給煤機變頻器低電壓穿越裝置的優化配置方案
發表時間：2019/11/12 14:55:54
近年來，變頻技術逐漸在火電廠輔機運行中廣泛應用，變頻改造可以降低廠用電率，實現節能降耗，但與此同時，變頻器對電壓波動極為敏感，當輸入電壓低于變頻器低壓保護定值時，保護電路動作，切斷變頻器的輸出，保護變頻器不受過流損害。
火電廠一些重要輔機若因電壓跌落而導致變頻器低電壓保護動作時，短時中斷運行就會造成設備損壞、機組停機或輸出功率大量下降。國內電廠曾經多次出現廠用電電壓跌落導致給煤機變頻器停運，觸發爐膛滅火保護（MFT），較終機組跳機的案例。因此，為確保機組的安全穩定運行，有必要讓火電廠輔機變頻器在電壓跌落情況下，維持一定時間的正常運行。
目前，在進行低電壓穿越改造的方案中，尚沒有從經濟性和安全性方面進行的研究。本文主要探討在對電廠輔機變頻器進行低電壓穿越改造的過程中，如何根據電廠輔機的實際情況，既保證電壓跌落時機組安全運行，又保證低電壓穿越裝置配備方案的經濟性。
輔機變頻器低電壓穿越技術
輔機變頻器的低電壓穿越（LVRT）改造，就是使火電廠輔機在電壓跌落的情況下，具備短時間內正常運行的能力，在《大型汽輪發電機組一類輔機變頻器高低電壓穿越技術規范》中，對給煤機等一類輔機變頻器的低電壓穿越能力要求。
給煤機變頻器低電壓穿越裝置的優化配置方案
電廠內發生低電壓問題的主要原因可以分為以下幾類：
①起動大型廠用電設備時廠用電低電壓。例如：起動引風機、一次風機、脫硫增壓風機、給水泵等，廠用電源電壓會被拉的較低，且持續一段時間，時間一般在10～15s，由于有變壓器隔離，這種行為通常只是限于某段母線，是電廠經常發生的一種現象，一般電廠早就已經解決；
②廠用設備故障導致低電壓。風機、水泵和變壓器等廠用電設備由于雷擊、老化、接地等原因出現短路故障，從故障發生到故障切除這一過程中，廠用電母線電壓會出現短時降低的現象，當短路故障點距離廠用母線較近時，廠用母線電壓跌落較為明顯；
③電網故障導致低電壓。主保護未動靠后備保護切除故障或重合閘合于永久性故障保護再次跳閘，這時往往會在電廠發生低電壓故障。這種暫態低電壓有的時候電壓會很低，甚至達到額定電壓的60%以下，對輔機變頻器影響很大。
通常，廠用電母線上小幅度的電壓跌落較為頻繁，但是影響較小，小幅度的電壓波動并不足以使得變頻器低電壓保護動作，不少變頻器也具備短時間的過載能力，能夠在電壓小幅跌落時保持正常運行；大幅度的電壓跌落發生的概率較小，但是故障對廠用電系統的影響較大，會引起輔機變頻器大量跳閘，造成輔機出力大幅波動，影響機組安全穩定運行。
從具體實施方式上，輔機變頻器的低電壓穿越（LVRT）方法主要包括以下兩類。
1）變頻器的失電再起動功能
由于大多數電壓跌落故障的持續時間在10s以內，輔機變頻器在低電壓時間段內停止輸出，待電壓恢復時，變頻器根據電機轉速再起動。風機類的輔機轉動慣量大，在變頻器停止輸出后，不會立馬停止，轉速適當降低也不會對機組產生巨大的影響，因此，此措施一般適用于高壓輔機變頻器（如引風機、送風機等）。
2）增加低電壓穿越輔助裝置
火電廠輔機在電壓跌落情況下停機是由于變頻器低壓保護動作導致的，若給予變頻器一個電壓支撐，保持電壓不變，則能為輔機變頻器提供低電壓穿越功能，比較典型的方案為有源式低電壓穿越裝置和無源式低電壓穿越裝置。
有源式低電壓穿越裝置，即在變頻器交流進線側加裝UPS電源或其他儲能裝置，在變頻器直流側并聯蓄電池組或超級電容器等儲能裝置；無源式低電壓穿越裝置，從電網殘壓取電，當電壓跌落時利用boost電路升壓，對變頻器的直流母線提供電壓支撐。
