給煤機(jī)變頻器低電壓穿越裝置的優(yōu)化配置方案
發(fā)表時(shí)間:2019/11/12 14:55:54
近年來,變頻技術(shù)逐漸在火電廠輔機(jī)運(yùn)行中廣泛應(yīng)用,變頻改造可以降低廠用電率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,但與此同時(shí),變頻器對(duì)電壓波動(dòng)極為敏感,當(dāng)輸入電壓低于變頻器低壓保護(hù)定值時(shí),保護(hù)電路動(dòng)作,切斷變頻器的輸出,保護(hù)變頻器不受過流損害。
火電廠一些重要輔機(jī)若因電壓跌落而導(dǎo)致變頻器低電壓保護(hù)動(dòng)作時(shí),短時(shí)中斷運(yùn)行就會(huì)造成設(shè)備損壞、機(jī)組停機(jī)或輸出功率大量下降。國內(nèi)電廠曾經(jīng)多次出現(xiàn)廠用電電壓跌落導(dǎo)致給煤機(jī)變頻器停運(yùn),觸發(fā)爐膛滅火保護(hù)(MFT),較終機(jī)組跳機(jī)的案例。因此,為確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行,有必要讓火電廠輔機(jī)變頻器在電壓跌落情況下,維持一定時(shí)間的正常運(yùn)行。
目前,在進(jìn)行低電壓穿越改造的方案中,尚沒有從經(jīng)濟(jì)性和安全性方面進(jìn)行的研究。本文主要探討在對(duì)電廠輔機(jī)變頻器進(jìn)行低電壓穿越改造的過程中,如何根據(jù)電廠輔機(jī)的實(shí)際情況,既保證電壓跌落時(shí)機(jī)組安全運(yùn)行,又保證低電壓穿越裝置配備方案的經(jīng)濟(jì)性。
輔機(jī)變頻器低電壓穿越技術(shù)
輔機(jī)變頻器的低電壓穿越(LVRT)改造,就是使火電廠輔機(jī)在電壓跌落的情況下,具備短時(shí)間內(nèi)正常運(yùn)行的能力,在《大型汽輪發(fā)電機(jī)組一類輔機(jī)變頻器高低電壓穿越技術(shù)規(guī)范》中,對(duì)給煤機(jī)等一類輔機(jī)變頻器的低電壓穿越能力要求。
給煤機(jī)變頻器低電壓穿越裝置的優(yōu)化配置方案
電廠內(nèi)發(fā)生低電壓問題的主要原因可以分為以下幾類:
①起動(dòng)大型廠用電設(shè)備時(shí)廠用電低電壓。例如:起動(dòng)引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、脫硫增壓風(fēng)機(jī)、給水泵等,廠用電源電壓會(huì)被拉的較低,且持續(xù)一段時(shí)間,時(shí)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(jīng)常發(fā)生的一種現(xiàn)象,一般電廠早就已經(jīng)解決;
②廠用設(shè)備故障導(dǎo)致低電壓。風(fēng)機(jī)、水泵和變壓器等廠用電設(shè)備由于雷擊、老化、接地等原因出現(xiàn)短路故障,從故障發(fā)生到故障切除這一過程中,廠用電母線電壓會(huì)出現(xiàn)短時(shí)降低的現(xiàn)象,當(dāng)短路故障點(diǎn)距離廠用母線較近時(shí),廠用母線電壓跌落較為明顯;
③電網(wǎng)故障導(dǎo)致低電壓。主保護(hù)未動(dòng)靠后備保護(hù)切除故障或重合閘合于永久性故障保護(hù)再次跳閘,這時(shí)往往會(huì)在電廠發(fā)生低電壓故障。這種暫態(tài)低電壓有的時(shí)候電壓會(huì)很低,甚至達(dá)到額定電壓的60%以下,對(duì)輔機(jī)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(dòng)并不足以使得變頻器低電壓保護(hù)動(dòng)作,不少變頻器也具備短時(shí)間的過載能力,能夠在電壓小幅跌落時(shí)保持正常運(yùn)行;大幅度的電壓跌落發(fā)生的概率較小,但是故障對(duì)廠用電系統(tǒng)的影響較大,會(huì)引起輔機(jī)變頻器大量跳閘,造成輔機(jī)出力大幅波動(dòng),影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。
從具體實(shí)施方式上,輔機(jī)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(dòng)功能
由于大多數(shù)電壓跌落故障的持續(xù)時(shí)間在10s以內(nèi),輔機(jī)變頻器在低電壓時(shí)間段內(nèi)停止輸出,待電壓恢復(fù)時(shí),變頻器根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速再起動(dòng)。風(fēng)機(jī)類的輔機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大,在變頻器停止輸出后,不會(huì)立馬停止,轉(zhuǎn)速適當(dāng)降低也不會(huì)對(duì)機(jī)組產(chǎn)生巨大的影響,因此,此措施一般適用于高壓輔機(jī)變頻器(如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)等)。
2)增加低電壓穿越輔助裝置
火電廠輔機(jī)在電壓跌落情況下停機(jī)是由于變頻器低壓保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致的,若給予變頻器一個(gè)電壓支撐,保持電壓不變,則能為輔機(jī)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(jìn)線側(cè)加裝UPS電源或其他儲(chǔ)能裝置,在變頻器直流側(cè)并聯(lián)蓄電池組或超級(jí)電容器等儲(chǔ)能裝置;無源式低電壓穿越裝置,從電網(wǎng)殘壓取電,當(dāng)電壓跌落時(shí)利用boost電路升壓,對(duì)變頻器的直流母線提供電壓支撐。