电厂辅机变频器柜运行可靠性提升方案的研究

电厂辅机变频器柜运行可靠性提升方案的研究

刘振源 岳永久

国家能源集团靖远热电有限公司 甘肃省白银市 730919

摘要：电厂生产过程中，经常会会出现辅机变频器运行异常的问题，导致该现象的原因是屏柜散热功能较差以及直电母线滤波电容老化，为了保证电厂的正常运行，必须要对于变频器柜的可靠性进行提高，防止由于变频器柜运行可靠性问题而导致的设备运行故障。

关键词：运行可靠性；辅机变频器柜；火电厂

前言：火电厂在运行的过程当中需要利用到大量的泵类风机，这一类机器耗用了大量的电力，比如循环水泵，磨煤机，给水泵，二次风机以及引风机等。为了降低火电厂在运行过程当中的用电量，实现节能减排的目的，部分火电厂引入了变频调速技术，利用变频器来进行自动控制。但是变频器在运行的过程当中容易出现老化的问题，出现各种故障。

1 变频器柜容易出现的问题

1.1 散热问题

在对于变频机柜的散热问题进行分析之前，首先要对于其现在的具体情况进行运算，通过对于相关经验公式的分析，不同尺寸型号的变频器其散热的能力是不同的，同时安装的地点也会对其计算公式产生影响。对于密闭箱体内的变频器来说，由于其所处的位置会提高密闭箱体的温度，因此其散热能力与柜体的散热面积以及柜内设备的总功率有关。对于安装在强制风冷箱体上的变频器来说，其散热能力会受到箱体的风冷方式影响。

在对于影响变频器柜散热能力的原因进行分析的过程当中可以发现，其中最主要的原因就是柜内的空气流量。

通过相关数据可以发现，随着使用时间的增加，变频器柜内的温度会有所增加，这主要是由于其技术原因。根据相关数据，内部温度变化不大，但是相关的卡版、元件的温度会得到大幅度的提高。通过对于导致元件温度变化的原因进行分析，可以发现，导致其温度急剧升高的原因包括以下几个方面。首先是柜门的安装工艺较差，在针对于其具体器件进行查证的过程中可以发现，部分柜门出现了锁不住关不紧的情况，最后再继续使用的过程当中，外部的灰尘可能会进入其中，影响了相关器件的散热效果。同时，由于相关器件工作环境的复杂性，灰尘当中可能会具有大量的金属性粉尘，这些物质会导致主控板局部短路，从而影响其正常运转。另外，柜门关不紧，也可能会导致其空气流通出现问题，无法达到预期的散热效果。其次是屏柜空气交换不科学，在利用其进行散热的过程当中，为了提高及散热的效果，可能会增加散热孔的数量。但是该器件在具体运行的过程当中并不会由于散热孔的数量的增加而提高散热效果，反而会由于散热孔数量较多而导致气阻较大，进风量较小，导致严重的安全隐患，最后，由于发电厂需要较多的屏柜，清理起来比较困难，因此，清理周期较长，不能够及时清理。

1.2 内部滤波电容老化

电解电容本身结构特殊，长时间的运行会导致其性能的老化，而变频器内部的滤波电容又必须对于电解电容进行利用，在长期使用之下，必定会发生一系列的发热老化问题。但是在具体分析的过程当中可以发现这种老化不是突然发生的，而是随着时间的推移逐步演变形成的。因此在对于滤波效果进行分析的过程当中可以发现它是呈现一种逐年降低的状态。在滤波效果降低到一定界限时，变频器的负载能力非常的低，继续运行下去会导致大量的故障。变频器本身具有着高发热性，在内部温度逐步升高的过程当中，为了调制PWM，会使得纹波电流超过原本的承受范围，最终对于变频器的性能产生影响。

2 如何提高变频器柜运行可靠性

2.1 改进屏柜散热技术

在针对于目前我国所使用的变频器柜的散热情况进行分析之后可以发现，导致其散热不良的最主要原因在于其最初设计思路不良，最初在对于空气进行冷却的过程当中采用了里外空气交换的方式，而这种方式会导致上述所说的三种问题。因此，本文对其设计思路进行了改良，利用新型屏柜热传导散热装置来代替原本的里外空气交换，将散热片和风扇相结合，两个设置的组合，一个用于屏外部空气循环，另一个用于屏内部空气循环。二者结合，完成整个散热。

2.2 改进变频器直流母线

在对于这一部分进行调整时，主要利用了变频器直流母线端子端并联辅助滤波电路的方式，这种方式能够对于输出滤波进行降低，同时可以对于低压穿越能力进行提高。

2.2.1 辅助滤波电路设计

为了防止变频器交流瞬间时失电的供电不能情况，必须要死得滤波电容能够对于一定的电量进行储存，同时还能够提高滤波，因此进行了大容量辅助滤波电容回路的设置，其在运行的过程当中对于法拉电容进行了利用。该设备具有较大的内阻，但是不具备较好的滤除纹波效果，因此需要将电解电容c3和法拉电容进行并联，以达到预期效果。具体情况如图1所示。另外在变频器直流母线端子上进行大容量电容器组的并联，能够使其在上电这一刻具有着比较大的充电涌流，这种电流会影响变频器的运作，为了对于电路进行抑制，又进行了二极管D以及小电容C2、电阻R的并联。

图 1

2.2.2 电源纹波检测表的设计

在进行辅助滤波电路的设计之后，依旧不能够逆转电解电容老化的趋势，因此需要检测纹波电压表的设计，对于输出纹波的大小进行定期的检测，对于电容老化的问题要及时的进行解决。在对其进行检测的过程当中，实际上是对于其交流分量进行检测，所以，可以对于直流分量利用隔直原件进行去除，之后再利用交流毫伏表，对其进行具体检测。

3 改进方案的检测

3.1 散热技术改进方案的检测

为了对于散热技术的改进效果进行检测，可以进行400w电炉加热器的设置，对于其运行过程当中内部的温度环境进行随时检测，以此来对于解散的效果进行分析。根据相关数据分析可以发现，在对散热技术进行改进之后，散热器运行过程当中能够对一起温度进行大幅度的降低，具有着良好散热效果。在具体运行的过程当中，这种设置将内部空气和外部空气进行了分离，分别进行循环。因此在运行的过程当中不需要进行滤尘网的安装，也不需要考虑气流交换的合理性，大大提高了变频器柜工作的可靠性。

3.2 直流母线改进方案的检测

在对其技术改进效果进行检测的过程当中，随机挑选了两个小功率低压变频器，测试技术改进之后的纹波电压大小，同时对于瞬时失电时的性能进行了检测。根据相关数据可以发现，这种方式能够降低50%的纹波电压，同时也能够保证瞬时失电时的性能，不仅如此，还对于变频器的低压穿越能力进行了大大的提高。

结论：

本文在具体分析的过程当中，针对于电厂辅机变频器柜在运行过程当中存在的问题进行了简单的介绍，之后，针对于不同的问题介绍了如何对于变频器柜的可靠性进行提高，本文主要从其散热性能以及滤波电路这两个方面对于其性能的提高进行了介绍，以期能够解决在实际运行过程当中所出现的一系列辅机事故而导致的跳闸情况。

参考文献：

[1]肖峰,朱涛,杨欢红,刘新超,李广一,朱伟星.电厂辅机变频器柜运行可靠性提升方案的研究[J].电力与能源,2018,39(06):884-888.

[2]闫迎.火电厂辅机变频器运行事故分析[J].湖南电力,2016,36(06):54-55+59.

[3]王京,马洪波.浅谈电压穿越对发电厂敏感负荷重要辅机变频器的影响及应对策略[J].机电工程技术,2016,45(04):110-114.