啟動時,廠用電6 kV 12段U相二次側電壓下降至49.375 V,U相一次側線電壓下降至5 131.20 V,空冷島變壓器變比為6 300 V/400 V。由此可算出廠用電6 kV系統(tǒng)在進行串聯(lián)切換時空冷島PCIII、IV段最低電壓可低至325.791 V,并持續(xù)2 s左右,遠低于變頻器正常工作電壓要求的360 V,導致變頻器停止工作并發(fā)出F0 003(低電壓)報警,需要人工復位報警后才能再次重啟變頻器。

    b)2號機廠用電6 kV 22段在進行串聯(lián)切換時V相二次側電壓下降至47.485 V,W相一次側線電壓下降至5 081 V,空冷島變壓器變比為6 300 V/400 V,由此可算出廠用電6 kV系統(tǒng)在進行串聯(lián)切換時空冷島PCIII、IV段最低電壓可低至322.60 V,遠低于變頻器正常工作電壓要求的360 V,導致變頻器停止工作并發(fā)出F0 003(低電壓)報警,需要人工復位報警后才能再次重啟變頻器。

    c)空冷島PC段備自投自動切換時會造成1 s左右的電源中斷,導致變頻器停止工作并發(fā)出F0 003(低電壓)報警,需要人工復位報警后才能再次重啟變頻器。

    d)空冷島風機變頻器雖然具備自動重啟動功能,但需要一個數(shù)字輸入端保持ON命令不變時才能進行。在串聯(lián)切換時電壓太低導致變頻器數(shù)字輸入端保持ON命令的KA3繼電器斷開,使變頻器失去自動再啟動功能,需要人工復位報警后才能再行啟動。

    2 空冷島風機變頻器控制系統(tǒng)改造的思路及方式

    2.1 改造思路

    a)因空冷島風機變頻器系統(tǒng)設備多,價格昂貴,需要在不改變或者盡可能少地改變原有設備的情況下解決上述問題,以提高空冷島變頻器運行可靠性。

    b)西門子MM430型變頻器具備自動再啟動功能,利用該功能通過改變控制回路供電方式來解決問題,能夠極大地降低改造成本并縮短改造工期[2-3]。

    c)京能公司空冷島PC配電間設置有一個雙電源供電的110 V直流分屏,供各PC段工作進線開關、備用進線開關控制,可以利用該直流分屏作為改造后的控制電源提供點,以節(jié)省財力、物力。

    2.2 改造方式

    a)空冷島PC配電間只有一個直流饋線屏,雖然該饋線屏為雙電源供電,但為了保證變頻器運行的可靠性,保留了原有變頻器的交流變直流控制回路,只是要在AC 220 V變DC 24 V的電源模塊出線側新增1個2 A的直流微型斷路器。

    b)新增1個DC 110 V變DC 24 V的電源模塊,將該模塊出線經(jīng)直流微型斷路器后接入空冷島風機變頻器控制回路,與原有的變頻器交流變直流控制回路并聯(lián)。該電源模塊為獨立的一拖三型電源模塊,通過輸入一路110 V直流電源,輸出三路相互隔離的24 V直流電源。

    c)考慮到空冷島風機變頻器因低電壓停止工作的數(shù)量經(jīng)常是以整個PC段為單位,所以為防止整段變頻器同時自動再啟動而導致負荷電流過大,引起PC段進線開關保護動作,需要設置各變頻器的自動再啟動時間相互錯開,根據(jù)京能公司的實際情況,設置一臺變頻器與下一臺變頻器的第一次自動再啟動時間間隔為3 s,即設置第1臺變頻器 P1 212參數(shù)為3 s,第2臺則為6 s,第3臺則為9 s,以此類推,并投入捕捉再啟動功能。

    d)投入變頻器的自動再啟動功能。該變頻器參數(shù)P1 210=0時,自動再啟動功能禁止。當P1 210=1時,變頻器對故障進行確認(復位),即在變頻器重新上電時將故障復位,這就是說,變頻器必須完全斷電,僅僅“電源消隱”是不夠的,在重新觸發(fā)ON命令之前,變頻器是不會運行的。當P1 210=2時,“電源中斷”以后重新上電時,變頻器確認故障F0 003(欠電壓)并重新啟動。這種情況下需要有ON命令一直加在數(shù)字輸入端。當P1 210=3時,只有在變頻器已經(jīng)處于“運行”狀態(tài)下且變頻器發(fā)生故障(F0 003等)時,它才能再啟動。變頻器將確認(復位)故障,并在“電源中斷”或“電源消隱”之后重新啟動。這種情況下需要有ON命令一直加在數(shù)字輸入端。當P1 210=4時,只有在變頻器已經(jīng)處于“運行”狀態(tài)下且變頻器發(fā)生故障(F0 003等)時,它才能再啟動,且變頻器將確認故障,并在“電源中斷”或“電源消隱”之后重新啟動,這種情況下需要有ON命令一直加在數(shù)字輸入端。當P1 210=5時,“電源中斷”后重新上電時,變頻器確認F0 003等故障,并重新啟動。這種情況下需要有ON命令一直加在數(shù)字輸入端(DIN)。當P1 210=6時,在“電源中斷”或“電源消隱”后重新上電時,變頻器確認F0 003等故障,并重新啟動,這種情況下需要有ON命令一直加在數(shù)字輸入端(DIN)。P1 210設置為6時,電動機立即重新啟動。結合我公司實際情況以及設備運行特點和人員安全情況,將該參數(shù)設置為4。

    2.3 注意事項

    此次改造中,為了防止因空冷島直流分屏電源故障引起變頻器控制回路狀態(tài)改變從而導致空冷島風機變頻器工作停止,保留了原有的AC 220 V變DC 24 V回路,且與新增DC 110 V變DC 24 V回路并聯(lián)。為了保證2個電源模塊互為備用且能在運行當中正常工作,在正常運行中只使用1個電源模塊,即在使用時禁止將“直流模塊輸出控制電源”開關與“交流模塊輸入電源”開關、“交流模塊輸出控制電源”開關同時合閘。目前參考部分空冷島風機具備回暖功能,所以設置空冷島PC段1列1、1列 3、1 列 5、2 列 1、2 列 4、3 列 1、3 列 3、3 列 5、4列 1、4列 3、4 列 5、5列 2、5 列 5、6 列 3、6列 5號風機電機變頻器控制電源使用“直流電源模塊”供電(就地開關標出),1列 2、1列 4、2列 2、2列 3、2列 5、3 列 2、3 列 4、4 列 2、4 列 4、5 列 1、5 列 3、5列4、6列1、6列2、6列4號風機電機變頻器控制電源使用“交流電源模塊”供電。

    若有2個直流饋線屏且電源相互獨立的情況下,考慮到2個直流分屏同時失電的幾率微乎其微,所以可以不用保留交流電源供電方式。

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