变频器低压穿越及谐波治理方面的研究

变频器低压穿越及谐波治理方面的研究

安小军

（华能国际电力开发公司铜川照金电厂陕西铜川727100）

摘要：随着变频技术的发展，变频器的功能逐渐强大，高压变频器的低压穿越能力已完全可满足电厂运行的要求，但对于一些低压辅机的变频器，还存在着一些问题，需要在工程建设中进行考虑。

关键词：变频器；低压穿越；谐波治理

引言

变频器在运行过程中，当电网电压受到扰动后，变频器本体的低压闭锁保护动作，闭锁变频器输出，通过查阅相关文献，了解到有电厂曾发生过因为电网电压波动导致变频器低压保护动作，变频器闭锁输出，最终导致机组停机的恶性事故，某电网曾对其电网内电厂重要辅机使用变频器的情况进行过统计，并对一些不具备电压穿越功能的变频器进行过改造。

1、高压变频器的低压穿越能力

电厂用高压变频器采用进口变频器居多，通过对东芝三菱变频器，西门子变频器，东方日立变频器，施耐德变频器，AB变频器等厂家进行了解，各产品厂家为了保证高压变频器的电压穿越能力，采取的措施有：一方面保证电压受到波动时变频器控制系统不失电，另一方面变频器设置自启动功能，保证系统电压在波动恢复后变频器快速投入运行。变频器厂家在保证变频器控制电源不失电的具体实现方式有两种：1）、在高压变频器内部装设UPS电源，当变频器交流电源降低或波动时，UPS电源会自动输出，给变频器控制系统供电。2）、变频器采用双路电源切换，当主控制电源消失后，会自动切换至备用电源供电。当电网电压波动或者厂用母线故障导致高压变频器入口电压降低到低压保护定值时，为了保护变频器不损坏，保护动作闭锁变频器出口，当电压恢复正常后，高压变频器会自行启动，恢复到故障前状态。通过了解，高压变频器在低压穿越方面能力很强，完全可满足电厂运行的要求。

2、低压变频器低压穿越能力

对于一些重要的低压辅机设备，变频器的低压闭锁这一特点对电厂的运行来说是致命的。查阅相关资料，某电网通过近6个月在电厂进行分析和试验工作，查出影响电厂安全运行的厂用辅机运行特性和变频器问题，主要是给煤机变频器380V动力电源和控制电源低电压特性不能躲过电网低电压穿越。每台给煤机都是由独立的变频器带动电机，变频器本身有低电压保护闭锁和低电压停止输出功能，运行中的给煤机变频器在电压瞬间降低或消失时会停止输出，并向机组DCS发出变频器停机信号，最终导致机组MFT停炉。变频器一般具有失压重启功能，如果投入了失压再启动功能，低压变频器瞬间失电重新上电须经几秒的延时才能恢复到停电前转速，给煤机变频器断电到恢复供电，会造成磨煤机瞬间断煤，炉膛燃烧不稳，负压保护动作会直接停炉，灭火后再进燃料可能导致炉膛发生爆燃。所以给煤机变频器的自启动投入具有一定的危险性，给煤机变频器投入该保护时要谨慎。那么怎么样才能避免电网电压波动时变频器不闭锁输出呢？某电网曾对此给出解决办法（接线见附图）：1）、交流电源输入部分加装抗低电压扰动设备（图中措施1），可以从根本上杜绝电压波动导致的变频器低压保护动作。2）、在变频器本体整流逆变环节中加装直流蓄电池（图中措施2），保证变频器在瞬时电压波动时不失压。3）在变频器上加装快速启动装置（图中措施3）。以上方法都能有效解决变频器交流电压波动时导致的闭锁输出问题。

电厂用的其他高低压变频器，如空气预热器、凝结水泵等，如果将变频器的控制电源加装备用电源（或采用UPS电源），然后设置好变频器自启动，再加上运行人员的干预，当电厂发生低电压穿越时，不会影响到机组有功的大幅波动，可以连续运行。

3、大量使用高压变频器后的谐波控制问题

变频器作为谐波源，大量使用变频器会产生大量的谐波，大大降低厂用电电能质量，谐波的长期存在会导致电缆发热，运行设备寿命降低等问题，现有高压变频器本体均加装有消除谐波的元件，通过变频器本体滤波，可将谐波控制在3%以下，某电厂使用高压变频器的辅机有：凝结水泵、间冷循环泵、辅机冷却水升压泵，磨煤机等10余台（每台机），虽然变频器本体对谐波有消除作用，但不能完全消除，高压变频器的大量使用，所产生的谐波含量不能忽略，应考虑在母线上加装消除谐波的设备，经过统计，一般电厂高压变频器使用较少，谐波含量少，一般不考虑专门加装消谐滤波装置。

结语：

1.变频器正常运行时，控制电源从变频器动力电源引接，某电厂变频器使用较多，为了保证高压变频器低压穿越能力，并在变频器交流输入侧电压波动时，备用控制电源能可靠投入运行，采用双路互投的控制电源，备用电源取自外部电源，可避免了变频器内UPS电源（控制器备用电源）故障造成的变频器停机事故。另外，投入高压变频器的自启动功能，来保证变频器电压恢复后的快速启动。

2.低压变频器控制电源从外部引接，给煤机变频器加装低压穿越电源装置，保证电压波动时给煤机的正常运行，无需投入自启动功能。其他辅机低压变频器可投入自启动功能，在电压波动恢复后可自行启动变频器。

参考文献：

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[2]雷静，张俊峰.变频器运行中谐波的危害及治理方法[J].民营科技，2016（03）：29.

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