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發電廠高壓變頻器選型和存在問題的探討(一)

    隨著高壓變頻調速技術日趨成熟。韶關電廠于2OO5年首先對一臺200 Mw 機組的引風機進行高壓變頻調速改造試用,結合本廠的實際應用經驗,對高壓變頻器選型與應用時應注意的技術問題進行闡述.同時對實際應用中存在的問題進行了分析。 
   在火力發電廠中,廠用電量約占機組發電量的5%~8%,其中風機、泵類負載的用電量約占廠用電的80%;而這些設備在容量設計和選型上有很大的裕度,采用風門或閥門調節截流能量損失很大,在實際運行中機組負荷也需要調節,在機組調峰運行或負荷率較低的工況下情況更甚。隨著能源供需的矛盾日益突出, “廠網分離、競價上網”政策的實行,更加劇了電廠的成本壓力,迫使發電企業實行節能降耗,以增加競爭力。在電機節能方面,變頻器有其他調速設備不可比擬的優勢,特別是高壓變頻器的節能效果更為顯著,據統計我國風機、泵類進行高壓變頻改造后節電率可達20%~60%。因此,對火力發電廠的高壓輔機進行變頻調速改造,可以最大限度地降低廠用電率和發電成本,提高企業的市場競爭力。 
  1 高壓變頻器的選型 
   眾所周知,高壓輔機設備運行的穩定性、可靠性直接影響火力發電機組的安全穩定運行,一旦這些關鍵輔機設備由于變頻器故障而非正常停機,往往會導致機組負荷大幅下降甚至跳機、鍋爐熄火等事故。造成的損失是節能效益無法彌補的。因此,電廠輔機在進行高壓變頻器改造時,對高壓變頻設備的穩定性、可靠性要求必須排在首位。在高壓變頻器選型時應關注幾個方面。 
  1.1 高壓變頻器平均無故障時間 
   高壓變頻器的指標需要生產廠家從采購、設計、制造、檢驗、管理等環節加以保證。因此在選型時可以通過收資、調研,選擇產品設計技術先進、生產與品質控制嚴格、設備運行較穩定、用戶業績評價高的產品。 
  1.2 對環境的適應能力 
  評定高壓變頻器對環境的適應能力主要從以下幾個方面考慮: 
  a)對電網電壓波動的適應能力。當母線上電動機成組自起動、當母線上最大一臺電動機組起動時對變頻器運行的影響,這與變頻器允許的輸入電壓波動范圍參數有關.對于火電機組應保證母線電壓跌落30%時變頻器不會停機。另外,存母線切換等情況下所造成的母線電壓瞬時失電發生后,變頻器應具有持續或恢復運行的功能(有些廠家稱為“失壓再起動功能”),即在母線電壓瞬問降低或消失(如事故切換)時變頻器不跳閘或使電機系統慣性運行;當母線電壓重新恢復正常后,變頻器能根據捕捉到的電動機轉速止確調整自身輸出,重新拖動電動機運行的功能。在電源瞬間跌落或消失時問不長的情況下,該功能保證變頻器所驅動負載的穩定性,減少對機組運行的影響,避免鍋爐滅火現象的發生。這一點是在選擇重要輔機高壓變頻器時所必須考慮的問題。 
  b)對現場環境的適應能力。高壓變頻器大多安裝于現場輔機附近,灰塵較多,灰塵進人變頻柜內會導致絕緣下降或擊穿損壞電子元器件;灰塵堵塞濾網造成功率柜散熱效果差,易導致功率模塊過熱失效損壞。有些廠家把空氣濾網設計為在運行中可拆換清洗,便于維護。在南方高溫、潮濕氣候地區,應選擇對環境溫濕度要求低、系統溫升相對低的產品,以保證安全穩定運行。 
  1.3 對自身小故障的承受能力 
   高壓變頻器具有單元旁路功能,即某個功率單元出故障時該單元應能夠自動退出,整個系統可持續帶故障運行,這實際是一種冗余設計技術。此時應注意單元旁路后對變頻器帶載能力的影響,主要考慮變頻裝置每相功率單元個數、控制系統的電壓補償。單元串聯越多,故障概率越大,單個單元故障對輸出能力的影響越小,二者應折中取舍。若采用電壓補償算法、中性點偏移算法可提高系統單元旁路后的帶載能力,但此種方法可能帶來共模電壓等問題,需視電動機絕緣安全等設備具體情況取舍。 
   高壓變頻器的控制系統電源至關重要,應設計采用多路控制電源供電,多通道互為備用、無擾切換;風扇冷卻器的冗余設計也有助于提高系統的抗擾動能力。
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