火电机组一类辅机变频器高、低电压穿越能力测试研究

2019-04-09马一鸣

仪器仪表用户 2019年4期

马一鸣

（国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，银川 750011）

0 引言

近年来，随着电网规模迅速扩大，火电厂辅机系统多采用变频器技术以达到精细化调节和节能降耗的目的[1]，重要辅机变频调速系统的电压暂降性能直接关系到火电机组及电网的安全运行和电能质量[2]。但多数辅机变频调速系统高、低电压穿越能力差，有的甚至不具备这种能力[3]，导致变频器会在电网低电压时闭锁输出，引起全炉膛灭火保护动作跳机，导致局部电网失去稳定[4,5]。因此，开展火电机组一类辅机变频器高、低电压穿越能力测试研究对机组安全运行和支撑网源协调具有重要意义。

目前，重要辅机变频调速系统的高、低电压穿越的仿真特性和实测试验存在较大差异，本文提出了利用电压暂降发生器对火电机组辅机变频调速系统进行高、低电压穿越能力实际测试，为变频调速系统实测试验提供参考。

1 火电机组一类辅机变频器高、低电压穿越能力技术指标

国家电网公司编制了《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（征求意见稿）》规定了火电厂辅机变频调速系统应该具备的高、低电压穿越能力指标。当外部故障或扰动引起的变频器进线电压幅值变化和持续时间在高电压穿越区内时（如表1、图1所示），变频器应能够保障供电对象的安全运行。

表1 大型汽轮发电机组一类辅机变频器高电压穿越区Table 1 High voltage crossing zone of a class of auxiliary inverter for large turbogenerator sets

图1 大型汽轮发电机组一类辅机变频器高电压穿越区Fig.1 High voltage crossing zone for a class of auxiliary inverter with a large turbogenerator set

当外部故障或扰动引起的变频器进线电压跌落幅值和持续时间在低电压穿越区内时（如表2、图2所示），变频器应能够保障供电对象的安全运行。

2 辅机变频器高、低电压穿越测试原理

利用电压暂降发生仪模拟厂用母线电压暂降到额定电压的90%、60%、20%或暂升到额定电压的130%，在设定的时间到达后电压重新恢复，测试时串接在辅机变频器的动力电源输入回路中。

利用电力电子技术，在检测到辅机变频器交流额定电压降低或者升高的信号后，将低电压穿越装置的输出电压隔离转换成高压直流电给变频器直流环节供电（DC500V±5%），在检测到辅机变频器交流额定电压升高的信号后，通过泄放电阻分压，确保变频器在输入交流电出现电压降低或升高时，输出电压能够维持设备正常工作，同时保证变频器控制电源正常。

DC+、DC-：辅机变频器的直流母线正、负接线端子。

Q1：电压暂降发生仪的交流输入断路器。

Q2：低电压穿越装置直流输出断路器。

Q3：辅机变频器输出断路器。

现场测试接线图如图3所示。

表2 大型汽轮发电机组一类辅机变频器低电压穿越区Table 2 Low voltage crossing zone of a class of auxiliary inverter for large turbogenerator sets

图2 大型汽轮发电机组一类辅机变频器低电压穿越区Fig.2 Low voltage crossing zone for a class of auxiliary inverter with large turbogenerator sets

图3 测试接线图Fig.3 Test wiring diagram

3 测试案例分析

以某电厂给煤机变频器和空预器变频器高、低电压穿越能力测试为例，该厂为ABB变频器-ACS510。

3.1 给煤机变频器空载测试

实际测试时，母线电压峰值1070V，图4～图7分别是给煤机变频器电压暂升至130%持续0.5s、暂降至90%持续30s、暂降至60%持续5s和暂降至20%持续0.5s的波形。

3.2 给煤机变频器带载测试

实际测试时，母线电压峰值1070V，图8～图11分别是给煤机变频器电压暂升至130%持续0.5s、暂降至90%持续30s、暂降至60%持续5s和暂降至20%持续0.5s的波形。

图4 给煤机变频器空载电压暂升至130%Fig.4 The no-load voltage of the inverter of the coal feeder is temporarily raised to 130%

图5 给煤机变频器空载电压暂降至90%Fig.5 Coal generator inverter no-load voltage temporarily reduced to 90%

图6 给煤机变频器空载电压暂降至60%Fig.6 Coal generator inverter no-load voltage temporarily reduced to 60%

图7 给煤机变频器空载电压暂降至20%Fig.7 Coal generator inverter no-load voltage temporarily reduced to 20%

图8 给煤机变频器带载电压暂升至130%Fig.8 The load voltage of the inverter with coal feeder is temporarily raised to 130%

图9 给煤机变频器带载电压暂降至60%Fig.9 The load voltage of the inverter with coal feeder drops to 60%

图10 给煤机变频器带载电压暂降至60%Fig.10 The load voltage of the inverter with coal feeder drops to 60%

图11 给煤机变频器带载电压暂降至20%Fig.11 The load voltage of the inverter with coal feeder drops to 20%

由图4～图11实测数据分析得出，辅机变频器高、低电压穿越测试原理能够在现场实施测试，且该厂给煤机变频器空载测试及带载测试时，在模拟交流输入电压暂升或暂降到正常电压130%、90%、60% 和20%过程中，变频器的主功率回路和控制电源都在正常值，给煤机变频器正常运转；在模拟输入交流电压由130%、90%、60% 和20%恢复到正常电压后，给煤机变频器的输入电压均恢复正常，输出电压和控制电源电压仍然正常，给煤机变频器正常运转。该厂给煤机变频器满足《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（征求意见稿）》中的高、低电压穿越能力指标规定的要求。