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[摘 要]随着变频调速技术的发展，变频器在电厂中的应用日趋广泛，但由于变频器整流逆变部分的特性原因，其自身存在低电压保护闭锁程序，因此在电网电压波动时，尤其在低电压下，变频器会出现闭锁，停止电流输出，若变频器接至重要辅机上时，其停运可直接导致发电机组停运，给电网运行带来更大危害。
[关键词]变频器低电压穿越应用
中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0050-01
一、问题背景
2015年11月2日，公司220KV线路区域外故障，故障点距离公司约9公里，从故障录波器录波电压来看220KV电压明显下降，6KV母线电压下降至额定电压的65%，运行中的#2机所有给煤机变频器因低电压保护动作闭锁输出，联动锅炉全炉膛灭火保护动作机组跳闸，由此引起电网低电压穿越给机组带来影响问题。
变频器投入失压再启动功能后均能在失电2S后启动成功，但通过对多台给煤机同时失电再启动的锅炉燃烧试验，发现炉膛负压波动较大，影响锅炉运行安全。不适合采取此方法。另外，给煤机变频器低电压保护定值为变频器内部固有定值，无法修改，因此单独通过调整变频器内部功能无法完全消除系统中出现“低电压穿越”时造成的停机故障。如何在变频器外部电网电压降低时变频器稳定运行，成为解决问题的关键。我公司通过多方研究提出了解决办法，并经现场试验证明可行。
二、改造实施
公司#2炉给煤机共计8台，采用富士5000011型变频器，容量15KW。给煤机变频器中间直流环节加装蓄电池组，单回路供电原理如下图：
在#2炉给煤机系统各增设南京某公司提供的安全给粉系统一套，主要由SGS-150主机及监测系统和一套65AH蓄电池组构成，每套SGS系统输出对应8台给煤机变频器，接入变频器内部直流母线输出端子，在系统电压波动情况下，SGS系统判断变频器直流母线电压下降到设定值505V时，在200μs内通过SGS系统所带的蓄电池组为变频器直流母线提供直流支撑，时间均为不少于1分钟。确保变频器不会因为电压骤降而停机，且运行参数不发生任何变化。当电压波动恢复或MFT动作时，直流支撑系统自动退出，确保锅炉安全。
为保证控制电源可靠，给煤机控制回路供电取自机组UPS（两路）。并配置伊顿STS 16A型快速交流双电源切换装置，实现两路电源交叉备用功能，为保证切换质量要求交流双电源切换装置切换时间小于8ms。
三、设备安全性
1、该供电系统在母线电压正常时作为后备电源，不影响原有变频器的使用方式及性能，直流支撑系统的退出、投入时不会对原变频器产生影响。
2、该系统与变频器之间有十分可靠的隔离保护设计，當一台变频器出现故障，不会影响其它变频器正常运行。
3、在检测维修时，每回路直流支撑系统均可单独与母线分离，以便于维修。
4、具有系统自诊断及故障显示功能，并且对变频器母线电压失电、充电压实时纪录，追忆查询方便。
5、SGS系统提供直流电压为540V，当变频器直流母线电压下降到设定值时，快速投入蓄电池系统运行，实现无扰切换。
四、现场试验
2015年12月10日，为验证给煤机变频器在电源电压全部失去情况下，SGS系统的切换性能及连续支撑能力，对8台改造后的给煤机进行试验。
1、空载试验
变频器运行频率为33.89Hz时，拉开SGS电源开关、给煤机电源开关，变频器频率维持 33.89Hz不变，试验时间为1分钟，SGS系统输出电压略有下降，由528V降至524V，变频器工作正常，给煤机电机运行正常。
2、带载试验
变频器运行频率为27.65Hz时，拉开SGS电源开关、给煤机电源开关，变频器频率维持 27.65Hz不变，试验时间为8分钟，SGS系统输出电压略有下降，由524V降至504V，变频器工作正常，给煤机电机运行正常。
五、试验结论
1、给煤机电源失电8分钟后直流输出电压为504V，变频器工作正常。验证了SGS系统能支撑8台给煤机同时失电1分钟的能量，电池电压不低于450V。
2、在保持给煤机输送机变频器交流控制电源不失的情况下切断其三相交流进线，SGS系统能瞬时投入，维持变频器正常；当给煤机三相交流电源恢复正常时，SGS系统能自动退出，变频器能正常运行，输出频率、转速不发生变化，满足低电压穿越时给煤机正常工作要求。
六、结束语
变频器在火电厂辅机设备上应用很普遍，由于缺乏对变频器低电压闭锁保护的认识，很多电厂没有意识到变频器会在电网低电压时闭锁输出，从而引起全炉膛灭火。对电网来说，由于故障时电压瞬时降低，需有功支持维持系统频率，此时如电厂再出现解网会使电网频率更加恶化，后果严重。上述实践证明此问题可从技术上解决。
变频器直流母线加装蓄电池组后在电网电压跌落至0V时，因蓄电池做电源支撑，给煤机会继续提供不间断电源，具有100%供电可靠性。缺点是改造工作量较大，除购置成套系统外，还需购置动力电缆、控制电源电缆及控制电源快切装置进行配套安装，投资较大。
参考文献：
[1] 陈天翔.《电气试验》中国电力出版社，2005年
[2] DL/T 596—1996，《电力设备预防性试验规程》
[3] DLT 1195-2012 火电厂高压变频器运行与维护规范
作者简介：
李继忠，男，本科学历，工程师，从事发电厂电气设备维护、检修、技改等工作。
[关键词]变频器低电压穿越应用
中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0050-01
一、问题背景
2015年11月2日，公司220KV线路区域外故障，故障点距离公司约9公里，从故障录波器录波电压来看220KV电压明显下降，6KV母线电压下降至额定电压的65%，运行中的#2机所有给煤机变频器因低电压保护动作闭锁输出，联动锅炉全炉膛灭火保护动作机组跳闸，由此引起电网低电压穿越给机组带来影响问题。
变频器投入失压再启动功能后均能在失电2S后启动成功，但通过对多台给煤机同时失电再启动的锅炉燃烧试验，发现炉膛负压波动较大，影响锅炉运行安全。不适合采取此方法。另外，给煤机变频器低电压保护定值为变频器内部固有定值，无法修改，因此单独通过调整变频器内部功能无法完全消除系统中出现“低电压穿越”时造成的停机故障。如何在变频器外部电网电压降低时变频器稳定运行，成为解决问题的关键。我公司通过多方研究提出了解决办法，并经现场试验证明可行。
二、改造实施
公司#2炉给煤机共计8台，采用富士5000011型变频器，容量15KW。给煤机变频器中间直流环节加装蓄电池组，单回路供电原理如下图：
在#2炉给煤机系统各增设南京某公司提供的安全给粉系统一套，主要由SGS-150主机及监测系统和一套65AH蓄电池组构成，每套SGS系统输出对应8台给煤机变频器，接入变频器内部直流母线输出端子，在系统电压波动情况下，SGS系统判断变频器直流母线电压下降到设定值505V时，在200μs内通过SGS系统所带的蓄电池组为变频器直流母线提供直流支撑，时间均为不少于1分钟。确保变频器不会因为电压骤降而停机，且运行参数不发生任何变化。当电压波动恢复或MFT动作时，直流支撑系统自动退出，确保锅炉安全。
为保证控制电源可靠，给煤机控制回路供电取自机组UPS（两路）。并配置伊顿STS 16A型快速交流双电源切换装置，实现两路电源交叉备用功能，为保证切换质量要求交流双电源切换装置切换时间小于8ms。
三、设备安全性
1、该供电系统在母线电压正常时作为后备电源，不影响原有变频器的使用方式及性能，直流支撑系统的退出、投入时不会对原变频器产生影响。
2、该系统与变频器之间有十分可靠的隔离保护设计，當一台变频器出现故障，不会影响其它变频器正常运行。
3、在检测维修时，每回路直流支撑系统均可单独与母线分离，以便于维修。
4、具有系统自诊断及故障显示功能，并且对变频器母线电压失电、充电压实时纪录，追忆查询方便。
5、SGS系统提供直流电压为540V，当变频器直流母线电压下降到设定值时，快速投入蓄电池系统运行，实现无扰切换。
四、现场试验
2015年12月10日，为验证给煤机变频器在电源电压全部失去情况下，SGS系统的切换性能及连续支撑能力，对8台改造后的给煤机进行试验。
1、空载试验
变频器运行频率为33.89Hz时，拉开SGS电源开关、给煤机电源开关，变频器频率维持 33.89Hz不变，试验时间为1分钟，SGS系统输出电压略有下降，由528V降至524V，变频器工作正常，给煤机电机运行正常。
2、带载试验
变频器运行频率为27.65Hz时，拉开SGS电源开关、给煤机电源开关，变频器频率维持 27.65Hz不变，试验时间为8分钟，SGS系统输出电压略有下降，由524V降至504V，变频器工作正常，给煤机电机运行正常。
五、试验结论
1、给煤机电源失电8分钟后直流输出电压为504V，变频器工作正常。验证了SGS系统能支撑8台给煤机同时失电1分钟的能量，电池电压不低于450V。
2、在保持给煤机输送机变频器交流控制电源不失的情况下切断其三相交流进线，SGS系统能瞬时投入，维持变频器正常；当给煤机三相交流电源恢复正常时，SGS系统能自动退出，变频器能正常运行，输出频率、转速不发生变化，满足低电压穿越时给煤机正常工作要求。
六、结束语
变频器在火电厂辅机设备上应用很普遍，由于缺乏对变频器低电压闭锁保护的认识，很多电厂没有意识到变频器会在电网低电压时闭锁输出，从而引起全炉膛灭火。对电网来说，由于故障时电压瞬时降低，需有功支持维持系统频率，此时如电厂再出现解网会使电网频率更加恶化，后果严重。上述实践证明此问题可从技术上解决。
变频器直流母线加装蓄电池组后在电网电压跌落至0V时，因蓄电池做电源支撑，给煤机会继续提供不间断电源，具有100%供电可靠性。缺点是改造工作量较大，除购置成套系统外，还需购置动力电缆、控制电源电缆及控制电源快切装置进行配套安装，投资较大。
参考文献：
[1] 陈天翔.《电气试验》中国电力出版社，2005年
[2] DL/T 596—1996，《电力设备预防性试验规程》
[3] DLT 1195-2012 火电厂高压变频器运行与维护规范
作者简介：
李继忠，男，本科学历，工程师，从事发电厂电气设备维护、检修、技改等工作。