摘要:随着社会经济及科技水平的快速发展,高压变频器被广泛应用到各领域生产建设中,在提升生产建设效率的同时,所存在的瞬时掉电、电压短时跌落等问题也会引起装置停机现象,对高压变频器低电压穿越功能提出了更高要求。本文就基于此,对高压变频器低电压穿越功能的实现进行相关概述,旨在保障高压变频系统的稳定可靠运行,以供参考。
关键词:高压变频器;低电压穿越功能;实现
高压变频器低电压穿越功能可在变频器及供电设备故障,电压降低到低电压穿越区范围内时,保障供电可靠性,促进供电对象的安全运行。换言之,在高压变频器或负荷出现故障的情况下,高压变频器电源系统电压过低,需高压变频器具备低电压穿越功能,为供电对象提供充足的电源。
1、高压变频器低电压穿越功能实现意义
在电厂中,高压变频器承担起拖动辅机运行等重要职责,对电厂节能目标的实现具有重要意义。因电厂电压受设备及运行环境影响严重,极易出现电压不稳定问题。当高压变频器输出电压较低时,保护子系统将被触发,导致辅机、甚至是机组整体停机问题出现,无法满足供电对象实用需求[1]。因此为保障辅机及机组的安全平稳运行,需在高压变频器功能基础上,增设低电压穿越功能,保障高压变频器再出现电压短时跌落的情况下,相关机组设备依然正常运行,在电源恢复之前可为辅机、电动机等持续供电,降低电厂系统运行风险。
2、高压变频器低电压穿越功能理论研究
2.1高压变频器结构
高压变频器属于电压源型高压变频装置,需使用单元串联方式与辅机连接 在一起。高压变频器输入侧通过移相变压器所形成的多脉冲整流,可有效避免电流波形对系统运行状态造成的不利影响,切实提升网侧效率,保障电网正常稳定运行。不仅如此,高压变频器输出侧也需采用电源串联方式将各功率单元依据电压等级及功率大小相配置。高压变频器可使用主控及分布式控制两种方式,其中,主控装置可向各系统传达控制指令,实现对各功率单元的控制目标。
2.2高压变频器低电压穿越功能概念
高压变频器低电压穿越则是指高压变频装置因内部或供电设备故障等问题引发暂态或产时间电压降低现象。当电压降低到低电压穿越区范围之内时,高压变频器也可正常供电,不会引发辅机或机组停机等问题。
2.3高压变频器低电压穿越情况
就目前来看,高压变频器低电压穿越区主要分为三种情况:第一,高压变频器暂态低电压穿越。高压变频器受主客观因素影响而出现电源电压跌落情况,电压跌落范围为额定电压20%左右,维持时间较短并不超过0.5s,辅机及机组等供电不中断;第二,高压变频器动态低电压穿越。高压变频器电压电源电压跌落为额定电压的60%左右,维持时间小于5s,相关供电对象可在此时区内正常运行[3];第三,高压变频器长时间低电压穿越。高压变频器电压跌落率为额定电压的90%,持续时间超过5s以上。高压变频器触发自身低电压穿越功能,保障供电对象诶定能够可靠运行。
2.4高压变频器低电压穿越功能原理
在高压变频器输出电压受变频器或供电设备故障问题影响的情况下会出现跌落现象,对各功率单元的直流电压造成严重不利影响,从而引发输出电压降低问题。当输出电压降低到一定限度甚至消失后,高压变频器低电压穿越功能会保障变频器不停机,使电动机等处于自由制动状态。在电压降低一段时间后,高压变频器内部电源电压恢复正常,而其他辅机也会随跟踪转速正常运转。其中,跟踪转速就是电动机等电压跌落期间,高压变频器低电压穿越功能通过测量电动机侧反电动势,对电动机正常转速进行估算及控制。当高压变频器电压正常时,电动机转速可快速恢复到标准状态时,保障各供电对象的正常运行。
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3、高压变频器低电压穿越功能实现流程
在高压变频器实际运行期间,往往会采用交流电、直流电循环交替的运行的方式,并由高压变频器功率回路及控制装置等两部分组成。为从根本上规避高压变频器受电压跌落影响而出现机组停机问题,需从直流电源支撑及控制等方面入手,确保高压变频器在处于低电压的状态下,低电压穿越功能会保障的装置持续输出稳定直流电流,促进各机组设备的稳定运行。
2.1单独蓄电池组供电
在高压变频器中采用单独蓄电池组供电方式。单独蓄电池组供电系统主要由蓄电池、电压保护装置、直流隔离单元、执行单元等构成。当出现高压变频器电压跌落情况后,检测单元会时刻监督电压数值直至其降低到低电压穿越范围;执行单元启动并对电动机充电,更好保障电压降低后的高压变频器稳定运行[4]。在高压变频器正常运行情况下,微机充电装置可给蓄电池充电,为高压变频器及低电压穿越电源供电。此种高压变频器低电压穿越功能的实现方式可更好解决低电压停机问题,对电厂供电机组造成的冲击较小,实际投资金额不高。但在单独蓄电池组供电期间,需定期对蓄电池进行供电及维护。
2.2机组直流供电
高压变频器低电压穿越机组直流供电系统主要由功率变换装置、直流隔离电源及监控单元等构成。其中,机组电流需控制在110v。在高压变频器电压出现明显跌落趋势的情况下,直流电源可经由功率变换装置为高压变频器提供更加稳定的直流电,促进的的机组装置的正常运行。通过机组直流供电方式实现高压变频器低电压穿越功能可简化设备维护流程,扩大低电压穿越范围。但在实际运行期间,机组直流供电无法在高压变频器接地或短路情况下正常运行,需额外额增设动力电缆等装置。
4、高压变频器低电压穿越功能试验验证
通过对电厂各机组供电需求的分析,选择用单独蓄电池组供电的方式实现高压变频器低电压穿越功能。在高压变频器实际改造期间,需在原结构基础上增设电压保护装、蓄电池组、监测单元等,确保蓄电池机组可在高压变频器暂态、动态及长时间电压跌落期间保持正常运行状态。
经过对改造后高压变频器的试验研究发展,在高压变频器处于正常电压下,高压变频器母线无异常,电能可借助交流送电的方式实现稳定运行[5]。辅机备用电源不直接参与到高压变频器运行。在电压出现跌落的情况下,监控装置对电压跌落范围进行实时监控,当电压低至低电压穿越范围后,辅机电源启动,将跌落电源回升至正常状态下,为高压变频器及机组提供持续不断的电源,致使电压恢复正常。
5、高压变频器低电压穿越功能效果评价
在高压变频器低电压穿越功能以单独蓄电池组供电方式实现的情况下,高压变频器及机组可在电压低落至额定电压20%、60%、90%期间仍然保持正常运行,为促进电厂的高质高效供电奠定了坚实技术基础。
总结:
总而言之,为保障高压变频器及其供电对象的稳定可靠运行,需注重高压变频器低电压穿越功能的增设,防止高压变频器故障无法摆脱系统保护隔离故障元件时间,而引发的机组跳闸等问题出现。在高压变频器低电压穿越功能设计期间,相关工作人员需结合高压变频器规格及机组具体用电需求,制定完善科学的高压变频低电压穿越改造计划,更好实现高压变频器低电压穿越目标。
参考文献:
[1]姜宏丽. 级联型高压变频器的矢量控制及低电压穿越技术研究[D].华北电力大学,2015.
[2]惠海芝. 300MW火电机组给煤机变频器低电压穿越能力的研究及应用[D].华北电力大学,2017.
[3]姚新阳. 火电机组一类辅机变频器低电压穿越技术研究[D].东南大学,2017.
[4]廖远桓,史光辉,左志恒,张念钰,李斌. 低电压穿越技术在变频调速系统上的应用[J]. 矿山机械,2019,47(04):58-61.
[5]姚新阳,黄学良,顾文,蒋琛,唐一铭. 火电机组一类辅机变频器低电压穿越改造技术研究[J]. 电气技术,2015(12):26-30.
论文作者:盛紫林
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签:变频器论文; 高压论文; 电压论文; 低电压论文; 机组论文; 功能论文; 蓄电池论文; 《电力设备》2019年第8期论文;