提高“一拖一”高压变频器运行可靠性的技术改进

2014-08-13杨洋大庆油田电力集团供电公司

石油石化节能 2014年8期

杨洋（大庆油田电力集团供电公司）

火力发电厂中往往都配置高耗能转动设备，为了满足输出功率变动的要求需频繁改变挡板或阀门的开度，进而形成了大量的节流损失。目前，国内普遍采用“一拖一”高压变频技术解决此类问题。实际应用中发现，随着变频装置的增加而使电动机拖动系统变得复杂，增加了一个故障环节，致使整个系统的可靠性大幅度降低。大庆地区某电厂曾多次因变频器故障引起停炉事故，造成一定的经济损失。

1 “一拖一”高压变频器存在的安全问题

大庆地区某电厂主要在锅炉引风机上引用变频技术，该类型电动机因运行方式是连续、不间断地随着负荷变化而频繁进行调整，因此为了能够获得调速节能优势，往往采用“一拖一”高压变频运行方式。该运行方式的优点是接线简单，投资少，易于实现；缺点是一旦变频器故障便会造成高压电动机停止运行。

通过现场调查发现，“一拖一”高压变频运行方式存在以下几个问题：

◇引风机变频器内部多次因粉尘堵塞滤网引起IG B T 温度升高或元器件击穿而导致跳闸；

◇多次因外部系统冲击导致变频器跳闸；

◇冷却风扇长期运行磨损严重，频繁出现故障，导致变频器跳闸；

◇因变频器元器件损坏而无备件，致使引风机短期内无法投入运行。

上述问题严重影响引风机的安全平稳运行。根据2010年1月—2012年5月的数据统计，引风机变频器共出现大小故障达20次之多，引风机运行可靠性仅有92.7%，严重时造成锅炉全停事故，极大地影响大庆地区居民供热采暖。

2 提高变频器安全运行的技术措施

2.1 合理设置变频器保护参数设定值

大庆地区某电厂曾多次因外部系统冲击造成变频器失压跳闸，主要是调试人员对现场了解不够，致使变频器保护设定不合理造成的。通过反复试验决定：

1）将引风机变频器设定值“控制电源失压跳闸”CS PF 由原值75%设定为60%。

2）“主电源失压跳闸”M PS F 设定值由原值75%设定为70%。

3）“过载跳闸”O L 保护值由110% 设定为115%。

4）取消变频器柜的“门连锁跳闸”保护。为了防止变频器IG B T 单元温度高或元器件击穿而导致跳闸，必须定期清洗空气过滤器。由于清扫中存在触动“门连锁跳闸”保护跳闸的危险，所以决定取消“门连锁跳闸”保护，使变频器的维护和监视更加安全。

变频器柜顶轴流风机正常对输入变压器和IG B T 单元进行冷却降温，如果出现失电将直接引起变频器停电跳闸；另外，变频器控制电源一旦消失也会引起变频器停电跳闸。根据现场引风机跳闸原因统计，有62%的故障率来自风机电源和控制电源消失，为此，对风机电源及控制电源进行双电源自动切换设计。

2.2 “一拖一”高压变频器旁路电源技术

图1 “一拖一”工频旁路电源技术

考虑每台锅炉都配置2台引风机运行，如果1台引风机变频器故障，可让另1台引风机暂时全负荷运行，短时降低锅炉负荷；当引风机由变频转换为工频运行后，再调整回原来负荷情况，这种短时调整可以满足现场实际的要求。在锅炉引风机上引用“一拖一”高压变频器加装工频旁路电源技术（图1）的优点是，当变频器故障停机时可切换到旁路工频运行，投资少，容易实现；缺点是必须短时降低锅炉出力，暂时停止风机运行，进行工频、变频切换，切换后再启动引风机运行。2011年夏季检修期间，分别在1#～3#炉共计6台引风机上采用“一拖一”高压变频器加装工频旁路电源技术。

2.3 工频、变频回路闭锁技术

在电源断路器的D CS 程序中设计了刀闸状态闭锁逻辑回路（图2）。程序闭锁条件为：

1）取3G S 刀闸和2G S 刀闸的常开辅助接点作为逻辑判据条件。

2）当3G S 刀闸和2G S 刀闸位置不对应时，即3G S 刀闸辅助接点为常开接点而2G S 刀闸辅助接点为常闭接点时，或者2G S 刀闸辅助接点为常开接点而3G S 刀闸辅助接点为常闭接点时，允许操作引风机电源开关。

3）当3G S 刀闸和2G S 刀闸位置对应时，即全为闭接点或全为开接点时，不允许操作断路器。

图2 工频、变频操作闭锁逻辑图

“一拖一”高压变频器加装手动工频旁路电源技术应用后，风机工频运行时，必须分开1G S 刀闸和2G S 刀闸，以及变频器控制电源停电后才可进行工频操作，所以变频器此时会给电源断路器发出跳闸信号，造成电源断路器无法合闸，风机无法工频运行。为此，设计了2G S 隔离开关电气闭锁回路。选取2G S 刀闸常开辅助接点作为闭锁条件有两个好处：当工频运行时2G S 刀闸是断开的，这样变频停电时故障信号虽然接通，但2G S 辅助接点是断开的，不能造成断路器跳闸，保证了风机工频运行；选择2G S 刀闸常开辅助接点还可以提高变频运行的可靠性，因为2G S 刀闸是变频器负荷侧刀闸，其辅助触点会随变频器运行状态而自动变化，减少人为误操作概率[1]。