高压变频器低电压穿越功能的实现49

设备管理与维修2021翼6（上）火电厂空预器变频器高低电压穿越能力的实现童宇，杨光明（国电蚌埠发电有限公司，安徽蚌埠233411）摘要：针对火电厂空预器变频器不具备高低电压穿越能力的现状，结合现场运行方式、设备特性等因素，设计两种升级改造技术路线。

经过综合对比和论证，最终采用智能功率模块型的高低电压穿越系统，对空预器变频器实施高低电压穿越能力改造，达到性能测试要求。

关键词：空预器；高低电压穿越；火电厂；变频器中图分类号：TM611文献标识码：B DOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2021.06.370引言近年国家大力发展太阳能、风能等新能源发电，装机容量占比逐年增高。

截至2019年8月31日，安徽省新能源装机容量占全省统调装机容量的16.08%。

相比传统火力发电机组，新能源发电机组出力不稳定、调节速率慢。

使得火力发电机组要积极参与电网的深度调峰，保证电网稳定运行，这就对火电机组自身的安全稳定提出了更高要求。

近年，一些火电厂出现过因外部或内部电压波动、闪变引起的机组跳闸事故，主要原因是辅机特别是一类辅机（给煤机、空预器和一次风机等）变频器不具备高低电压穿越能力，变频器自保护动作致使机组跳机。

为降低此类隐患，各级电网公司要求各火电厂对机组重要辅机进行高低电压穿越能力验证。

对不能满足的设备，限时完成技术升级改造，特别是空预器和给煤机。

1空预器变频器现状国电蚌埠电厂一期有2伊630MW 超临界燃煤机组，每台机组配置2台空预器，额定电压380V 、额定功率22kW 。

每台空预器配置2台变频器（主辅），变频器型号为ABB ACS510、额定电压380V 、额定功率35kW 。

2019年4月，华东电网直代管机组涉网保护核查审核意见，确认其不满足高低电压穿越能力要求，按照国网要求需进行技术升级改造。

2方案设计火力发电机组空预器变频器应用遇到的主要问题是变频器动力电源和控制电源均取自电厂的厂用电源，当厂用电源因某种原因发生电压扰动时，变频器电压保护快速动作闭锁输出。

低电压穿越控制方案低电压穿越功能是通过变流器的有源crowbar来实现的，当变频器检测到电网电压下降时，根据直流母线的电压来控制Crowbar部件的动作，泄放转子上的能量来抑制转子电压的升高，但会引起电网电压模块和变桨系统模块报故障。

并且由于转矩突降为零左右，进而会引起发电机的转速超速等问题，下面就上述问题的分析和处理过程进行相应阐述。

一、主控和变流器的软件修改为保证风机在低压穿越状态下保持并网运行，需要对主控系统和变流器参数进行如下修改。

电压跌落至低电压穿越区时，变流器参数9.10的BIT10 (converter_low_voltage_for_ride_through)置位作为低电压区的触发条件，对电网电压和变桨故障进行相关逻辑处理，电网电压跌落至低电压穿越区以下时变流器本身报直流过压和转子侧变流器过流。

1.主控程序grid_voltage模块现风机的主控检测当电网电压低于额定电压的90%延时100ms滞后，风机将脱网停机，为保证对低压穿越状态下风机能并网运行，需要对电压保护限值进行修改。

编程思路为：当电网电压正常时，保持原检测模式不变，把低电压穿越过程分为三个阶段： 从电压降至低于90%额定电压开始640ms内电压不低于20%额定电压80v，电压检测模块不报故障；从低压穿越过程开始的第640ms至3s电压升至90%额定电压360v，电压检测模块不报故障；3s后低电压穿越完成，电压应保持在90%额定电压以上在低压穿越过程的上述三个阶段中，如检测电网电压低于允许的最低电压限值，则报error_grid_voltage_limit_min故障，主控系统中对电网电压检测超下限报程序需作如下修改：变流器的状态字converter_com.converter_low_voltage_for_ride_through赋值给low_voltage_for_ride_through并把它定义为全局变量。

新建一个结构化文本如下，具有低压穿越三个阶段的执行要求。

Telecom Power Technology运营探讨高压变频设备的低电压穿越能力高建民（晋控电力山西同达热电有限公司，山西高压变频设备的低电压穿越能力，为了更加透彻地分析问题，在研究中选择中电投江西电力有限公司新昌发电分公司曾发生的异常电力事故作为案例，该事故是由于变频器电压暂时下降造成高压辅助经过研究分析发现，变频器参数会对低电压变频设备的参数产生直接影响。

因此统计中电投江西电力有限公司新昌发电分公司的火电机组变频器型号，展开火电厂辅机变频器低电压穿越实验，证实高压变频设备低电压的实际穿越能力。

在得到实验结果后，对辅助机组特性进行针对性设计，改造辅机变频器。

火电厂；高压变频设备；辅机跳闸；低电压穿越Explore the Low Voltage Traversing Capacity of 10 kV High Voltage Frequency ConversionEquipment in Thermal Power PlantGAO JianminShanxi Tongda Thermal Power Co.，Ltd.，Datongthe low voltage traversing ability of 10 kV high voltage frequency conversion equipment 2020年12月10日第37卷第23期Telecom Power TechnologyＤｅｃ．　１０，２０２０，Ｖｏｌ．　３７　Ｎｏ．　２３　高建民：探究火电厂10 kV高压变频设备的 低电压穿越能力发现，本次故障的根本源头在#2机10 kV A段变电源配电柜投运不久，过电压保护器A相击穿导致单相接地。

如果不能及时制止这种故障现象，短路故障就会进一步发展为三相，并且会出现极大的短路电流。

当火电机组因电压过低发生故障后，电压为10 kV的电动机在35 ms内跳闸电流保护。

开展试验的过程中需要结合断路器的自身性质进行分闸，时间控制在40 ms以内。

发电厂变频器低电压穿越改造方案随着人们用电需求的不断提高，使得电力运行的稳定性也越来越重要，而变频器的使用使得这方面的问题得到了极大程度的解决，但是低压穿越问题将会严重影响变频器应发挥的作用，应该通过相应的改造方案来提升低电压穿越的能力。

对此，文章针对发电厂变频器低电压穿越改造方案展开了论述。

标签：发电厂;变频器;低电压穿越;改造方案引言：隨着社会经济的快速发展，使得发电厂所面临的经营压力也不断变大，在这种情况下变频器广泛的应用于火电厂当中。

使得变频器在其中的重要性体现的极为显著，当变频器发生故障问题的时候，势必会严重影响火电厂运行的安全性。

对此，电网调度中心针对各并网发电厂变频器安全稳定运行方面提出了新的要求，必须要使变频器低电压穿越的能力进行提高，在性能方面必须要与DL/T1648-2016“发电厂及变电站辅机变频器高低压穿越技术规范”当中的相关标准相符合。

1. 发电厂变频器中低电压穿越存在的影响问题低电压穿越这一概念通常是在变频器上使用的，通过对其使用当变频器的输入电源电压处于一定时间与跌幅范围之内的时候，是不会使变频器出现跳闸的现象。

还能够使电厂保持正常运行状态。

变频器工作的主要是通过对整流、直流以及逆变等部分进行组合而成的，除了上述部分还需要添加相应的控制单元，这样才能够对变频器输出功率进行良好的控制。

比如，在380V的交流电源中输入整流部分，使其转换成为直流电，然后经过相应的大容量电容之后，再利用控制单元来针对相应的逆变部分进行精准控制，进而实现直流电源的转换，使其形成各种不同频率的交流电，通过这些流程能够对电动机在调速方面的控制加以实现。

低电压穿越对于变频器而言是具有一定危害性的。

当变频器的输入电压降低的时候，且变频器正处于低压工作的状况下，想要使输出的稳定性得到保证，那么很可能会使变频器工作的电流始终处于增大的状态，很有可能会使变频器中的核心元件晶体管出现烧损的现象。

而当控制电源电压处于降低状态时，可能会导致变频器的控制失灵，为了使变频器的安全运行得到保证，在变频器中必须要设置相应的保护装置，一旦上述情况出现之后，变频器就会做出相应的保护进行自动跳闸。

电厂变频器低电压穿越改造方案一、项目背景近年来，我国电力系统在快速发展过程中，面临着越来越多的挑战，其中低电压穿越问题日益突出。

为了保证电力系统的稳定运行，减少因低电压导致的设备损坏和停电事故，对电厂变频器进行低电压穿越改造显得尤为重要。

二、项目目标1.提高电厂变频器的低电压穿越能力，确保在系统电压出现瞬间降低时，变频器能够正常运行，避免跳闸。

2.提升设备抗干扰能力，降低因电压波动对设备运行的影响。

3.优化电力系统运行性能，提高电力系统稳定性。

三、项目实施1.改造方案设计（1）对变频器内部电路进行优化，提高其抗干扰能力。

（2）增加低电压穿越功能模块，实现对电压波动的实时监测，当电压低于设定阈值时，自动启动低电压穿越模式。

（3）优化变频器控制策略，确保在低电压条件下，变频器输出电压和频率稳定。

2.设备选型（1）选择具有低电压穿越功能的变频器，确保设备具备较强的抗干扰能力。

（2）选择高性能的传感器，实时监测电压波动，确保低电压穿越功能的准确启动。

3.改造步骤（1）现场勘测，了解电厂变频器运行状况，评估低电压穿越改造的可行性。

（2）制定详细的改造方案，包括设备选型、施工方法、进度安排等。

（3）设备安装调试，确保低电压穿越功能正常工作。

（4）对改造后的变频器进行试运行，验证低电压穿越效果。

（5）对试运行数据进行采集和分析，优化改造方案。

四、项目优势1.提高电厂变频器运行可靠性，降低设备故障率。

2.提升电力系统稳定性，减少因低电压导致的停电事故。

3.优化设备性能，提高电力系统运行效率。

4.降低维护成本，减少设备更换频率。

五、项目风险及应对措施1.风险：改造过程中可能出现的设备不兼容问题。

应对措施：在改造前对设备进行充分测试，确保设备兼容性。

2.风险：改造过程中可能出现的技术难题。

应对措施：组建专业的技术团队，及时解决改造过程中遇到的技术问题。

3.风险：改造后设备运行不稳定。

应对措施：对改造后的设备进行长期跟踪监测，发现问题及时解决。

火电厂辅机给粉机变频器低电压穿越能力分析及直流支撑技术治理方案王华通（中国昆仑工程公司辽宁分公司，辽宁辽阳111003）摘要：近年来，变频器在辅机软启动、变频调速、优化设计、经济运行等方面体现出了显著优势，但是电压骤降或短时中断以及电网过压都会引起变频器跳闸保护，给粉（煤）机等重要负载变频器跳闸保护会造成炉膛灭火保护（MFT）动作停机。

若多台大功率发电机组同时解列停机，则将直接挑战大电网的第三道防线，造成大面积停电事故，严重影响电网的安全运行。

现从直流支撑技术入手，针对火电厂辅机变频器低电压穿越能力不够的问题，提出了多种低电压穿越治理方案，并在实际应用中验证了方案的有效性和可行性，大大提高了供电可靠性。

关键词：火电厂辅机；给粉机；变频器；低电压穿越；直流支撑0引言评估一个工厂配电系统的供电可靠性（PQR）主要有以下三个指标：系统平均停电频率（SAIFI）、系统平均停电时间（SAIMI）和短时停电频率（MAIFI）。

其中，系统平均停电频率和短时停电频率关乎工厂的非计划停车次数。

供电短时中断和电压骤降会给工厂造成巨大的经济损失，甚至导致重大安全事故。

目前，大多数电力用户对于99.99%的供电可靠性是不满意的，而治理电压暂降对于提高供电可靠性有着非常重大的意义。

1电压骤降和短时中断电压骤降或短时中断是一种二维骚扰现象，包含持续时间和电压降幅两个要素。

相关数据表明，92%的电压骤降持续时间较短（小于1s）、降幅较小（小于40%Ue）；电压骤降持续时间较长往往会形成短时中断或长时中断。

1.1电压骤降和短时中断的原因压降从来源来分包括大电网侧和配网侧。

（1）大电网侧：发电厂、高压输电线路因雷电、大风、接地、短路、断路等情况导致的压降一般时间较短，残压值较高，几率较低（10%）。

（2）配网侧：大型设备启动、雷电、大风、接地、断路、短路等情况导致的压降一般时间较长，残压值较低，几率较高（90%）。

压降从动作特性来分包括可恢复性故障引起的压降和永久性故障引起的压降。

****电厂给煤机/空气预热器变频器低电压穿越改造方案目录一、火力发电厂给煤/粉机及空预器系统现状分析 (2)二、网源协调对火电厂关键辅机变频器低穿能力要求 (4)三、电厂关键辅机变频器低穿能力梳理核查 (6)（一）厂用负荷分类 (6)（二）厂用负荷继电保护动作特性 (6)（三）厂用负荷变频器低穿能力要求原则 (7)（四）低电压对现有厂用负荷的影响分析 (7)四、技术改造方案 (9)（一）大惯性类负荷变频器 (9)（二）给煤机、给粉机类负荷变频器 (9)（三）各种技术方案特点及对比分析 (12)五、SCS-230火电机组辅机电源控制系统 ................................................. 错误！未定义书签。

（一）系统原理..................................................................................... 错误！未定义书签。

（二）系统特性..................................................................................... 错误！未定义书签。

（三）支撑方式..................................................................................... 错误！未定义书签。

（四）SCS-230火电机组辅机电源控制系统两种技术方案.............. 错误！未定义书签。

（五）检验方法..................................................................................... 错误！未定义书签。

（六）SCS-230火电机组辅机电源控制系统检测报告...................... 错误！未定义书签。

2019.9 EPEM 47发电运维Power Operation近年发电厂经济经营压力逐渐变大，出于节能的目的变频器在发电厂得到了大量的使用。

而电厂很多重要辅机使用变频器时，一旦变频器发生故障也会给电厂安全运行带来很大的威胁，比如当变频器进线电源异常、电压降低，会引起变频器自身保护动作跳闸。

电网调度中心也对各并网发电厂变频器的安全稳定运行提出了具体要求，要求提高在用变频器低电压穿越能力，性能要满足DL/T1648-2016“发电厂及变电站辅机变频器高低压穿越技术规范”的相关标准。

1 低电压穿越对辅机变频器的影响电压穿越。

用在变频器使用上的概念就是当变频器输入电源电压在一定时间、一定跌幅范围内，不会导致变频器跳闸，还可以继续维持运行。

变频器工作原理。

变频器主要由整流部分、直流部分、逆变部分组成，此外还有控制单元，用于控制变频器输出的频率。

如图1，380V 交流电源输入整流部分，转换成直流电，经过大容量电容，然后通过控制单元对逆变部分进行控制，将直流电源转换成各种频率的交流电，实现对电动机的调速控制。

低电压穿越对辅机变频器的危害。

由变频器的图1 变频器原理图发电厂变频器低电压穿越改造方案探讨江苏国信淮安第二燃气发电有限责任公司 朱乐平摘要：本文对目前发电厂常用的变频器低电压穿越改造方案进行了优劣分析，以及对不足点提出了一些建议。

关键词：低电压穿越；变频器；发电厂工作原理可知，当输入电压降低时，则变频器整流部分输出的直流电压也会降低，而变频器在低压工作情况下，如果要保证输出稳定，有可能会导致变频器工作电流一直增大，严重时会烧损变频器的核心原件晶体管，而当控制电源电压降低时，又有可能会使变频器失去控制，为了保证变频器安全运行，变频器都会设置相关保护，出现上述情况时，变频器会保护动作跳闸。

所以重要辅机使用变频器时，上述情况会对电厂的安全运行造成很大的影响。

2 变频器低电压穿越的改造方案探讨2.1 变频器低电压穿越常用改造方案方案一：失压重启或降转速恒磁通V/F 控制方式。

火电厂给煤机变频器低电压穿越研究改造Research and Modification of Low V oltage Ride Through Capability of CoalFeeder Inverter in Thermal Power Plant摘要对于火力发电厂，给煤机是火电厂燃料供应的重要辅机，现实中因给煤机变频器低电压保护动作跳闸而引起锅炉MFT动作，产生非计划停机已经多次发生，对电网稳定造成一定的影响，给运行电厂造成了巨大的经济损失，同时也影响了锅炉受热面管材和设备的使用寿命，这成为了火电厂运行中存在的一个重大的设备安全隐患。

因此，将燃煤变频器改造，对于提高火电厂的电力系统的稳定性，确保火电机组的安全和可持续运行以及减少社会和经济损失非常重要。

并可以避免大量的工质流失。

考察燃煤逆变器电源电路的工作原理，可以得出结论，低压保护是燃煤逆变器本身的一种硬件保护，其参数不能任意改变。

可以被添加到所述外部电路的装置，其变频器总线电压不会由于外部电压波动异常降低，从而提高通过煤机变频器的低电压穿越能力。

本文首先简要介绍下火电厂的给煤机系统，阐述给煤机变频器的相关原理和电力系统中电压暂将、低电压穿越等相关的概念，研究了会引起低电压的因素和低压变频器为什么会跳闸，总结了目前国内和国外研究人员和专家的研究成果，具体分析了煤机变频器调速系统低电压的穿越能力，在阐明煤机变频器低压通道系统设计的前提下，分析比较各种不同的实现低电压穿越能力的方法，最终确定在给煤机变频器外部回路上增加一套电力电子装置这个方案来实现低电压穿越的能力。

本文结合火电厂容量转换对燃煤电力低压穿越能力的研究现状，分析比较了不同改造方案的优势和缺点，并结合徐州暨铜山华润电厂的生产实际，最终确定了给煤机低电压穿越的实际改造方案。

然后，基于对单个BOOST DC/DC电路的分析和放大，在测试中构建了一个低电压穿越系统数学模型（Low V oltage Ride Through System）。