给煤机变频器低电压穿越治理技术改造可行性研究

王德星 杨光

摘 要：随着变频器在辅机软启动、变频调速、优化设计、经济运行等方面发挥着越来越重要的作用，变频器的应用推广也在不断深入。但是由于电压骤降或者短时中断、电网过压等情况都会引发变频器跳闸保护。给煤机等重要负载变频器跳闸保护会造成炉膛灭火保护的动作停车。如果多台大功率发电机同时出现停车动作，很容易造成大面积停电事故，对于电网的安全稳定运行造成了严重威胁。

关键词：给煤机；变频器；低电压穿越；治理技术；可行性改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.088

0 引言

对于工厂配电系统来说，供电可靠性的评定主要通过三个方面的指标进行判断。即系统平均停电频率、系统平均停电时间以及短时停电频率。其中系统平均停电频率和短时停电频率直接影响工厂的非计划停车次数，如果停车次数过多，不仅会给工厂造成严重的经济损失，而且还有可能引发安全事故。所以必须针对给煤机变频器低压穿越治理技术进行改造，提高治理电压的质量，提高供电可靠性。

1 给煤机变频器低压穿越治理技术改造概述

（1）改造依据。近年来，伴随着火电厂内部辅机变频器应用规模的不断扩大，而且由于变频器引发的瞬时电压波动引起机组跳闸的问题不断出现。通过针对性的研究，发现发生这次事故的主要原因就是机组在正常运行时发生电网电压瞬时波动的情况。并且低压幅度超过了给煤机变频器的跳闸阀值引发的低压保护。这样的瞬时跳闸不仅会降低锅炉的性能，而且突然跳闸也会造成机组跳闸，锅炉灭火，增大了炉炉膛非计划停车的风险，造成供电机组煤耗升高，从而影响经济效益[1]。

本次改造的主要依据是《河南电力调度控制中心关于开展河南电网600MW以及以上机组低电压辅机高、低压穿越能力技术改造工作的通知》。

（2）改造范围。根据《通知》要求，针对火电厂辅机变频器大规模使用的情况，针对国家电投河南电力有限公司平顶山发电分公司#1、#2机组两台燃煤锅炉提供全套的给煤机变频器低电压穿越设备进行改造。改造的内容包括设计、采购、制作、全过程。

（3）改造的必要性。由于目前火电厂辅机系统变频器自身缺乏低电压穿越能力，对于电厂主设备的安全运行会产生严重隐患，不仅造成机组跳闸或者电压大幅度降低，而且对于电网的整体稳定运行产生严重影响。基于这样的原因，为了能够有效的避免河南电网发生类似事故，根据《河南电力调度控制中心关于开展河南电网600MW以及以上机组低电压辅机高、低压穿越能力技术改造工作的通知》，必须进行火电厂辅机系统变频器低压穿越治理技术改造。

2 给煤机变频器低压穿越治理技术改造可行性研究

变频器低电压穿越变频器低压穿越装置的主要目的就是通过控制系统电压跌落时，有效的保证变频器以及拖动电机的转速、功率、转矩不发生改变。这是因为在系统电压正常的情况下，电流通过交流送电回路输送到变频器交流输入端。正常状态下的电力电子器件处于旁路状态，所以不会监测电流，影响变频器低压穿越装置判断。当系统电压发生跌落状态，整个电流得到直流电压跌落，所以变频器低压穿越装置内置的控制系统会检测到电压跌落的实时变化，自动升压回路。保证电流的稳定运行，确保变频器输入直流电压维持在稳定的电压水平，从而有效的保证变频器的输出功率、电机转矩以及电机转速。当系统电压跌落结束之后，系统电压恢复正常，变频器低压穿越装置不会对电压进行干扰。但是变频器的供电依然通过三相交流送电回路提供。在变频器中的交流送电通道与直流送电通道能够在电力电子器件的作用下进行自由切换，并且切换的动作非常迅速，不会对变频器的稳定运行带来影响。

3 变频器电压穿越电源特点

（1）具有更好的安全性与可靠性。变频器低电压穿越能够保证原有送电线路或者设置旁路开关来实现旁路电路，并且当系统电压处于稳定运行的过程中，变频器由电力直流供电，电源变换模块不回参与运行，所以能够有效的提高变频器的安全性能与可靠性能，减少故障发生的概率。（2）高效的定期自检与故障诊断。由于变频器低压穿越装置能够通过实时监控电流电压的瞬时跌落情况，所以保证了变频器低压穿越电源的效果。并且变频器低压穿越装置不需要人工维护与操作，通过定期自检功能对于自检工作中发现问题，并且自动处理。所以变频器低压穿越装置具备更加强大的故障以及自诊断功能。通过这样的设计，能够避免变频器低压穿越装置的运行受到限制，从而提高变频器低压穿越装置运行效率。同时，该变频器低压穿越装置由于宽温度范围，所以具有长运行的寿命。能够根据不同的变频器型号进行定制化生产，安装与操作都非常的简单。通过分布式供电解决方案，也能够有效的提高变频器低压穿越装置的整体利用效率。

4 给煤机变频器低压穿越治理技术改造具体方案

本次改造针对国家电投河南电力有限公司平顶山发电分公司#1、#2机组两台燃煤锅炉提供全套的给煤机变频器低电压穿越设备进行改造。在改造的过程中，通过给煤机变频器一拖一的方案设计来改造动力电源，能够将12台变频器配置12套一拖一的变频器低压穿越装置。通过将两台机组12台给煤机的变频器控制电源进行改造，实现380Vac段电源与厂用UPS进行切换。在此次改造的过程中，当给煤机正常运行时，通电压会产生晃动，所以电压会在380V时检测三相交流电压，并且将三相交流电压穿越至装置整流升压到490V，这个穿越的过程持续200ms。一拖二装置电源能够与给煤机总电源进行切换，并且由4平方增加值6平方。一拖三装置能够从B给煤机电源总取，给煤机的总功率能够打造12KW，并且由4平方增加值6平方。

5 变频器低压穿越装置安全、环保、可行性分析

通过变频器低压穿越改造，能够实现电网电压在发生跌落的过程中，变频器以及拖动系统的转矩、转速保持不变，提高了系统运行的安全穩定，避免因为变频器的瞬间跌落产生事故，提高整体生产运行的可靠性。

6 结论

本文针对给煤机变频器低压穿越治理技术进行详细的分析，从而有效的提高变频器技术改造的可行性。

参考文献：

[1]李少波，陈华杰.给煤机变频器预防低电压穿越改造探讨[J].机电信息，2017（36）：75-76.