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提高火电厂给煤机低电压穿越能力的探讨

时间:2016-07-04来源: 作者: 点击: 269次


摘要:本文分析了低电压故障对火电厂给煤机的影响,确定了给煤机控制系统电源电压低于281V或者动力电源低于210V均会造成其停运,同时给出了提高给煤机供电电源可靠性的解决方案。

关键词:低电压穿越;给煤机;变频器

Improvement on LVRT Capacity of Coal Feeder in Thermal Power Plants

Qiao Shuang 1, Yang Yang 1

1.Guangdong Huizhou Pinghai Power Generation Co Ltd, Huizhou 516363,GuangdongProvince,PRC

AbstractThe paper discusses low voltage influence on coal feeder in thermal power plant. The coal feeder outage happens either when the power supply voltage of coal feeder control circuit is lower than 281V, or when the power voltage of coal feeder itself is below 210V. And the method of improving the low-voltage ride through(LVRT) capability of coal feeder was introduced in this paper.

Keywords: low voltage-through(LVRT) ; coal feeder; inverter

1 引言

2011年0102日04时28 分 ,某电厂三期室外互感器故障,导致500kV系统接地故障,引起网上电压波动,造成该发电公司380V PC段电压降低,给煤机停止工作,给煤机运行反馈信号全部消失,导致FSSS逻辑的全炉膛燃料丧失保护动作,触发锅炉MFT,机组跳闸。这种故障类似风力发电的低电压穿越[1-2]过程,严重威胁到火电机组安全生产乃至电网的稳定。

广东某厂2×1000MW超超临界机组给煤机是上海发电设备成套设计研究所研制的产品,在电网或电厂自身厂用电瞬时较低时,也存在类似的问题,给安全生产带来隐患。

2 设备概述及给煤机低电压故障模拟

2.1设备概述

该厂使用的是CS2024型电子称重式给煤机,配以ABB-ACS510-01型变频器。其控制回路原理见图1。由图可以看出,每台给煤机电源都来自锅炉MCC380VAC电源,经过就地手动开关CB后,分别送至变频器、清扫链条电机,同时经过变压器T1T2转换成115VAC为给煤机控制系统内部继电器及控制板供电。当给煤机380VAC输入电压瞬时降低或者消失时,将造成给煤机停运。给煤机全部停运将触发DCS的“全炉膛燃料丧失”逻辑,从而导致机组跳闸。

Fig.1 Coal feeder power supply and control circuit diagram

文本框: 图1 给煤机供电和控制回路图
Fig.1 Coal feeder power supply and control circuit diagram


2.2 给煤机低电压故障模拟

通过给煤机现场测试发现,当电源电压降低至281VAC时,给煤机控制系统保护动作,致使给煤机停运,迅速升压后给煤机无法恢复运行。当给煤机变频器电压降至210VAC时,给煤机变频器发出低电压报警并跳闸。

另从现场试验看出,当给煤机电源电压降低至其控制系统保护动作值时,将触发给煤机跳闸信号从而导致给煤机停运,电源电压继续降低至变频器保护动作值时直接触发给煤机变频器跳闸[3]。图2为给煤机低电压保护触发示意图。

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2 给煤机低电压保护触发示意

Fig.2 Coal feeder protection of low voltage trigger diagram

文本框: 图2 给煤机低电压保护触发示意
Fig.2 Coal feeder protection of low voltage trigger diagram

综上所述,给煤机电源电压波动及瞬间失电会造成给煤机异常跳闸,在抗电压波动能力方面,给煤机变频器强于其控制系统。

此外通过试验还可以看出,给煤机控制系统电源设计不规范,并未有效的将动力电源和控制电源分开,动力系统与控制系统使用同一电源,在该电源电压出现异常情况时,动力系统与控制系统都会受到干扰。该不规范设计是一个严重的安全隐患。

3 解决方案

为改善给煤机抗电压波动能力,应同时提高其控制系统和变频器的电源可靠性。

3.1提高给煤机控制系统电源可靠性

鉴于给煤机控制系统抗电压能力波动较弱,将给煤机动力电源和控制电源分开,给煤机控制系统采用机组UPS装置供电,避免电网或电厂自身厂电压波动对其造成影响。同时,由于大型火电机组UPS装置一般均两台UPS、两套旁路系统配置方案,可靠性极高,也避免了由于UPS装置自身异常带来的安全隐患。

由于机组UPS装置输出电压等级为220VAC,因此需要对给煤机控制系统的T1T2变压器进行更换,同时增加空气开关使其能被有效隔离。图3为改造后给煤机控制回路供电图。

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3 改造后给煤机控制回路供电图

Fig.3 Coal feeder power supply and control circuit diagram after the transformation

文本框: 图3 改造后给煤机控制回路供电图
Fig.3 Coal feeder power supply and control circuit diagram after the transformation

3.2提高给煤机变频器电源可靠性

目前主要采取加装交流稳压装置或增设三相UPS电源两种途径提高给煤机变频器电源可靠性,两个方案均需要增加设备和相应投资。

1) 加装给煤机电源交流稳压装置

该方案为目前火电厂普遍采用,其原理为在每台给煤机变频器前设置一套交流稳压装置,交流稳压装置经过整流后给变频器内的直流母线供电,当外界交流电源短时间失去或者降低时,由该装置的蓄能,稳定输出电压,保证变频器正常工作。图4为该装置的工作原理图。

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4 交流稳压装置工作原理图

Fig.4 The operation principle diagram of ac voltage stabilizer

文本框: 图4 交流稳压装置工作原理图
Fig.4 The operation principle diagram of ac voltage stabilizer

交流稳压装置一般安装在给煤机就地,就地粉尘大环境温度较高,新增的交流稳压装置存在故障率较高。

2) 给煤机增加三相UPS电源

给煤机增设三相UPS电源有两种方案:①每台给煤机加装UPS电源;②分别在两段给煤机供电母线上安装UPS电源,见图5(图上部为每台给煤机加装UPS电源、图下部为分别在两段给煤机供电母线上安装UPS电源)。

①  每台给煤机加装UPS电源

此方案为在每台给煤机电源入口增加满足其正常运转要求的三相UPS电源,但是增加的设备安装在就地,存在故障率高的风险,投资也大。

②  分别在两段给煤机供电母线上安装UPS电源

此方案两段给煤机供电母线上安装两套大型三相UPS电源,投资适中,同时由于新增的UPS装置放置在配电间,运行相对可靠。

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5 给煤机增加三相UPS电源方案

Fig.1 The plans of adding three-phase UPS power supply device

文本框: 图5 给煤机增加三相UPS电源方案
Fig.1 The plans of adding three-phase UPS power supply device

3 结束语

本文就火电厂发生低电压穿越时造成给煤机全停事件,通过现场试验,确定造成给煤机停运的原因有两个:控制系统电源电压低于280V或者动力电源低于210V均会造成给煤机停运。通过研究,提出了分离给煤机动力电源和控制电源、增设稳压装置或三相UPS电源的方法来解决此类问题,提高现场设备的安全稳定性。

参考文献:

[1]戴慧珠,迟永宁.国内外风电并网标准比较研究[J].中国电力,2012,45(10)1-6.

[2]刘烨,朱鑫,石倩,.基于集电线路的风电场低电压穿越特性研究[J].华东电力,2012,40(9)1540-1543.

[3]魏连荣.变频器应用技术与实例解析[M].北京:化工工业出版社,2008.

 

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