（铜山华润电力有限公司 江苏徐州 221000）
摘要:在发电厂中最为广泛应用的调速装置便是变频器，由于电厂的辅机（例如给煤机）变频器不具备低压穿越能力，在遭受电网的瞬间电压波动时，会引起整个机组的跳闸或者是锅炉灭火事故。由于变频器电压闭锁保护意识不足，许多发电厂没有意识到变频器会在电网低电压时闭锁输出，导致局部电网失去稳定，这一事故的发生直接影响着电网系统的安全运行。因此，通过辅助设备使得给煤机变频器实现低电压穿越功能具有重要的现实意义。
关键词:给煤机；低电压穿越；改造
引言
给煤机是火电厂重要的辅助设备，给煤机变频器制造商生产的通用变频器属电压型，都设有“电源电压异常波动”保护功能。变频器交流电源供电时，在投入厂内大负荷负载时，会引起厂内供电系统低电压，导致变频器保护的现象，同时发生当电压波动大于额定电压的±10%（少数为±15% ）时，变频器内部自身的保护功能将启动停止变频器输出，由此引发给煤机跳闸，所以给煤机变频器防低电压穿越改造势在必行。
一、系统概述
本厂采用的给煤机型号为CS2024型给煤机，是一种带有微机控制的电子称量及自动调速装置的带式给料机。其变频器采用变频控制，输出电压110VDC。根据江苏省电力调度控制中心要求，为避免出现发生低电压穿越时给煤机跳闸，可能造成机组MFT的情况，需对我厂给煤机进行防低电压穿越改造，计划对给煤机变频器动力电源加装防给煤机低电压穿越装置，采取一拖一的方式。
二、给煤机变频器防低电压穿越改造方案
根据给煤机控制系统的原理，可以看出低电压发生时，对给煤机主要有以下两个方面的影响：1、控制回路中的给煤机控制器；2、主回路中的变频器。所以对给煤机低电压穿越的改造需对以上两个方面进行。
一、对给煤机控制回路中给煤机控制器电源的改造
原给煤机控制柜内的主要控制电源有两个：控制柜内的控制回路电源、控制柜内的测量板件电源。控制回路电源主要用于给煤机、清扫链电机等的启停、正反转及反馈信号等控制用电；测量板件电源主要用于给煤机主控板、A1及A2测量板等控制、测量卡件供电。上述两路电源均由给煤机380VAC总电源通过柜内变压器变为110VAC后提供。
改造方式：控制电源直接由厂级UPS系统直接引接。
#5、#6机组给煤机控制电源分别从机组UPS系统引接，每台给煤机单独引接一路UPS电源，更换给煤机控制柜内小型控制变压器，将原380VAC变110VAC变压器更换为220VAC变110VAC变压器，给煤机控制柜其他引接方式不变。
二、对给煤机主回路中变频器电源的改造
按照变频器的工作原理，为了产生可变的电压和频率首先要将电源的交流电整流为直流电。对变频器电源的改造就是利用变频器的直流环节，在变频器整流和逆变中间的直流环节、即直流扩展端子上外加后备电源，实现交直流冗余供电。
当厂用电正常时，给煤机变频器由厂用电供电。厂用电短时中断或短时压降时，由低电压穿越系统提供直流电，继续供给变频器转换成负载所需的交流电，保证变频器输出的频率、功率、转速、转矩不发生任何变化，不影响电动机的正常运行。当厂用电再次恢复正常供电时，变频器转由厂用电供电，所有的动作均由系统自动执行，不对负载产生任何影响。当低电压穿越系统需停机维护或发生MFT动作时，低电压穿越系统与厂用电及负载隔离。
目前对该直流电源的改造一般有以下四种主要方式：使用厂用直流电源、加装就地蓄电池、利用系统残压升压及动态电压恢复器DVR方案。
1、使用厂用直流电源方案。
现场改造维持原给煤机380VAC动力电源进线不变，在给煤机控制柜旁安装低电压穿越装置控制柜，敷设动力电缆，分别从#5、#6机组直流屏引接电源供给每台给煤机低电压穿越装置。考虑到安全风险，按照每台给煤机安装一台的分散供电方式，不采用一拖多的集中供电方式。直流备用电源经低电压穿越装置后供给给煤机变频器直流回路。
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2、加装就地蓄电池方案。
该方案即将方案1中的厂级直流系统改为就地安装蓄电池组。当系统低电压时，由就地安装的蓄电池组对变频器动力回路供电，其低电压穿越控制柜内的监视、保护、切换回路等与方案1相同。蓄电池组可以安装在低电压穿越控制柜内，仍为每台给煤机安装一台低电压穿越装置并一组蓄电池组。
3、利用系统残压升压方式。
这种改造方式是考虑系统低电压时，其电压降低幅度基本不可能达到100%，甚至不可能达到50%。无论因为电源输入侧的低电压还是因为负载侧的低电压，当系统电压降低到50%甚至更低时，除给煤机变频器外的其他辅助设备也基本无法正常运行，此时单独维持给煤机的正常工作已基本没有作用。
基于这种考虑，利用给煤机380VAC主动力回路，引接一条旁路，安装低电压穿越控制装置，其电源由给煤机主动力回路380VAC 电源供给。当主回路380VAC电压降低时，该旁路回路中的低电压穿越控制装置利用降低后的系统残压进行升压、整流，变为直流电源，作为后备电源供给给煤机变频器。
4、动态电压恢复器DVR方案。
DVR装置串联在系统电源与负载之间。当电源电压正常时，DVR装置处于旁路工作状态，电流通过晶闸管流向负载；系统发生电压异常时，晶闸管在2ms内迅速关断，此时串联电压源接入系统，并输出与系统电压同频、同相的补偿电压，通过矢量叠加在敏感负荷侧生成符合标准的电压确保敏感负荷持续安全运行。
四种方案比较：
1、前三种方案均为后备方式、并联在主电源回路中；第四种方案为在线方式、串联在主电源回路中。依照第四种方案的原理，一旦低电压穿越装置出现故障，将可能出现给煤机停运的情况。第四种方案太依赖DVR装置的设备可靠性。前三种方案因全部采用并联后备方式，其装置故障不影响给煤机正常运行。从系统可靠性来比较，第四种方案的可靠性最低。
2、比较前三种方案，第一、二种方案可以实现系统完全失电情况下，利用低电压穿越装置对系统电源进行恢复；而第三种方案仅能实现系统部分低电压的恢复功能（最低20%）。第一种方案由于采用的是厂级直流系统电源，相比较第二种安装就地蓄电池的方式更为可靠。所以从可靠性综合比较：第一种>第二种>第三种>第四种。
3、从改造费用上比较：出于对DVR装置可靠性的要求，如选用第四种方案应使用进口DVR设备。四种改造方案，主要费用均为低电压穿越控制装置费用，四种方案比较，第三种方案因所需附属设备较少，费用较低，其余几种方案费用相当。
4、从施工难易程度上比较，第四种方案最简单，其次为第三种方案，第一种方案相比较最为复杂。
综合比较以上所有改造方案， 考虑发生给煤机电源系统完全失电情况的发生几率，而且完全失电后，其余400V重要辅机跳闸、仅给煤机正常运行意义不大，最终采用“给煤机主回路中变频器电源利用系统残压升压”方案。
三、电压维持功能试验情况
改造完成后，通过实验，发现旁路通道可稳定输出三相380V交流电压，直流输出电压稳定，可以保证给煤机的稳定运行。穿越装置在监测到电网电压跌落和直流母线下降时，可以很好地完成调压控制功能，输出稳定的直流电压，进而保证变频器具有稳定的直流电压源。在电压回复后，穿越装置会根据系统电压稳定后自动退出，处于备用状态。本系统很好的解决了给煤机电压跳闸的隐患。
四、结论
火电厂中给煤机变频是重要的辅机设备，目前大多采用变频调速运行方式，但是由于变频器存在低电压闭锁保护，在低电压时会导致给煤机的跳闸，所以采用防低电压穿越的改造是必要的。通过改造，增强了设备的可靠性、稳定性，保证了锅炉的正常运行，提高了发电厂发电的安全可靠性。
参考文献：
[1] 陈超虎 王旭峰 张亚军 秦强 《铜山华润2x1000MW运行规程电气部分(第三版）》 2012年7月
[2]《ASC510系列变频器三期给煤机说明书》 方天技术有限公司
论文作者:顾玉田,王玉波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/19
标签：变频器论文; 给煤机论文; 低电压论文; 电压论文; 电源论文; 方案论文; 回路论文; 《电力设备》2017年第26期论文;