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给煤机变频器低电压穿越装置的优化配置方案
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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。 
辅机变频器低电压穿越技术
辅机变频器的低电压穿越(LVRT)改造,就是使火电厂辅机在电压跌落的情况下,具备短时间内正常运行的能力,在《大型汽轮发电机组一类辅机变频器高低电压穿越技术规范》中,对给煤机等一类辅机变频器的低电压穿越能力要求。
给煤机变频器低电压穿越装置的优化配置方案
电厂内发生低电压问题的主要原因可以分为以下几类:
①起动大型厂用电设备时厂用电低电压。例如:起动引风机、一次风机、脱硫增压风机、给水泵等,厂用电源电压会被拉的较低,且持续一段时间,时间一般在10~15s,由于有变压器隔离,这种行为通常只是限于某段母线,是电厂经常发生的一种现象,一般电厂早就已经解决;
②厂用设备故障导致低电压。风机、水泵和变压器等厂用电设备由于雷击、老化、接地等原因出现短路故障,从故障发生到故障切除这一过程中,厂用电母线电压会出现短时降低的现象,当短路故障点距离厂用母线较近时,厂用母线电压跌落较为明显;
③电网故障导致低电压。主保护未动靠后备保护切除故障或重合闸合于永久性故障保护再次跳闸,这时往往会在电厂发生低电压故障。这种暂态低电压有的时候电压会很低,甚至达到额定电压的60%以下,对辅机变频器影响很大。
通常,厂用电母线上小幅度的电压跌落最为频繁,但是影响较小,小幅度的电压波动并不足以使得变频器低电压保护动作,不少变频器也具备短时间的过载能力,能够在电压小幅跌落时保持正常运行;大幅度的电压跌落发生的概率较小,但是故障对厂用电系统的影响较大,会引起辅机变频器大量跳闸,造成辅机出力大幅波动,影响机组安全稳定运行。
从具体实施方式上,辅机变频器的低电压穿越(LVRT)方法主要包括以下两类。
1)变频器的失电再起动功能
由于大多数电压跌落故障的持续时间在10s以内,辅机变频器在低电压时间段内停止输出,待电压恢复时,变频器根据电机转速再起动。风机类的辅机转动惯量大,在变频器停止输出后,不会立马停止,转速适当降低也不会对机组产生巨大的影响,因此,此措施一般适用于高压辅机变频器(如引风机、送风机等)。
2)增加低电压穿越辅助装置
火电厂辅机在电压跌落情况下停机是由于变频器低压保护动作导致的,若给予变频器一个电压支撑,保持电压不变,则能为辅机变频器提供低电压穿越功能,比较典型的方案为有源式低电压穿越装置和无源式低电压穿越装置。
有源式低电压穿越装置,即在变频器交流进线侧加装UPS电源或其他储能装置,在变频器直流侧并联蓄电池组或超级电容器等储能装置;无源式低电压穿越装置,从电网残压取电,当电压跌落时利用boost电路升压,对变频器的直流母线提供电压支撑。
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