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1000MW机组给煤机变频器防低电压穿越改造分析顾玉田摘要:在发电厂中最为广泛应用的调速装置便是变频器，由于电厂的辅机（例如给煤机）变频器不具备低压穿越能力，在遭受电网的瞬间电压波动时，会引起整个机组的跳闸或者是锅炉灭火事故。
由于变频器电压闭锁保护意识不足，许多发电厂没有意识到变频器会在电网低电压时闭锁输出，导致局部电网失去稳定，这一事故的发生直接影响着电网系统的安全运行。
因此，通过辅助设备使得给煤机变频器实现低电压穿越功能具有重要的现实意义。
关键词:给煤机；低电压穿越；改造引言给煤机是火电厂重要的辅助设备，给煤机变频器制造商生产的通用变频器属电压型，都设有“电源电压异常波动”保护功能。
变频器交流电源供电时，在投入厂内大负荷负载时，会引起厂内供电系统低电压，导致变频器保护的现象，同时发生当电压波动大于额定电压的±10%（少数为±15% ）时，变频器内部自身的保护功能将启动停止变频器输出，由此引发给煤机跳闸，所以给煤机变频器防低电压穿越改造势在必行。
一、系统概述本厂采用的给煤机型号为CS2024型给煤机，是一种带有微机控制的电子称量及自动调速装置的带式给料机。
其变频器采用变频控制，输出电压110VDC。
根据江苏省电力调度控制中心要求，为避免出现发生低电压穿越时给煤机跳闸，可能造成机组MFT的情况，需对我厂给煤机进行防低电压穿越改造，计划对给煤机变频器动力电源加装防给煤机低电压穿越装置，采取一拖一的方式。
二、给煤机变频器防低电压穿越改造方案根据给煤机控制系统的原理，可以看出低电压发生时，对给煤机主要有以下两个方面的影响：1、控制回路中的给煤机控制器；2、主回路中的变频器。
所以对给煤机低电压穿越的改造需对以上两个方面进行。
一、对给煤机控制回路中给煤机控制器电源的改造原给煤机控制柜内的主要控制电源有两个：控制柜内的控制回路电源、控制柜内的测量板件电源。
控制回路电源主要用于给煤机、清扫链电机等的启停、正反转及反馈信号等控制用电；测量板件电源主要用于给煤机主控板、A1及A2测量板等控制、测量卡件供电。
浅谈低电压穿越装置在 660MW 火电机组给煤机变频器上的实践应用摘要：低电压穿越（Low voltage ride through,LVRT），意思是设备在确定时间内能够承受一定低电压运行而且不退出的能力。
起源于风力发电系统，在低电压穿越技术应用以前，当电网发生故障、电压发生波动时，采取与电网解列的方式保护风机的励磁装置，这就造成了风机的频繁起停，易造成设备损坏并且会影响电网的稳定运行，甚至会产生恶劣的连锁反应。
为解决这类问题，低电压穿越理念被提出并研究应用于实践。
关键词：低电压；660MW火电机组；给煤机变频器在逐步改造发展之下，低电压穿越装置越来越多的被应用于火力发电设备，尤其是像给煤机、空预器等，具有变频调速迟缓、负载重等特点的设备，不能适应快速调频，不具备低电压穿越的能力，当电压跌落时，会造成设备停运进而引发非停。
为防止因系统电压波动以及备自投切换、备用电源切换所引起的电压短暂失去，而造成的设备跳闸，局部地区电网已下发火电机组辅机低电压穿越改造的通知，并要求管辖的电厂实施辅机低电压穿越改造。
1、设备状况在吸取多厂因电压短时降低，给煤机不具备低电压穿越能力而造成设备停运，机组跳闸的经验教训后，某660MW机组迅速提出低电压穿装置的安装应用实施方案，完成给煤机设备改造（表1为我厂给煤机设备参数）。
给煤机采用双电源模式，一个主电源一个备用电源分别接自锅炉MCC的A/B两段，具备自动切换的能力。
表1某660MW机组给煤机参数三、改造方案及原理3.1电源连接方式采用GLT-20变频器低电压穿越电源（表2为机组低电压穿越装置参数）。
交流主电源取自给煤机正常运行电源的接入端，输出直流接入变频器。
直流电源为选配电源未安装。
3.2 GLT-20工作原理图1 GLT-20工作原理图正常情况下，给煤机由正常主电源接待，低电压穿越装置处于旁路状态；当电网电压不稳定，发生短时跌落时，低电压穿越装置的升压装置迅速响应，投入运行，保证变频器具有稳定的电压源。
火电厂防止变频器低电压穿越的举措及应用近年来，火电厂发生多起由于系统低电压引起重要辅机设备退出，进而导致运行机组跳闸事件，严重影响了电力系统的安全稳定运行。
为了保证火电厂机组的稳定运行，提高辅机设备变频器低电压穿越能力，提出了防范举措，阐述了低电压装置在火电厂的工作原理和实际应用效果。
标签：辅机设备;变频器;低电压穿越;低电压穿越装置1 引言随着火电厂节能增效改造的不断实施，变频器广泛应用于火电厂的重要辅机设备，而电网电压的短时跌落，会引起变频器的低电压保护动作，从而变频器输出闭锁，造成辅机设备停运，最终导致会发电厂运行机组的跳机，电网大幅度减负荷现象。
此类事故的发生，一方面影响发电厂发电连续性和经济性，并造成电厂发电设备损坏，另一方面对电力系统造成了冲击，加剧系统故障程度，严重影响电力系统的安全稳定运行。
为了确保系统故障时发电机组不因低电压穿越能力不足而跳闸，提高辅机设备变频器低电压穿越能力越来越重要。
2 防止变频器低电压穿越的举措（1）采用将转速恒磁通V/f控制方法，变频器在电源电压瞬时和短时大幅度跌落期间可持续运行，但在实际运用中，要考虑当电源三相电压瞬时跌落最大幅值、跌落最长持续时间、生产过程中转速降低程度和负载特性，可运用于给煤机、给粉机等小惯性重负载辅机变频器，同时根据负载率要降低变频器低压保护值。
（2）外加串联交流不间断电源（UPS）为变频器提供旁路电源，由于UPS 容量的限制，这种方法很少应用于现场。
（3）为变频器外加并联直流电源。
在变频器直流母线端子外加一路直流电源，直流电源可以为防电压跌落旁路直流电源、蓄电池电源或电厂直流保安电源，当外部扰动引起变频器工作电源短时电压中断或电压跌落时，变频器由外加直流电源向其供电，保证辅机设备正常运行，当正常电源恢复时，变频器切回常用工作电源供电，这种方法可靠性高，可广泛应用于火电厂辅机设备。
（4）发生瞬时低电压时，降低变频器运行频率。
当变频器低频率运行在瞬时低电压区，虽然即防止了变频器损坏，又不会导致辅机设备因低电压而停止运行，但需要考虑辅机设备低频率运行阶段对发电机组的主设备的影响，不能因为辅机设备低频率造成主设备损坏或跳闸停运。
PL-LVRT系列低电压穿越装置一应用背景随着国家对节能减排的要求，及电力电子技术的发展，变频器以其调速准确，使用便捷，保护功能全等优点而逐步取代传统的调速装置。
但由于很多工况下电网电压的不稳定，导致变频器在使用中产生了一个新问题，变频器低电压跳闸保护。
这种跳闸会因为变频器的设置不同而表现为过流保护或者低压保护，但其原因都是因为低电压引起的。
低电压通常都是短时的，主要原因都是因为电网晃电或备自投切换时间过长引起的。
引起电网晃电的原因很多，如主电网侧的电网波动、负荷不平衡、雷击、电力切换等原因，负荷侧的大型设备启动和应用等。
近几年发生的几起由系统低电压故障造成火电机组跳机的事故，多是因为电厂内部或者外部故障（雷击、电气设备短路、接地、大设备启动等）引起的电网电压短时跌落。
此类故障发生时，相应厂用电短时电压降低，由于火电厂关键辅机及其拖动变频器不具备低电压穿越功能，造成触发辅机拖动变频器的低电压保护，变频器闭锁输出，辅机停机，最终导致了发电机组的跳机。
如在火电厂的给粉系统中，给煤机变频器在遇到厂用电电压瞬时低于变频器的低电压保护值时触发变频器低电压保护导致变频器停机，造成给煤机停机。
同时锅炉FSSS（锅炉炉膛安全监控系统）检测到此给煤机停机信号，引发MFT（主燃料跳闸）动作。
最终导致发电机组的跳机。
此类故障期间的非计划跳机，一方面影响了电厂发电的连续性和经济性，并造成发电设备的损坏，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，也给发电企业造成很大经济损失。
有两个原因可诱发此问题：变频器功率回路和控制电源。
首先，直流动力电源跌落会造成变频器停机。
变频器的功率回路均由整流模块、直流环节、逆变模块组成，如下图所示。
变频器结构示意图变频器的进电端子(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。
变频器低电压穿越装置的研究摘要：近年来，随着火电厂内部辅机系统变频器的大规模使用，出现了电网发生瞬时电压波动引起大量火电机组跳机的问题，由于变频调速设备不具备低电压穿越功能，触发了变频器的低电压保护，致使变频器闭锁输出，最终导致事故发生。
为满足工业现场对变频器低电压穿越的实际需求，变频器低电压穿越电源装置成为解决问题的关键。
关键词：变频器；低压穿越；装置；分析1导言变频器已经成为火电厂重要的辅机调速设备，特别是火电厂燃煤机组给煤机变频器的应用更为广泛。
在电网发生故障而引起电压跌落时，若电压降落达到变频器极限运行电压，而变频器本身不具备低电压穿越能力，会直接导致运行中机组给煤机全停，触发全炉膛燃料丧失保护导致机组跳闸。
另外给煤机控制器一般均取至厂用交流电源，控制器本身工作电源也有一定的范围，若电网电压跌落导致给煤机控制器不能正常工作时也会导致给煤机停运。
2变频器概述变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
3功能作用3.1变频节能变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。
为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。
当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。
风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。
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。
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。
变频器防低电压穿越的分析及装置
Analysis and Device of Frequency Converter
Against Low Voltage Crossing
翟"亮
(郑州商业技师学院，河南郑州455121)
[摘要]随着电网的日益扩大，电力系统出现故障的概率也随之增加，实际应用中由于供电 用户增多、线路复杂等原因，造成电力系统发生瞬时低电压的情况。
而今，变频器在工业生产 中的应用越来越多，但低电压会对变频器产生较大的影响，容易引起变频器停运，同时某企业 还发生过因工艺处理不及时而引起的较大安全环保次生事故等。
为了保证生产装置连续生产，为企业减少损失以及降低事故发生率，关键变频器控制设备的安全稳定长周期运行显得尤为重 要。
分析了低电压对变频器的影响，简要论述了低电压穿越装置的性能、配置技术、工作原 理、试验方法及在变频器中的应用。
[关键词]变频器；低电压穿越系统；分析及装置
[中图分类号]TM921&51 [文献标识码]B
引言
随着电网的日益扩大，供电用户增多、线路 复杂等各种原因，易造成企业变电站内的供电电网晃电，从而直接影响电网稳定运行。
每次电网 出现晃电时，由于变频器整流逆变元件特性的原因，电源电压下降往往会触发变频器低电压保护，导致变频器所带设备跳停或者设备损坏，引起生 产系统不同程度的中断或者事故的发生。
而电网 发生事故时，电压跌落持续时间较短，因此为了 保证工艺生产的连续性，实现某石化企业聚酯材料装置的安全、长期、高效生产，变频设备防低电压穿越研究日趋重要。
1变频器低压失电分析
变 频 器 流 器 、逆 变 器 、电路 等 成 ，1 所 。
原
先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直 流 电逆 变 成 频 的 流 电供 电
机工作。
当某种原因引发变频器输入动力电源 发 生 低 电压 时 ，供 逆 变 的能量，触发变频器控制单元的保护，引起变频器停 运 行，变频器低电压停
方面的原因。
图1
变频器工作原理图
1.1外网电压波动引起低电压
以西门子MM 440系列变频器为例，正常情况 下变频器三相输人电压有效值为395V 左右，经整 流器整流后的直流电压UreB 均值为490V 左右， 当输人线电压在±10%范围波动时，变频器均可以正 常运行，当线电压波动幅度较大，且持续一定时间， 变频器会发生低电压保护动作。
而发生这现象的常 见问题有雷击、变压器超载、供电线路故障等。
1.2用电负荷突变引起低电压
由于装置区内大功率的用电设备突然启动、 线路过载等情况发生时，也会发生电压降低，导 致频器会发生低电压保护动作。
2低电压对变频器影响的分析
目前常用的变频器有富士、安川A 1000、西门
子 M 440、ABB ACS 550、 ABB ACS 510、ABB
ACS 800等系列，主要为低压变频器。
2.1低电压穿越情况分析
1)
电网线路短路或者接地、雷击等，单相接
地故障最为常见，接地时电网出现“晃电”情况。
2)
电网系统正常运行时，由于供电用户增 多、线路复杂，引起电压出现短时较大降幅，会 造成电网出现“晃电”情况。
2.2低电压穿越对变频器的影响
变频器在电力系统中应用广泛，但低压变频 器抗低电压穿越能力相对较差，在电网电压发生 晃电时会不程度地引起变频设备跳停。
2016年， 某企业因外供电线路“晃电”导致变频器所带设 备跳车达5次之多，其中最严重一次该企业新材 料C P 装置跳停20台变频设备，系统大面积停 运 ，。
发现变频 器
的故障代码为：欠电压。
查看变频器的欠电压阈 值直流430V ，因该值内部固化，无法修改。
3低电压穿越的解决方案
变频器低电压穿越一般是由于低电压引起控
制回路失电，或者变频器中间直流回路低电压引 起。
由于变频器逆变器固有的温升特性决定了变
频器必须有过/欠电压、过电流、短路保护等，当 电压低于变频器低电压保护值阈值VDC -m in 时必 须停机。
而发生低电压穿越的时间通常很短暂， 考虑到晃电对供电系统的影响，研制了一种变频 器防低电压穿越装置。
3.1低电压穿越装置的性能分析
低电压穿越装置，利用现代直流功率变换、现 、
等
、
变频器
电网故障/备自投切换时的低电压跳闸问题，从安 全、可靠、先进、实用等方面进行充分考察及论证。
低电压穿越装置可以有效防止火灾、电力故 障、通信故障、漏水、雷击、非法侵人等造成的 安全事故，在关键器件N +1冗余配置等有效措施 提高B 均无故障时间（MTBF )，降低B 均修复时 间（MTTR )，同时具有良好的可扩展性、强大的 人机交互功能，经过综合分析对比，低电压穿越 装置可以很好地满足企业需求。
3.2低电压穿越装置技术说明
低电压穿越装置主要由显示单元、低电压穿
越装置电压暂降保护模块、BC -M ASTER 主监控
单元、电力电源监测软件、直流配电回路、储能
及储能管理系统、PQ R 分析仪、柜体构成。
1)
显示单元主要用于显示交流电压、直流输
出电流、运行指示、故障指示、晃电SO E 记录、 充电电压、单只电池电压等。
2) BC -M ASTER 主监控单元主要是监控整个 低电压穿越装置，监测交流输人电压、直流输出 电流、低电压穿越时间、充电系统运行状况、电 池电压状况等。
3)
直流配电回路主要包括热磁脱扣过流保护
断路器、快熔、隔离单元、放电检测等。
4) PQ R 分析仪是专门用于检测电网中发生电压 暂降、电压中断和电压谐波等电能质量问题的高精度测试 仪器，可以帮助用户查找和定位电源故障点，预测
并防止三相和单项配电系统的问题，可以在线实时 监测电能质量状况，利用屏幕上显示的趋势图和捕 获的事件，及在后台记录的数据，能快速诊断故障。
低电压穿越系统装置结构原理图如图2所示。
24
图2低电压穿越系统装置原理图
3.3低电压穿越装置的工作原理
低电压穿越系统工作流程图如图3所示，交 流输入电源通过充电装置向电池组充电，电池组 一方面由电池巡检仪对电池组的运行进行检修监 视，另一方面电池组向V S P 模块供电，而信号采 集、上位机、主监控通过控制发生命令给执行单 元从而给负载供电。
图3
低电压穿越系统工作流程图
3.4低电压穿越装置与变频器连接及试验方法
改造完成后的低电压穿越装置与变频器的连 接示意图，如图4所示。
图4低电压穿越装置与变频器的连接示意图
变频器正常工作时，切断三相交流输入电 源，系统自动切换成蓄电池直流供电，保证在规 定的时间内变频器及电机不间断运行，其中变频 器频率以及电机转速无变化。
然后送上三相交流电 源，变频器及电机继续运行于交流电源工作状态。
交流输入电压正常时，变频器的输入电压、
25
-
输出电压、直流母线电压和控制电源电压均正常，变频器正常运转，低电压穿越装置不投入运行，处于热备用状态。
在电网电压发现低电压穿越时，变频器的输入电压出现电压异常，引起变 频器出现欠电压的情况，一般欠电压阈值VDC-min 直流430V$不同型号的变频器欠电压阈值不一样％，此时低电压穿越装置装置自动投入运行确
保输出电压、直流母线电压和控制电源电压保持正常，保证变频器正常工作。
在输入交流电压恢复到正常电压时，变频器的输入电压恢复正常时，低电压穿越装置自动退出运行，变频器切换为正常交流供电，变频器与设备都正常运转。
电压暂降保护装置单次可维持40,以上。
4结束语
低电压穿越装置，采用先进的技术,经济合、用 。
的投 入 维 持 常 运行，降低运行成本。
自低电压穿越系统投入以来，当电网发生晃电时，低电压穿越装置可以维持变频器持续运行时间不低于40,;当电网电压恢复时，低电压穿越装置自动退出工作状态，转 为热备状态。
有效避免了变频器在电网发生低电压时 的。
图5为发生晃电时，电能质量分析仪实时记，可以 。
图5查询数据记录
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