电厂变频器低电压穿越改造方案汇总
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风电机组低电压穿越改造问题分析摘要:当前在国内风力发电机组中出现数起风机大面积脱网事故,严重影响电网的安全运行,为避免大面积脱网带来的安全隐患,要求风力发电机组具有低电压穿越性能维持发电机组的连续运行,本文通过变频器低电压穿越治理概述、改造方案、实现方法及效果评价主要研究风电机组低电压穿越改造问题。
关键字:风电机组;低电压穿越;改造问题对于风电机组而言,低压穿越是其重要的性能之一,这会帮助出现问题的电网,可以在风电场电压下降至20%-90%的额定电压时,仍可以保持运作,进行并网,从而实现低压穿越,不为故障所影响,进而确保电力系统的运作正常,防止风电机组脱网。
此外,当电网出现问题时,低压穿越可以维持并网的进行,从而为电网的自我修复提供缓冲时间,进而确保电力系统更加稳定,安全性能也大幅提高。
一、风电机组低电压穿越标准根据国家能源局2009[1465]号文的要求规定,风电机组运行要满足Q/GDW 392-2009《风电场接入电网技术规定》的要求,关于对低压穿越的要求主要有四点:第一,当电压恢复正常后,对风电机组的有功功率是有具体规定的,在电网出问题的规定时间内,那些还在电网运作内的风电场,在问题排除后需及时恢复有功功率,这里所说的及时是指恢复速率为:每秒增加10%的额定功率直至恢复正常值。
第二,在风电机组进行并网时,倘若电压稳定在90%之上,那么机组可持续正常运作。
第三,在电压降低的这段时间内,对于机组的无功功率的支撑能力也是有详细要求的,在电力系统出现三相短路问题时,风电机组的并网电压便会下降,当电压降到高于额度的20%,低于90%时,这时风电场的无功支撑若是发挥作用,便有助于电压的有效恢复。
详细来讲,即:风电机组并网处的电压出现单相亦或是单相故障,致使电压降低,该机组可以根据上述原理继续工作,防止脱网。
此时,运行下降的最大电压是额定值的五分之一,对于机组的运行时间要求为大于等于0.625s。
第四,电网故障如果可以在两秒内解决,电压恢复正常,那么,这段时间内,要求机组必须和电网相连,不能脱离。
火电厂给煤机变频器低电压穿越技术的改造实例摘要:本文分析了低电压穿越故障对机组安全运行的危害、影响,分析给煤机变频器低电压穿越的原因以及提升给煤机变频器低电压穿越能力的具体改造实例和效果。
关键词:给煤机;变频器;低电压穿越;壁挂式0 引言随着电力电子技术的发展和应用,变频技术以其调速精准、操作简单、可靠性高等优点而得到广泛应用,特别是近年来国家对节能降耗指标要求的提升,使各电厂在辅机设备上广泛应用变频技术。
而变频器对电压波动是非常敏感,在电网发生故障导致低电压穿越时,相关辅机设备可能会应为变频器低电压穿越能力不足而导致停运。
低电压过程通常都是短暂的,主要是因为电网晃电、负荷不平衡、短时故障重合、备自投装置切换时间较长以及大型设备启动和线路过载等问题引起。
当出现低电压穿越时,存在导致变频器停运,给煤机跳闸的风险,多台同时跳闸时可导致锅炉MFT动作,这给电厂安全生产带来极大威胁,同时也带来很大的经济损失。
1 给煤机带变频调速典型设计我厂2*330MW机组,采用单元接线,锅炉采用中速磨煤机正压冷一次风直吹式制粉系统。
每台炉5 台沈阳施道克电力有限公司生产的(EG2490)电子称重皮带式给煤机,控制器型号DT-9,动力电源使用ABB公司生产的ACS510系列变频器。
为降低干扰,变频器与给煤机控制器分别设柜布置。
5台给煤机动力电源分别取自厂用400V A段和B段,其中A、C给煤机动力电源取自厂用400V A段,B、D、E给煤机动力电源取自厂用400V B段,符合电源配置设计原则。
在出现低电压穿越问题时,可能导致给煤机控制器和给煤机变频器电源下降,引起控制器或者变频器误发停止信号而跳闸,甚至引发锅炉MFT动作。
2016年发布最新标准:DL/T-2016 《发电厂及变电站辅机变频器高低电压穿越技术规范》,具体要求:1.变频器在进线电源电压跌落到不小于20%额定电压,持续时间不大于0.5s 的区域内,能够可靠供电,保障供电对象的安全运行;2.变频器在进线电源电压跌落到不小于60%额定电压,持续时间不大于5s的区域内,能够可靠供电,保障供电对象的安全运行;3.变频器在进线电源电压不小于90%额定电压时能够长期可靠供电,保障供电对象的安全运行。
低电压穿越技术措施1. 针对低电压穿越,可采取增加电容器来提高电压稳定性的措施。
2. 在电子设备中加入稳压器,以保护设备在低电压情况下的正常运行。
3. 对于低电压穿越,可以设计并部署自动化系统来监测并及时调整电压,以维护系统的正常运行。
4. 在建筑物电气系统中采用电压调整装置,以应对低电压情况。
5. 考虑使用低电压穿越保护装置,以保障电子设备在电压波动时的安全运行。
6. 采用可调节电源模块,以应对低电压情况下的电压不稳定问题。
7. 为了防止低电压穿越对电网造成影响,可以实施配电网络的升级改造。
8. 在电力系统中加入电力负载管理系统,对低电压情况下的负载进行调整。
9. 低电压穿越时,可采用电压补偿设备来提高电路的稳定性。
10. 针对低电压问题,可以在系统中增加保护继电器和过压保护装置。
11. 设立低电压监测系统,以实时监控电压波动情况并及时采取补救措施。
12. 为了解决低电压穿越问题,可以对电力系统进行整体动态优化。
13. 对于低电压穿越,可以在关键设备上安装电压监控装置来预警和干预电压异常情况。
14. 将低电压穿越现象列为电力系统故障诊断和处理的重点问题,加强相关技术研究。
15. 在低电压穿越情况下,将电气设备设计的电压容限加大,以提高设备的适应能力。
16. 对于低电压穿越,可在系统中增加静态无功补偿装置,以改善电网的电压稳定性。
17. 加强低电压穿越诊断技术的研发,提高对电力系统稳定性的监测和分析能力。
18. 为了避免低电压穿越给电力系统带来损害,可加强电力系统维护和设备检修。
19. 采用智能电网技术,实现对低电压穿越的智能监测和自动调节。
20. 在电力系统中加强对低电压的实时监测,及时发现并解决电压异常情况。
21. 提高低电压异常时的电力系统响应速度,减少设备损坏和停电事故的发生。
22. 设计电网运行的应急方案,应对低电压穿越事件的突发发生。
23. 加强电力系统的故障预警和快速处理能力,以保障电力供应的连续稳定性。
TECHNOLOGY WIND[摘要]通过分析大唐保定热电厂#10、#11机组给粉机变频器低电压跳闸的原因,对给粉机变频器系统供电回路存在的问题进行分析,提出解决给粉机变频器低电压跳闸问题的几种办法,并进行改造实施工作,解决给粉机变频器低电压跳闸问题。
[关键词]低电压;变频器;MFT 联动给粉机变频器低电压穿越改造方案对比及实施唐颖倩(大唐保定热电厂,河北保定071000)随着电力电子技术的发展,变频器以其调速精确、使用简单、保护功能齐全等优点在中间仓储式制粉系统的给粉机上得到广泛应用,但由于电网电压不稳定,导致变频器在使用中产生了新的问题———变频器低压保护跳闸。
低电压通常都是短时的,主要是因为电源晃电或备自投切换时间过长。
引起电源晃电的原因很多,如主电网侧的电压波动、负荷不平衡、雷击、电力切换等原因,负载侧的大型设备启动和应用、线路过载等原因。
电厂给粉机变频器在遇到厂用电压瞬时低于变频器的低电压保护值(根据变频器的型号不同该值也不同)时变频器停机,导致给粉机停机,同时会给FSSS 系统发出信号,导致FSSS 系统的MFT 动作。
2013年7月7日大唐保定热电厂二厂区6KVXB 段失电后,6KV XB 段上所带380V 公用段电源失电,电气BZT 动作。
因#10、#11炉给粉机AB 层电源均为公用段带,电气BZT 动作过程中公用段短时失电,导致#10、#11炉给粉机AB 层电源分别自动切换到380VXA 段、380VXIA 段,因给粉机变频器不具备适应电源瞬时断电能力,不能满足电源瞬停后来电自启,致使电源切换过程中两机组AB 层给粉机全部掉闸,机组降负荷。
调取变频器故障记录,变频器故障代码为:DC UNDERVOLT (直流欠压),原因为:1)供电电源缺相;2)熔断器熔断;3)主电源欠压。
因给粉机变频器低压保护跳闸而引起的降负荷、非计划停炉,给发电企业带来很大的经济损失,只有很好的解决该问题才能保证机组安全、可靠、高效的正常运行。
给粉机、空预器变频器低电压穿越改造方案一、设备状况:我厂每台炉16台给粉机,给粉机变频器型号为:AB1305BA09A,电机功率2.2KW,每台炉4台空预器电机,变频器型号为:ACS800-01-0020-3+P901,电机功率7.5KW。
由于电厂进行局域网改造,根据调度文件要求及我厂实际情况,为防止因厂用电电压波动导致给粉机及空预器跳闸,需对我公司 3台机组48台给粉变频器、12台空预器变频器进行低电压穿越改造,防止因电压瞬间波动导致跳闸。
二、改造方案:经过调研,目前变频器低电压穿越改造方案主要以下几种:其中第1、2种方案用于高压变频器,第3、4种方案常用于低压设备变频器。
综合比较四种方案及我厂实际,决定采用第4种方案。
欲采用变频器低电压穿越装置原理框图:方案a:低电压穿越装置利用电网残压进行升压补偿,输出接至变频器变频器直流端。
在电网电压正常情况下,变频器通过原自身交流输入电能来维持变频器正常工作,低穿装置处于旁路待机状态,实时监测电网状态。
当电网电压发生短时跌落,低电压穿越装置DC/DC升压电路迅速投入运行,将电网跌落后不控整流出来的较低电压直流电抬升到变频器额定的稳定的直流电压(540V),为变频器提供稳定的电压源,保证变频器及其拖动电机系统的转速、功率、转矩不变,进而保障锅炉及发电机组的稳定运行。
电网电压恢复之后,低电压穿越装置退出到旁路状态,变频器仍然由自身交流通路送电。
在输入电压76V~420V之间,装置可保证直流输出500V±5%可调,工作时间最长60秒。
方案b:在方案a的基础上增加了储能单元,即外加蓄电池,比第一种方案更安全、可靠,但相应成本增加很多,同时也增加了维护成本。
综合考虑采用方案a比较合适。
三、方案确定:采用利用电网残压进行升压补偿,输出接至变频器变频器直流端的变频器低电压穿越装置。
空预器变频器电机采用一拖一方案,每台电机配一套低电压穿越装置,三台炉共需12套。
一、如何进行二、三期低电压穿越改造?二三期用的是金风1500kw机组,目前我们有四种低电压穿越改造解决方案:1、全功率变频器方案:在风力发电机和电网之间串入一台全功率变频器,使得发电机和电网不直接相连,从而避免了电网电压跌落时在电机定子上产生的复杂的电磁过程。
此方案特点:故障发生后,网侧变频器将故障隔离;风力发出的功率将通过机侧变频器送到直流侧,然后通过直流母线上的制动回路将能量在电阻上消耗掉;故障结束之后,网侧变频器恢复正常工作,直流制动回路停止工作,重新把功率送入电网;金风1500KW机组即具备全功率变流器,通过全功率变流器实现机组与电网的隔离,实现低电压穿越功能。
其具备无功支持,可靠的穿越能力,改造现有变流设备即可实现。
缺点是价格昂贵,效率相对低。
全功率方案原理图2、双馈变频器和Crowbar方案:在发电机转子侧装crowbar电路,为转子侧电路提供旁路,在检测到电网系统故障出现电压跌落时,闭锁双馈感应发电机励磁变流器,同时投入转子回路的旁路(释能电阻)保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用,以此来维持发电机不脱网运行(此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行)。
此方案特点:Crowbar动作期间,成为普通的异步机,需要从电网吸收无功功率;Crowbar接通时间很短,60~80ms;Crowbar的电阻可以阻尼转子磁链,当转子磁链衰减后就可以退出,此时稳态短路电流已不是很大;Crowbar 退出后,变流器重新同步,控制能力恢复。
其结构简单,价格便宜,但不能提供无功支撑,不能保证穿越,仅适用双馈机型,对传动系统影响大。
电网3、无功功率支持方案利用电力系统中,电压和无功功率的关系,在故障期间向电网集中注入无功功率来提高风电场的电压,电网电压恢复后,退出无功支撑。
此方案特点:故障发生后,通过站内集中动态无功补偿装置将检测电网电压的跌落幅度,根据跌落的幅度向电网注入无功电流。
目前的SVG 装置响应速度响应时间小于5ms ;注入无功电流后,风电场出口处的电压将会升高,从而帮助机组穿越;故障结束之后,动态无功补偿装置不再向电网注入无功电流,风电场恢复正常运行;不能完全实现机组的低电压穿越功能,发生大幅度电压跌落时,机组可能会脱网。
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。
发电厂变频器低电压穿越改造方案探讨摘要: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。
基于此,本文对发电厂变频器低电压穿越改造方案进行研究,作出以下讨论仅供参考。
关键词:发电厂变频器;低电压穿越;改造方案引言火电机组均配置大量辅机,且常常处于低负荷或变负荷运行状态。
近年来,火电机组在辅机设计上广泛应用变频器技术,通过对辅机加装变频调速系统,带来了可观的节能效益,但同时引发了新的安全风险,低压辅机如给煤机、给粉机等,由于负载较重,变频调速系统“瞬停”功能不适用,且不具备自动工频切换旁路,在发生电压跌落时,变频系统会闭锁停机,导致给煤机、给粉机等重要辅机停机,可能引起全炉膛灭火保护动作跳机,给电网安全稳定运行造成极大威胁。
实际运行过程中,已经发生多起因变频器不具备低电压穿越能力而导致的事故扩大事件。
1低电压穿越装置系统的组成在正常运行中,电气设备,如雷暴、短路和大型电动机起动、车祸、建筑施工、人为错误、动物接触线、切换操作、配电装置故障等会引起系统电压电压暂降,也称电压跌落、电压凹陷和晃电等等。
指电压有效值突然下降,然后快速恢复正常。
当系统电压超出变频器额定功率范围时,变频器会在变频器锁定输出模式和变频器电机停机时保护动作停止。
低压开关装置可降至电网电压的90%以下,系统不能工作,处于热待机状态;当电压在0%至90%之间下降时,系统立即启动[< 200μs],输出500V左右的直流电送到变频器的直流母线端,以提供电压支撑,确保变频器不会因交流电压下降而停机,并起到支撑作用当交流电压恢复正常时,低压开关装置自动退出支架并处于待机状态,为下一个电网的临时电压降或断电做好准备。
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。
给煤机变频器低电压穿越改造方案一、概述给煤机变频器随机组于2005年投运。
给煤机变频器使用型号为ACS 800产品。
6台该型号给煤机变频器能满足机组正常运行上煤需求。
2019年通知:要求组结合检修,完成给煤机变频器低电压穿越性能改造,防止厂用电受大型设备起停、电气设备短路、非平衡设备干扰及外网影响发生急剧波动,引起电压短时跌落造成机组多台给煤机变频器同时跳闸,致使机组甩负荷,甚至发生灭炉跳机事件。
改造后在厂用电瞬时扰动时,低电压穿越电源装置能给变频器输入直流电,维持给煤机变频器短时运行。
相应提高了组运行的安全可靠性。
二、组织机构1.组织机构总指挥:副总指挥:技术监督人:安全监督人:工作负责人:工作人员:2.组织机构职责总指挥职责:负责对施工方案进行审核、批准,确保施工方案的具体内容符合施工现场实际需要,具有可行性和可操作性,对施工现场存在的问题提出整改意见落实责任,并对施工的全过程进行监督,对施工现场的安全、质量、文明生产、进度负领导责任。
是整个项目的第一责任人。
副总指挥职责:负责对“本方案”的审核,确保“本方案”的内容符合现场实际需要,具有可行性和可操作性,落实“方案”的执行情况,对现场存在问题提出整改意见并监督整改,对施工过程中的违章违纪和不安全事件及时制止并落实整改、落实责任。
负责组织施工人员的安全培训和学习上级单位下发的各种文件,对施工现场的安全、质量、文明生产、进度全面监督负责,全面协调各项工作负责处理现场异常情况。
是整个施工过程的主要责任人和执行人。
技术负责人职责:全面负责现场的技术监督工作,按照要求和程序组织施工,对现场施工过程中存在的技术问题组织讨论攻关,确保整个施工的质量。
配合副总指挥做好其他监督工作,是整个项目的技术责任人。
安全负责人职责:负责现场的安全监督,对安全措施“本方案”的执行情况进行把关并监督落实,对执行和落实不到位的提出整改意见并监督整改,及时发现及时制止人员的违章行为,对现场的违章违纪和不安全事件组织分析,负责组织施工人员安全培训,学习事故快报通报和上级单位下发的安全文件。
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。
让火电厂辅机也具备低电压穿越能力——东北电网公司敏锐发现并组织解决火电厂对电网重大安全运行隐患东北电网历史悠久,有着辉煌的过去。
然而近年来,老电网不断遭遇新能源对于安全运行的考问。
东北电网公司除积极应对外,还多次与国内外同行进行研讨。
最近的一次是2011年11月3日,美国西北太平洋国家实验室逯帅博士应邀拜访,介绍了美国在太阳能和风电接纳领域的一些应用和研究成果。
让风电场具备低电压穿越能力是保障风电安全入网的核心条件之一,在这项工作上东北电网公司投入了不少的精力,也得到了可观的成绩。
不过,将电网安全作为第一要务的东北电网公司敏锐地发现,如果火电厂辅机不具备低电压穿越能力将给电网安全带来更大的威胁。
2011年10月25日,内蒙古东部呼伦贝尔市秋寒渐浓。
东北电网公司与东北地区各大电力单位专家齐聚伊敏发电厂,就东北电网火电厂辅机低电压穿越能力改造工作举行现场工作会。
国内五大发电集团在东北地区派驻机构,辽宁、吉林、黑龙江三省公司调度通信中心,蒙东调度筹备组以及火电、科研、制造等单位专家和工作人员都参加了研讨。
通过6个月以来对给煤机变频器抗低电压穿越改造,华能伊敏发电厂研讨时认为:电厂采用抗低电压穿越设备改造是必要的,从技术角度解决低电压穿越问题也是可行的,通过对以上两种方案的改造试验来看,改造是成功的、有效的。
东北电网公司指出,经过近半年多的研究、试验和技改,内蒙古东部呼伦贝尔送端新建火电机组成功完成了火电机组辅机低电压穿越能力改造工作,两种成熟的技术改造方案均通过了实际检验,值得推广和借鉴。
2011年1月2日,东北电网500千伏伊换1号线发生单相故障时,伊敏发电厂、呼伦贝尔发电厂机组给煤机停止运行,锅炉灭火,导致发电机组跳闸。
由于火电厂辅机不具备低电压穿越能力,给电网安全稳定运行带来严重影响。
事故发生8天后,东北电网公司组织有关单位召开伊敏发电厂、呼伦贝尔发电厂机组事故跳闸分析会,要求两厂抓紧落实火电机组辅机低电压穿越能力改造工作,并对东北电网内火电机组辅机低电压穿越能力情况展开调查。
****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。
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(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。
一、火力发电厂给煤/粉机及空预器系统现状分析随着电力电子技术的发展,变频器以其调速精确、使用简单、保护功能齐全等优点逐步代替传统的调速控制装置而得到广泛应用。
但由于电网电压不稳定,导致变频器在使用中产生了新的问题:变频器低压保护跳闸。
低电压通常都是瞬时和短时的,对传统的控制系统影响较小,而对变频器则会产生低压保护跳闸导致电机停机,影响生产和安全。
目前,火电厂煤粉炉的给煤、给粉系统成为自动化程度最低的薄弱环节,特别是电厂内部控制给煤给粉机的变频器低电压保护跳闸问题,对电厂影响尤为严重。
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(根据变频器型号不同该值也不同)时,给煤给粉机变频器低压保护会动作,并同时会给FSSS(锅炉安全监控系统)发出停止信号,引起MFT动作,而厂用电和给煤给粉机母线低电压保护整定值通常低于变频器低电压保护整定值,线路中的其它设备还在正常工作,变频器跳闸,迫使FSSS停炉,给电厂带来很大的经济损失,也成为现在电厂安全事故的高发区,同时也是目前电厂面临的比较大的问题,只有很好的解决该问题,才能保证电厂安全、可靠、高效的正常运行,避免停炉事故发生。
空气预热器电源系统由变频器和拖动电机组成。
各种故障造成的电力系统电压跌落,导致空气预热器系统停运,进而造成发电机组停机脱网的恶劣事故。
分析空气预热器系统脱网的过程,与给煤给粉机变频相同主要有两个原因可诱发此问题:变频器功率回路(变频器动力部分)和控制电源(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,如下图所示。
图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。
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。
在变频系统中,变频器并非独立运行,有相应的控制电路板、采样反馈系统、继电器和接触器与其配合工作,这些部件均需稳定的控制电源供电。
电力系统发生低电压故障时,控制电源也会发生跌落,进而造成控制系统与继电器系统的瘫痪,变频器同样无法正常运行,导致给煤机、给粉机、空预器变频停止运行。
二、网源协调对火电厂关键辅机变频器低穿能力要求发电机组低电压穿越的概念最早来源于风力发电,特指风力发电机并网点发生一定幅度、时间范围内的电压跌落时,风机机组维持运行不脱网,支持电网恢复,直到电网恢复正常。
在我国,国家电网公司对风电场的低电压穿越能力提出了明确的要求。
要求风电场内的风电机组,具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力。
与此同时,当风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时,风电场内的风电机组应能够保证不脱网连续运行。
传统意义上认为火电或水电机组为可控发电能源,机组本身有励磁调节系统,在系统故障期间可稳定维持机端电压,因而不存在低电压穿越问题。
但近年来,随着火电厂内部辅机变频器的大规模使用,全国各级电网均出现过电网发生瞬时电压波动引起机组跳闸的问题。
发生以上事故的主要原因是辅机(特别是磨煤机、给煤机和引风机等)变频器不具备低电压穿越能力,当电网由于故障造成电压降低时,辅机变频器不能躲过系统保护隔离故障元件时间,而经由低压保护动作跳闸,进而造成机组跳闸或锅炉灭火。
因此,火电厂辅机系统变频器不具备高、低电压穿越能力的问题已经成为威胁电厂主设备安全运行的重要隐患,若造成机组跳闸或出力大幅降低还将影响电网的稳定运行。
东北电网公司于2011年首次于伊敏煤电公司组织召开了由五大发电集团公司相关派驻机构、东北各网省电力公司、东北电力设计院、东北各省电力设计院等单位参加的“东北电网火电厂辅机低电压穿越能力改造工作现场会”,参会各单位一致认为:应对火电厂辅机低电压穿越能力问题予以高度重视,必须立即着手限期加以彻底解决。
2012年,国家电力调度控制中心专门下文对火电厂内变频器的低电压穿越能力进行核查,东北电网、西北电网、内蒙古电网等先后开展了区内火电厂低电压穿越性能核查与整改工作。
目前,给地区对火电厂关键辅机变频器低穿能力要求参照国网公司的《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》技术条件执行(见下图):1.变频器在进线电源电压跌落到不小于20%额定电压,持续时间不大于0.5s 的区域内,能够可靠供电,保障供电对象的安全运行;2.变频器在进线电源电压跌落到不小于60%额定电压,持续时间不大于5s的区域内,能够可靠供电,保障供电对象的安全运行;3.变频器在进线电源电压不小于90%额定电压时能够长期可靠供电,保障供电对象的安全运行;4.变频器进线电压升高到不大于额定电压的1.3倍,持续时间不大于0.5秒,变频器应能够保障供电对象的安全运行。
三、电厂关键辅机变频器低穿能力梳理核查(一)厂用负荷分类厂用电负荷按生产过程中的重要性可分为三类:一类负荷:短时停电可能影响人身或设备安全,使生产停顿或发电量大量下降的负荷。
二类负荷:允许短时停电,但停电时间过长,有可能损坏设备或影响正常生产的负荷。
三类负荷:长时间停电不会直接影响生产的负荷。
汽轮发电机组一次风机、二次风机、引风机、送风机、电动给水泵、凝结水泵,循环水泵、给煤机、给粉机、空气预热器、增压风机、空冷岛冷却风机等均属于一类负荷。
(二)厂用负荷继电保护动作特性火电厂厂用继电保护装置对高压、低压厂用电动机负荷的保护设置中,涉及低电压保护特性。
根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T 5153-2002)相关要求:对于一类电动机负荷,当装有自动投入的备用机械时、或为保证人身和设备安全,在电源电压长时间消失后须自动切除时,均应装设9S-10S时限的低电压保护,动作于断路器跳闸。
为了保证接于同段母线的一类电动机自启动,对不要求自启动的二类、三类电动机和不能自启动的电动机装设0.5S时限的低电压保护,动作于断路器跳闸。
电动机负荷低电压保护定值(三)厂用负荷变频器低穿能力要求原则变频器的低电压穿越能力应根据电厂主设备及一类辅机设备能力、电网安全运行要求、变频器安全经济能效比等因素统筹兼顾来确定。
变频器的低电压穿越能力不应超越主设备和供电对象的能力,也不应束缚主设备和供电对象的能力,应在适当考虑变频器安全经济能效比的条件下,充分发挥变频器对电网安全的支撑能力。
根据上述原则,变频器低压穿越性能应与主机低压性能相配合,宜与电厂一类辅机的低电压保护定值相配合。
(四)低电压对现有厂用负荷的影响分析1.厂用继电保护反应根据现有的火电厂厂用电继电保护特性,在国网公司的《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》文件中提到的“暂态低电压穿越区”、“动态低电压穿越区”的维持时间(0.5S、5S)小于继电保护动作时限(9S-10S),一类负荷的继电保护均不会动作跳闸。
2.二类、三类负荷火电厂中厂用电的二类、三类负荷不对机组并网安全稳定运行造成直接威胁,不涉及低电压穿越问题,在此不做讨论。
3.无变频器一类负荷电动机类负荷,低电压过程中出现微小波动,可以正常过度,实现低电压穿越。
4.有变频器一类负荷(1)风机、水泵类大惯性负荷在低电压穿越区内,变频器可短时中断输出保护自身设备,在电源恢复之后,当电动机仍在运转时,机组仍在运行时,可以跟踪电动机转速再启动(即所谓飞车启动功能)。
从调研情况来看,高压变频器基本均带有此功能。
(2)给煤机、给粉机类负荷在低电压穿越区内,会触发变频器保护闭锁,电机拖动皮带,惯性很小,电机瞬时停转,造成机组停机。
如采用强制再启动,也会造成锅炉风煤配比失调,炉膛压力剧烈波动,存在爆炉风险。
四、技术改造方案参照国网公司的《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》技术条件,从应用角度对电厂用的变频器提出改造措施。
(一)大惯性类负荷变频器电厂中应用的辅机变频器绝大部分属于此类,空气预热器、增压风机、凝结水泵、空冷岛冷却风机、引风机、送风机、一次风机、二次风机、给水泵、凝结水泵等设备的变频器均可以采用失压重启方法或降转速恒磁通方法v/f控制方法。
1.失压重启方法对于大惯性负载,可采用动力电源部分采用失压重启方法,同时将变频器的控制电源接到 UPS电源。
当低电压发生时,变频器可短时中断输出,对自身进行保护;在电源恢复之后,电动机仍在运转时,机组仍在运行时,可以跟踪电动机转速再启动。
2.降转速恒磁通 v/f控制方式对于允许短时负载波动的应用,此类负载所使用的变频器,可以采用降转速恒磁通 v/f控制方式如允许降低转速,则用本方法可使传动设备在三相电压较大幅度暂态跌落期间继续运行。