發電廠高壓變頻器選型和存在問題的探討(二)
1.4 對外部故障的承受能力
對輸入側的外部故障,如外部電網故障造成母線電壓跌落時對高壓變頻器運行的影響。廣東省某電廠機組曾發生過這樣的事故:由于外部電網瞬時故障造成廠用電母線電壓閃變跌落.導致輔機變頻器停機。雖然外部電網的故障很快切除。但由于變頻器拖動的重要輔機停運導致機組甩負荷。因此瞬時停電再起動功能應是電廠機組輔機高壓變頻器提高外部故障承受能力的可靠保證。
對輸出側的外部故障.如電纜擊穿短路或電動機的單相接地甚至相問短路故障對高壓變頻器的影響。高壓變頻器應配置單相接地故障檢測功能。根據現場情況選擇設定告警或跳閘保護。據統計廣東省高壓電動機南于絕緣損壞導致的相間短路故障每年平均約20臺。雖然相對概率較小,但對于采用過流能力極其有限的電力電子器件的高壓變頻器.短路電流的沖擊對設備的損害是 大的,可能導致設備損壞的嚴重故障。高斥變頻器對輸出相間短路的承受能力與保護技術是設備選型、保證設備安全應考慮的一項重要因素。
1.5 設備的故障恢復時間設備故障分為兩種類型:
一是瞬間可自行恢復的故障,這種故障一旦出現之后,能在較短的時間內自行恢復,而具有轉速自動跟蹤功能的變頻裝置能顯著提高在此種故障情況下的運行能力和可靠性。廣東省正在運行的部分高壓變頻器在雷雨季節發生雷擊時頻繁停機,就是因為不具備此種功能所致;其二是發生永久性損壞故障后裝置的恢復時間,功率單元模塊化可以在短時間內更換備用模塊,使設備在短時間內恢復運行。
1.6 變頻改造對電機保護的影響
高壓變頻器一般均配置工頻旁路柜,以保證在變頻器 現故障或檢修時,通過T頻旁路柜的切換電機恢復工頻運行,保證生產持續不斷。但這種切換也帶來了相應保護配置的問題:電動機在變頻運行狀態下開關柜應裝設變壓器保護(因變頻器內部與廠用電連接部分為輸人移相整流變壓器),而在T頻運行時應裝設電動機保護。因此在改造時,原有電動機保護應保留,作為工頻運行時的保護裝置,如果變頻器控制系統不具備輸入變壓器的保護功能,從系統安全和合理配置保護的角度考慮,需加裝“隔離移相變壓器”保護;在電動機變頻運行時.退 電動機保護而投變壓器保護。
1.7 手動旁路和自動旁路
手動切換變頻器的運行方式(工頻-變頻),存在操作復雜、中斷時問久對機組穩定性影響較大的問題。 具有工頻-變頻自動切換的變頻器在發生故障時能自動切換至工頻運行。保證了重要輔機的持續運行。降低了對機組乃至對電網的影響。但是存電動機故障時變頻器自動切換至工頻,會加劇電動機的故障,并有使故障擴大化的危險。在具體的應用中,應充分考慮“自動旁路切換功能”的利弊,最好變頻器控制系統具有判別自身故障和負載故障的能力。另外自動工頻變頻切換時還應注意開關柜保護裝置的自動切換、風門或閥門的聯動調節。在變頻檢修完畢后,如何使電機從工頻運行狀態瞬間切換至變頻運行狀態,也是存改造時必須注意的問題。
1.8 諧波對電網及電動機的影響
低壓變頻器的輸入電流具有很大的高次偕波成份,這些諧波對電網造成“諧波污染” 的同時,還降低了變頻器輸入電路的功率因數。而高壓變頻器通常采用多重化整流技術,減小對電網的諧波污染,提高變頻器輸入側的功率因數。有資料表明,采用30脈波的移相變壓器的高壓變頻器,輸入總諧波含量基本小于國標要求的4% ,網側的功率因數也可達0.95以上。輸出電壓、電流諧波對電動機的影響主要體現在增加電動機轉矩的脈動和電機的發熱,從而影響電機繞組的絕緣;共模電壓和軸承電流會加劇軸承電蝕降低機械壽命。一般多單元串聯型式高壓變頻器的每相串聯的功率單元個數達到5個及以上時,輸出電壓的突變率(du/dt)可滿足電機絕緣要求,減少對繞組絕緣與共模電壓軸電流的損害,諧波含量低,可以不考慮其對電機的影響。
對輸入側的外部故障,如外部電網故障造成母線電壓跌落時對高壓變頻器運行的影響。廣東省某電廠機組曾發生過這樣的事故:由于外部電網瞬時故障造成廠用電母線電壓閃變跌落.導致輔機變頻器停機。雖然外部電網的故障很快切除。但由于變頻器拖動的重要輔機停運導致機組甩負荷。因此瞬時停電再起動功能應是電廠機組輔機高壓變頻器提高外部故障承受能力的可靠保證。
對輸出側的外部故障.如電纜擊穿短路或電動機的單相接地甚至相問短路故障對高壓變頻器的影響。高壓變頻器應配置單相接地故障檢測功能。根據現場情況選擇設定告警或跳閘保護。據統計廣東省高壓電動機南于絕緣損壞導致的相間短路故障每年平均約20臺。雖然相對概率較小,但對于采用過流能力極其有限的電力電子器件的高壓變頻器.短路電流的沖擊對設備的損害是 大的,可能導致設備損壞的嚴重故障。高斥變頻器對輸出相間短路的承受能力與保護技術是設備選型、保證設備安全應考慮的一項重要因素。
1.5 設備的故障恢復時間設備故障分為兩種類型:
一是瞬間可自行恢復的故障,這種故障一旦出現之后,能在較短的時間內自行恢復,而具有轉速自動跟蹤功能的變頻裝置能顯著提高在此種故障情況下的運行能力和可靠性。廣東省正在運行的部分高壓變頻器在雷雨季節發生雷擊時頻繁停機,就是因為不具備此種功能所致;其二是發生永久性損壞故障后裝置的恢復時間,功率單元模塊化可以在短時間內更換備用模塊,使設備在短時間內恢復運行。
1.6 變頻改造對電機保護的影響
高壓變頻器一般均配置工頻旁路柜,以保證在變頻器 現故障或檢修時,通過T頻旁路柜的切換電機恢復工頻運行,保證生產持續不斷。但這種切換也帶來了相應保護配置的問題:電動機在變頻運行狀態下開關柜應裝設變壓器保護(因變頻器內部與廠用電連接部分為輸人移相整流變壓器),而在T頻運行時應裝設電動機保護。因此在改造時,原有電動機保護應保留,作為工頻運行時的保護裝置,如果變頻器控制系統不具備輸入變壓器的保護功能,從系統安全和合理配置保護的角度考慮,需加裝“隔離移相變壓器”保護;在電動機變頻運行時.退 電動機保護而投變壓器保護。
1.7 手動旁路和自動旁路
手動切換變頻器的運行方式(工頻-變頻),存在操作復雜、中斷時問久對機組穩定性影響較大的問題。 具有工頻-變頻自動切換的變頻器在發生故障時能自動切換至工頻運行。保證了重要輔機的持續運行。降低了對機組乃至對電網的影響。但是存電動機故障時變頻器自動切換至工頻,會加劇電動機的故障,并有使故障擴大化的危險。在具體的應用中,應充分考慮“自動旁路切換功能”的利弊,最好變頻器控制系統具有判別自身故障和負載故障的能力。另外自動工頻變頻切換時還應注意開關柜保護裝置的自動切換、風門或閥門的聯動調節。在變頻檢修完畢后,如何使電機從工頻運行狀態瞬間切換至變頻運行狀態,也是存改造時必須注意的問題。
1.8 諧波對電網及電動機的影響
低壓變頻器的輸入電流具有很大的高次偕波成份,這些諧波對電網造成“諧波污染” 的同時,還降低了變頻器輸入電路的功率因數。而高壓變頻器通常采用多重化整流技術,減小對電網的諧波污染,提高變頻器輸入側的功率因數。有資料表明,采用30脈波的移相變壓器的高壓變頻器,輸入總諧波含量基本小于國標要求的4% ,網側的功率因數也可達0.95以上。輸出電壓、電流諧波對電動機的影響主要體現在增加電動機轉矩的脈動和電機的發熱,從而影響電機繞組的絕緣;共模電壓和軸承電流會加劇軸承電蝕降低機械壽命。一般多單元串聯型式高壓變頻器的每相串聯的功率單元個數達到5個及以上時,輸出電壓的突變率(du/dt)可滿足電機絕緣要求,減少對繞組絕緣與共模電壓軸電流的損害,諧波含量低,可以不考慮其對電機的影響。
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