（1.神华国华广投（柳州）发电有限责任公司 广西柳州 545600；
2.国网赤壁市供电公司 湖北赤壁 437300）
摘要：现如今，我国的综合国力在不断的加强，为了避免电厂由于系统低电压扰动而造成给煤机跳闸，从而触发机组保护动作，针对浙江浙能兰溪发电有限责任公司设备的具体情况，开展了低电压对给煤机变频器影响的试验与研究，提出了一种适合中速磨煤机正压直吹式制粉系统的给煤机变频器低电压穿越的方法。
关键词：给煤机；变频器；低电压穿越
引言
近年来，变频技术逐渐在火电厂辅机运行中广泛应用，变频改造可以降低厂用电率，实现节能降耗，但与此同时，变频器对电压波动极为敏感，当输入电压低于变频器低压保护定值时，保护电路动作，切断变频器的输出，保护变频器不受过流损害。火电厂一些重要辅机若因电压跌落而导致变频器低电压保护动作时，短时中断运行就会造成设备损坏、机组停机或输出功率大量下降。国内电厂曾经多次出现厂用电电压跌落导致给煤机变频器停运，触发炉膛灭火保护（MFT），最终机组跳机的案例。因此，为确保机组的安全稳定运行，有必要让火电厂辅机变频器在电压跌落情况下，维持一定时间的正常运行。目前，在进行低电压穿越改造的方案中，尚没有从经济性和安全性方面进行的研究。本文主要探讨在对电厂辅机变频器进行低电压穿越改造的过程中，如何根据电厂辅机的实际情况，既保证电压跌落时机组安全运行，又保证低电压穿越装置配备方案的经济性。
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。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。
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2给煤机变频器低电压带载试验
为了验证各种变频器能否在低电压情况下实现掉电自启动，分别选用了安川的V7，H1000以及ABB公司的ACS550等变频器进行了模拟低电压情况下的带载试验。根据电网低电压穿越情况和给煤机设置情况，依据DL/T1648—2016《发电厂及辅机变频器高低电压穿越技术规范》，分别针对3种低电压穿越区进行试验。（1）变频器持续低电压穿越区：变频器电源进线电压幅值小于额定电压，且大于或等于90%额定电压，持续时间5s以上的电压及时间区域。当变频器电源进线电压跌至该区域，变频器应可靠供电，保障对象安全运行。（2）变频器短时低电压穿越区：变频器电源进线电压幅值小于额定电压，且大于或等于60%额定电压，持续时间不大于5s的电压及时间区域。当变频器电源进线电压跌至该区域，变频器应可靠供电，保障对象安全运行。（3）变频器瞬时低电压穿越区：变频器电源进线电压幅值小于额定电压，且大于或等于20%额定电压，持续时间不大于0．5s的电压及时间区域。当变频器电源进线电压跌至该区域，变频器应可靠供电，保障对象安全运行。在试验过程中发现，每种变频器所能承受的最低电压不相同，当电压暂降至一定值后，会出现变频器失电停止运行的情况。系统电压位于持续低电压穿越区时，所有试验型号的变频器都能够满足规范要求，在6s内稳定运行，对系统没有任何影响。系统电压位于变频器短时低电压穿越区时，持续时间不大于5s，通过调整变频器运行参数，部分变频器能够保证给煤机处于运行状态。系统电压位于变频器瞬时低电压穿越区时，部分变频器，如ABB的ACS550，在系统电压低于60%额定电压时会出现短时失电，无法保持运行状态信号，导致给煤机控制器认为变频器故障停运，变频器不会重新自启动；高端变频器，如安川的H1000，在达到瞬时低电压穿越区极限值时也不会出现失电停运现象，变频器能够处于带电运行状态，系统电源电压恢复正常后变频器能够继续稳定输出电压。当系统电压低于变频器瞬时低电压穿越区一定时间后（持续时间大大超过0．5s），如安川H1000在电压低于15%额定电压一定时间后，也必然会出现类似ACS550变频器的失电停运现象。此种情况下，掉电自启动设置将会失去重启作用，应在给煤机控制逻辑中引入其他失电判断条件，如引入动力电源监视继电器，判断变频器电源发生低电压情况时，延时一定时间触发给煤机启动指令，如果低电压时间过长，应触发给煤机停运指令，以保证给煤机长时间欠电压后不会再启动。
3方案的经济性和安全性分析
在经济性方面，所提的优化配置方案，3#、4#机组共需购置4台5kW的一拖一低电压穿越装置，2台5kW的一拖二低电压穿越装置，一台5kW的一拖四低电压穿越装置。每台功率为5kW的低电压穿越装置花费5万元，则进行低电压改造设备购置费用共35万，在经济性方面优于现有的配置方案。在安全性方面，按照提出的优化配置方案，在厂用电母线电压小幅度跌落至0.65p.u.附近的情况下，所有的给煤机均能在低电压穿越装置的支撑下正常运行，不受电压波动的干扰；在厂用电母线电压跌落到0.4p.u.与0.65p.u.之间时，1#、2#、3#、4#给煤机正常运行，5#、6#给煤机有一台可以正常工作，另一台给煤机在短时退出运行后重新起动，不影响机组正常运行；在小概率情况下，厂用电母线电压跌落到0.2p.u.与0.4p.u.之间，此时1#、2#给煤机正常运行，3#、4#给煤机可以确保一台正常工作，双进双出磨煤机内部有一定的储煤量，能够在中断运行的状态下支撑锅炉正常运行20～30min左右，在下层磨煤机和对应的给煤机正常运行的情况下，其他几组给煤机短时间中断并不会引起炉膛灭火保护动作。
结语
给煤机、磨煤机日常运行数据及试验说明，对于大型火力发电机组正压直吹式制粉系统，可通过磨煤机内积存的煤来支持一定时间的燃烧，可实现给煤机变频器在低电压情况下短暂停运后自启动，对锅炉燃烧系统不会有任何影响。本文通过现场试验，证明可通过设置低电压情况下自启动功能和在控制逻辑中引入其他失电判断条件，实现给煤机变频器低电压穿越。
参考文献：
［1］邓华．浅谈电厂给粉机变频器低压跳闸问题的几种解决办法［J］．中小企业管理与科技，2009（16）：268．
［2］庞胜汉，江伟．防低电压穿越装置在给煤变频器上的应用［J］．电气技术，2013（3）：89－93．
［3］王华通．火电厂辅机给粉机变频器低电压穿越能力分析及直流支撑技术治理方案［J］．机电信息，2016（30）：48－49．
论文作者:刘耀乾1,郑小兵2,胡江2
论文发表刊物:《河南电力》2018年18期
论文发表时间:2019/3/13
标签：变频器论文; 电压论文; 低电压论文; 给煤机论文; 机组论文; 越区论文; 火电厂论文; 《河南电力》2018年18期论文;