高压变频器在发电厂中的应用

关键词： 交流 变频 调速

1 高压变频器的发展概况

交流变频调速技术及装置在我国已经有了突飞猛进的发展, 由于变频调速在频率范围、动态响应、低频转矩、转差补偿、功率因数、工作效率等方面是以往的交流调速方式无法比拟的, 因此在众多行业有了广泛的应用, 并且在节约能源、改善工艺、提高生产效率等方面发挥了巨大作用, 取得了巨大经济效益。但是, 变频调速技术在电力系统尤其在火力发电厂中的应用还非常有限。随着电力行业改革的不断深化, 厂网分开、竞价上网等政策的不断实施, 降低厂用电率, 降低发电成本提高电价的竞争力, 成为各火力发电厂追求的目标, 也为交流变频调速技术的推广应用提供了广阔的空间。

2 变频器的选型

(1) 确定采用变频的目的, 恒压控制或恒流控制等。

(2) 确定变频器的负载类型, 如叶片泵或容积泵等, 特别注意负载的性能曲线, 性能曲线决定了应用时的方式方法。

(3) 确定变频器与负载的匹配问题。

(1) 电压匹配, 变频器的额定电压与负载的额定电压相符。

(2) 电流匹配, 普通的离心泵, 变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数, 以最大电流确定变频器电流和过载能力。

(3) 转矩匹配, 这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。

(4) 在使用变频器驱动高速电机时, 由于高速电机的电抗小, 高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型, 其容量要稍大于普通电机的选型。

(5) 变频器如果要长电缆运行时, 此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响, 避免变频器出力不足, 所以在这样情况下, 变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。

3 外界环境对变频器的影响

3.1 工作温度

变频器内部是大功率的电子元件, 极易受到工作温度的影响, 产品一般要求为0℃~55℃, 但为了保证工作安全、可靠, 使用时应考虑留有余地, 最好控制在40℃以下。在控制箱中, 变频器一般应安装在箱体上部, 并严格遵守产品说明书中的安装要求, 绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。

3.2 环境温度

温度太高且温度变化较大时, 变频器内部易出现结露现象, 其绝缘性能就会大大降低, 甚至可能引发短路事故。必要时, 必须在箱中增加干燥剂和加热器。在水处理间, 一般水汽都比较重, 如果温度变化大的话, 这个问题会比较突出。

3.3 腐蚀性气体

使用环境如果腐蚀性气体浓度大, 不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等, 而且还会加速塑料器件的老化, 降低绝缘性能。

3.4 振动和冲击

装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时, 会引起电气接触不良。淮安热电就出现这样的问题。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外, 还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后, 应对其进行检查和维护。

3.5 电磁波干扰

变频器在工作中由于整流和变频, 周围产生了很多的干扰电磁波, 这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此, 柜内仪表和电子系统, 应该选用金属外壳, 屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地, 除此之外, 各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆, 且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰, 往往会使整个系统无法工作, 导致控制单元失灵或损坏。

4 变频器应用普遍存在的问题

4.1 散热问题

变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主, 约占98%, 控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行, 必须对变频器进行散热我们通常采用风扇散热;变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走, 若风扇不能正常工作, 应立即停止变频器运行;大功率的变频器还需要在控制柜上加风扇, 控制柜的风道要设计合理, 所有进风口要设置防尘网, 排风通畅, 避免在柜中形成涡流, 在固定的位置形成灰尘堆积;根据变频器说明书的通风量来选择匹配的风扇, 风扇安装要注意防震问题。

4.2 电磁干扰问题

变频器在工作中由于整流和变频, 周围产生了很多的干扰电磁波, 这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰, 而且会产生高次谐波, 这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电网络, 从而影响其他仪表。如果变频器的功率很大占整个系统25%以上, 需要考虑控制电源的抗干扰措施。当系统中有高频冲击负载如电焊机、电镀电源时, 变频器本身会因为干扰而出现保护, 则考虑整个系统的电源质量问题。

4.3 防水防结露

如果变频器放在现场, 需要注意变频器柜上方不的有管道法兰或其他漏点, 在变频器附近不能有喷溅水流, 总之现场柜体防护等级要在IP43以上。

4.4 防尘

所有进风口要设置防尘网阻隔絮状杂物进入, 防尘网应该设计为可拆卸式, 以方便清理, 维护。防尘网的网格根据现场的具体情况确定, 防尘网四周与控制柜的结合处要处理严密。

4.5 防腐蚀性气体

在化工行业这种情况比较多见, 此时可以将变频柜放在控制室中。

5 变频器的运行典型故障分析

5.1 过流故障

过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均, 输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障, 说明变频器逆变电路已环, 需要更换变频器。

5.2 过载故障

过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短, 电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重, 所选的电机和变频器不能拖动该负载, 也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器;如后者则要对生产机械进行检修。

5.3 欠压

说明变频器电源输入部分有问题, 需检查后才可以运行。

6 结语

以上仅对变频装置的选型及在电厂中的应用作了简要的分析, 并对运行中存在的故障隐患和可能会出现的问题进行了总结。希望能对变频装置在电厂生产中的应用和日常维护起到一定作用, 不枉之处谦谨望赐。

摘要：本文介绍了高压变频器的发展现状, 阐述了高压变频器的选型及外界环境对变频器的影响, 总结了变频器在应用普遍存在的问题, 分析了变频器在运行中的典型故障。

关键词：高压变频器,应用,分析

参考文献

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