给煤机变频器低电压穿越装置的实践应用

郭 军

宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司

给煤机变频器低电压穿越装置的实践应用

郭 军

宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司

针对电网电压波动或厂用电电压瞬时或短时低于变频器低电压保护整定值时，给煤机变频器低压保护动作，变频器闭锁输出，给煤机停运，引起MFT动作。本文分析了VRT-380A变频器低电压穿越装置在火电厂的应用，它采用升压技术将电网残压整流后进行升压调制，通过现场试验与实际应用表明变频器具备低电压穿越能力。

给煤机、变频器、低电压穿越

1.概述

宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司5、6号机组共12台给煤机，每台给煤机配备ABB公司生产的ACS800-01-0009型变频器，额定电压380V，额定电流13A，低压跳闸值为247V(0.65U1min)，适配电机额定功率4kW。在实际使用过程中，因为电网发生低电压穿越或备自投切换时，厂用电电压瞬时或短时低于变频器低电压保护整定值，造成给煤机变频器低压保护动作，变频器闭锁输出，所有给煤机停运，引起MFT动作，给电网和机组安全稳定运行带来隐患。

2.设备现状

给煤机变频器跳闸主要有两个原因：变频器功率回路(变频器动力部分)和控制回路(控制部分)。变频器的功率回路均由整流模块、直流环节、逆变模块组成，如下图1所示。

变频器的进电端子(R/L1，S/L2，T/L3)，经不控整流(TM1，TM2，TM3)到直流DC，再经过逆变(TM4，TM5，TM6)到U/T1，V/ T2，W/T3交流，实现频率变换。当低电压发生时，R/L1，S/L2，T/ L3电压变低，直流母线电压随之降低，无法提供逆变模块所需要的能量，触发变频器保护。此保护为变频器内置的硬件保护，无法通过修改定值进行规避[1]。

图1 变频器结构示意图

3.改造方案

低电压穿越装置VRT-380A工作原理介绍

变频器低电压穿越装置(VRT-380A)的控制目标为在系统电压跌落时保证变频器及其拖动电机系统的转速、功率、转矩不变。其工作原理如图2：

在系统电压正常的状态下，变频器母线电压正常且变频器正常工

作，电能通过交流送电回路送入变频器交流输入端子，满足装置备用条件，VRT-380A装置中的中央控制单元向断路器、电动开关等执行单元发出合闸命令，此时直流回路处于备份状态，不参与变频器运行。

VRT-380A装置中，交流送电通道与直流送电通道的切换由电力电子器件(IGBT)完成无缝切换，切换动作时间小于1μs，对变频器的稳定运行不会造成冲击。

图2 低电压穿越装置原理框图

4.试验结果

4.1 试验项目

当外部故障或扰动引起的进线电压跌落幅值和持续时间在低电压穿越区内时，低电压穿越装置应能够保障变频器的正常运行。

4.2 试验方法

试验使用的主要测试仪器：WFLCVI型便携式电量记录分析仪，TSGC2调压器，VDG-380电压跌落试验仪。

将380V三相交流电源接至电压跌落测试仪VDG380交流输入端，将电压跌落测试仪输出端接至变频器输入端和低电压穿越装置交流输入端，电压跌落测试仪的直流输出端与VRT-380A低电压穿越装置直流输出端并接。

4.3 试验结果

(1)分别对给煤机进行试验，采用WFLC-VI进行试验录波，其中5号炉D给煤机试验条件为25t/h煤量，电机382rpm运行，试验过程中给煤机运行正常，未出现异常。

(2)电源电压跌落到60%额定电压试验录波：试验过程中给煤机运行正常，未出现异常。

(3)电源电压跌落到20%额定电压试验录波：试验过程中给煤机运行正常，未出现异常。

由以上数据可知，电源正常时低穿装置无输出；试验中将变频器、低穿装置交流电源切断，通过试验装置输出的直流电压来维持变频器直流端电压，在直流电压跌落至90%、60%、20%额定值时，分别保持时间30s、5s、0.5s低穿装置正确输出，D给煤机运行未出现异常。

5. 结论

随着电力电子技术的发展，变频器以其调速精确，使用简单，保护齐全等特点广泛应用于电厂辅机调速控制系统中。由于电力电子器件的应用，变频器均带有低电压跳闸保护，电网电压的波动往往会带来变频器的退出运行，从而造成事故的扩大。此类故障期间的非计划停运，一方面影响发电厂发电连续性和经济性，另一方面会进一步对电力系统造成冲击，加剧系统故障程度，严重影响电力系统的安全稳定运行[2]。通过变频器低电压穿越装置改造，能够解决火电厂辅机变频器低电压穿越的难题，提高电源、电网运行的可靠性和稳定性。因此，火电厂变频器低电压穿越装置改造是必要的，具有较好的经济效益和社会效益。

[1] 师迎新，胡坤，陈文波.基于电网安全的火电厂辅机低电压穿越装置应用[J].河南电力，2013(2)：12-13

[2] 庞胜汉，江伟.防低电压穿越装置在给煤机变频器上的应用[J].电气技术，2013(3)：7-9