高压变频器在闵行电厂吸风机上的应用

　　出，为此闵行电厂从2000年5月至2005年初，陆续为12台吸风机安装了12台高压变频器文章介绍了如何从可靠性和电厂适用性角度来选用高压变频器、高压变频器在闵行电厂的运行情况、运行经验以及所产生的经济效益。

　　1问题的提出组配2台吸风机。在没有应用高压变频器之前，炉膛的压力控制是通过调节风机挡板的开度来实现的，而这是一种经济效益差、能耗大的落后方法。具体表现在：大量的能量损耗在挡板的截流过程中。

　　介质对挡板冲击较大，造成设备损坏快、维修难度大、运行费用高。

　　异步电动机在直接启动时，电流一般达到电机额定电流的6~8倍，对电网的冲击较大，也会引起电机发热，同时强大的冲击转矩缩短了电机和风机的机械使用寿命。

　　目前火电厂的调峰任务日益频繁，闵行发电厂变负荷调峰运行的时间也越来越长，吸风机的节能改造工作势在必行。

　　2高压变频调速的特点高压电动机调速产品主要有：变极调速、液力偶合器调速、内反馈串级调速和变频调速等。而变频调速是一种高效调速方式，通过改变电源的电压和频率以实现交流电机的调速运行，是现代交流调速发展的必然趋势。其特点如下：效率高：在正常变速范围内，变频装置的总效率在93以上，功率因数超过0.95.调速范围宽：高压大容量变频器调速范围可以达到0~100.（）可实现软启动：对电动机和电网无冲击，同时延长了电机和风机的寿命。

　　调节特性平稳：受负载影响小，从而使得电动机转速稳定性好，动态响应性能好。

　　改变运行方式容易：当变频器故障时，可以通过旁路柜切换到工频运行。

　　3高压变频器的选型电厂选择高压变频器可从可靠性、适用性等方面来考虑。

　　3.1可靠性（1）变频器本身的可靠性高压变频器的可靠性取决于所选用元器件的可靠性以及变频器本身主电路的拓扑结构等。变频器内部的装配形式也会影响变频器运行的可靠性，主要表现在其抗振能力上。

　　对于元器件的可靠性，目前基本上是采购，这在变频器的品牌上、等级上会有所区别。

　　对于主电路构成对可靠性方面的影响，一般情况下，元器件数量少的变频器的可靠性要高于元器件数量多的变频器，但在采取一定设计技术措施后，元器件数量多的变频器的可靠性会得到很大提高。

　　在闵行电厂运行的高压变频器有2种形式：一种是单元串联多电平脉宽调制（PWM）电压源型变频器，另一种是中性点钳位三电平PWM电压源型变频器。这2种形式的高压变频器各有特点。前者使用的元器件相对多些，每相功率单元有6个，3相共有18个功率单元。这种形式变频器的一个显著特点是，其独有的在线功率单元旁路功能使得变频器在单个功率单元发生故障时几乎不影响正常运行，且同一相有2个功率单元同时故障还允许降额运行，这在很大程度上提高了这一形式变频器连续运行的可靠性。

　　（2）变频器控制系统的可靠性变频器控制系统，以及控制电源的稳定运行对变频器运行的可靠性是极其关键的。控制系统由若干单元卡件组成，这些单元本身或许是可靠的，但如果这些单元之间的连接方式不可靠（如仅仅是插拔式，没有螺栓固定），可能会出现变频器控制系统内部通信故障，导致设备停运。

　　对于变频器的控制电源，生产厂家通常会配置一台在线式UPS，以满足控制系统对自身电源的要求。在常规配置中，此UPS是自带蓄电池的。如果使用或维护不当，蓄电池的寿命可能会远远短于预期，若没有及时发现并更换，在送给变频器的交流控制电源发生波动时，也会影响变频器正常运行。电厂都有直流控制电源，因此在配置变频器的UPS时，选用自身不带蓄电池、可使用己有直流电源的UPS比较合适。

　　对于变频器的交流控制电源（包括变频器冷却风机电源）现在都是另外提供给变频器的。事实上，从提高变频器运行可靠性出发，在运行中的变频器完全可以做到不依靠这一路电源，而由本身的主电源（6kV）变压器提供，仅在高压电源开关断开的情况下（变频器停运、启动时）才依靠外部提供控制电源。这样设置对提高变频器运行可靠性会有帮助。

　　32适用性强调变频器在某特定电厂中的适用性，事实上也是为了获得运行的可靠性。闵行电厂对变频器的适应性要求主要是：（）允许供给变频器的6kV电源电压波动（下跌）幅度大。闵行电厂6kV母线在大容量辅机（电动给水泵）启动时，电压下降要超过通常的15允许范围，达到近30持续时间为5~10s.在这种情况下变频器运行应不受影响。

　　（2）要允许供给变频器的6kV电源及400V控制（冷却风机）电源有短时的间断。允许6kV电源短时失去，这是要求变频器具有“飞车启动”

　　功能。在6kV电源恢复后，变频器能抓住当时的风机转速，并以短的时间将风机转速拉回到先前状态，以尽量减小对锅炉燃烧的扰动。同样，在变频器冷却风机电源短时失去的情况下，也不应影响变频器的正常运行。对变频器的这一要求，是考虑在厂用电源（6kV和400V）自动切换时变频器能持续正常运行。

　　对于允许6kV电源失去的时间，在闵行电厂使用的2种高压变频器中，单元串联多电平变频器对失去时间的长短没有要求，只要没有给出停运指令，当6kV电源恢复后，它会抓住当前转速，并恢复到指令转速。但对于中性点钳位三电平变频器，情况就不一样了，目前只能做到允许有1 ~2s的间断，超过时间变频器就停运；而且，判断6kV电源是否失去，它并不是直接从变频器6kV电源变压器上获取信息，还需要另外给它电压信号（6kV母线压变次级），而这个电压如果偶然失去（并非6kV电源真正失去），变频器也将停运。这对变频器可靠运行不利。

　　4高压变频器运行情况闵行发电厂从2000年5月到2005年初，伴随机组容降耗改造，6台机组陆续投入、使用了12台高压变频器，都应用在吸风机上。

　　4.1运行环境温度：高压变频器对现场环境温度没有特别要求，一般要求运行环境温度大于0°、低于40湿度：在20*时，要求空气的相对湿度小于85，不允许出现凝露。所以变频器的安装位置不应靠近窗口，以防暴雨或者梅雨季节造成湿度过大而影响正常运行。

　　变频器柜门上进风口的滤网需经常清洗。

　　（4）灰尘：一般电厂的环境比较恶劣，灰尘非常多，而且电厂的粉尘灰和一般的灰尘不一样，炭元素含量高，这些灰尘集结在主控板和功率单元控制板上，特别容易爬电，影响控制线路板的绝缘和正常稳定工作，严重的会造成高压变频器跳闸。

　　为此，我们在变频器小室的门窗上再加一层滤网，并也定期清洗。另外，一旦有吸风机停役的机会，就对变频器柜内进行清扫维护。

　　电磁干扰：高压变频器的控制电源一般都采用开关电源，容易受电磁干扰的影响。我们在现场做过试验，在高压变频器控制柜门打开的情况下，使用对讲机，会造成15V的工作电源降至6V如果在运行状态会造成变频器停运。所以运行时在高压变频器小室禁止使用大功率对讲机，特别在控制柜门打开的情况（例如巡回检查时）。

　　4.2控制电源设置高压变频器的控制电源要求稳定不间断，一般使用在线式的UPS，UPS好能有旁路功能，以便在UPS逆变部分故障时能切换到旁路电源，但要求这一切换能在3~5ms内完成。

　　同一机组的2台吸风机变频器中冷却风机的380V电源也必须使用单独的交流电源，以防2台变频器同时跳闸而造成机组跳闸。

　　4.3设置变频器旁路为尽量减少变频器故障对机组运行的影响，设置变频器旁路是可取的，以便在变频器装置故障暂时不能运行时，对应风机能实行工频运行。

　　变频器旁路由3部隔离开关组成，并实现互锁。

　　4.4运行维护（）日常巡检：包括检查变频器操作面板显示状况，有无报警信号；时钟校对；故障和功率菜单查询；在线UPS工作状态检查；控制柜内各控制板信号检查；查看清洁程度。

　　（2）定期维护：包括清洁高压变频器；紧固高压变频器内部连线和端子排；目视检查高压变频器内部所有部件；保存高压变频器的历史记录和故障记录；对高压变压器做预防性试验；对高压变频器所有功率单元做诊断分析；检查并记录高压变频器的运行参数；评价高压变频器的运行环境；记录并校验高压变频器的备品。

　　4.5经济效益4.5.1直接经济效益厂用电率方面，吸风机变频运行后，风机的厂用电率由改造前的平均3.67降低至平均约2.03.节电率方面，在100负荷时，平均节电率为17.87；在75负荷时，平均节电率为25.35；在60负荷时，平均节电率为58.31；在50负荷时，平均节电率为73.79.节电情况与原有设备配置有关。

　　直接经济效益中的一部分，由于变频器故障而被抵消。变频器发生故障将导致运行费用加，并被电力市场扣罚。这些损失约占节电所取得效益的20~40. 4.5.2间接经济效益电动机实现了软启动。改造前启动电流达到480~640A，装了高压变频器后，电机启动电流在10~20A，避免了改造前工频启动时大电流对电动机、电缆及开关等设备的不利冲击，减少设备的维护费用，延长电动机等设备的使用寿命。

　　吸风机低速运行时，消除了喘振现象，吸风机运行平稳，减轻了吸风机叶轮及轴承等部件的磨损，提高了设备供电的可靠性。

　　高压变频器运行时，风机入口挡板全开，减轻了风道的振动和磨损，同时也大大减少了挡板的维护量。

　　5结语随着电力体制改革和竞价上网的不断深入，特别是火力发电厂生产过程对经济性要求的提高，降低发电成本提高设备运行可靠性成为提高市场竞争力的主要手段。高压变频装置节能效果明显，调节性能优越，并改善了电机、挡板、风道等的运行工况。推广高压变频器在电厂风机系统的应用有重要的社会效益和经济效益。

　　电厂继电保护工作，021-64300261X2052（责任编辑：李毅）