火力發(fā)電廠高壓變頻器運(yùn)行常見問題探討

大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司 黨鐵虎

現(xiàn)今火力發(fā)電廠面臨清潔能源發(fā)展日益強(qiáng)盛的壓力，應(yīng)當(dāng)從軟硬件設(shè)施進(jìn)行升級，以提高企業(yè)的綜合競爭實(shí)力，獲得持久的發(fā)展。本文對火力發(fā)電廠的高壓變頻器的運(yùn)行常見問題進(jìn)行簡單的探討，并從幾個(gè)方面提出建議以保障高壓變頻器的高效運(yùn)行，以供大家參考。

高壓變頻器；穩(wěn)定運(yùn)行；常見問題

1 引言

隨著人們對能源需求的增大，電廠作為主要能源供應(yīng)企業(yè)所面臨的壓力也越來越大。因此，電力企業(yè)需要不斷地對自身的軟硬件進(jìn)行升級優(yōu)化，提高使用效率?；鹆Πl(fā)電廠當(dāng)前面臨的各種壓力更大，更加需要采取措施提高競爭實(shí)力。高壓變頻器作為一項(xiàng)重要的設(shè)備，其能否正常高效地運(yùn)作，直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)活動，企業(yè)生產(chǎn)效率的高低。本文對火電廠的高壓變頻器穩(wěn)定運(yùn)行的重要性進(jìn)行分析，并探討當(dāng)前高壓變頻器運(yùn)行中存在的問題，提出相應(yīng)地改善措施，以促進(jìn)企業(yè)的穩(wěn)定經(jīng)營發(fā)展。

2 高壓變頻器穩(wěn)定運(yùn)行的重要性

變頻器的技術(shù)是由變頻技術(shù)和微電子技術(shù)兩者所支持的，其可以對工作電源的頻率進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)，以更好地對使用交流電作為電源的重要設(shè)備進(jìn)行控制。變頻器在工作時(shí)，對主電路的調(diào)節(jié)是通過變頻控制電路實(shí)現(xiàn)的，而變頻控制電路的組成為：整流、控制和逆變?nèi)齻€(gè)環(huán)節(jié)。即：在整流環(huán)節(jié)，交流工頻電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫矗辉诳刂坪湍孀儹h(huán)節(jié)，直流電源在特定的逆變電路轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率、幅度等參數(shù)均可控制的交流電源，從而實(shí)現(xiàn)其控制設(shè)備交流電動機(jī)工作狀態(tài)的目的。已知的電機(jī)學(xué)中，交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n（r/min）、極對數(shù)p、轉(zhuǎn)差率s和交流電源的電源頻率f四者滿足式：n=60f（1-s）/p，此方程式表明：在電動機(jī)極對數(shù)p和轉(zhuǎn)差率s為定值時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源的頻率f成正比，即電源頻率越大則電動機(jī)轉(zhuǎn)速越大，因此可以通過變頻器對交流電源的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的[1]。火電廠設(shè)備使用高壓變頻器可以起到以下作用：①降低設(shè)備的啟動電流，從而達(dá)到降低設(shè)備的機(jī)械沖擊，延長設(shè)備的使用年限。②降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能減排的環(huán)保目的[2]，降低發(fā)電廠廠用電率。

3 高壓變頻器運(yùn)行常見問題

高壓變頻器在火力發(fā)電廠的實(shí)際運(yùn)用中，阻礙其穩(wěn)定運(yùn)行的常見問題有電磁干擾和變頻器自身故障兩個(gè)大的方面，以下對兩個(gè)方面進(jìn)行簡單地探討分析。

3.1 高壓變頻器的電磁干擾

圖1 變頻器工作原理圖

高壓變頻器在工作時(shí)，其受到的電磁干擾來源于各種外來電磁信號，當(dāng)高壓變頻器受到電磁干擾時(shí)，其變頻信號可能出現(xiàn)信號的中斷、減弱或者消失等問題，導(dǎo)致其無法有效地對設(shè)備進(jìn)行變頻調(diào)速，造成相關(guān)設(shè)備的損壞。高壓變頻器的電磁干擾來源可以分為以下四類：①整流橋，整流橋是由二極管改造后構(gòu)成的整流電路，可以確保線路的電流能夠穩(wěn)定輸出，但是作為非線性負(fù)載的整流橋容易對電網(wǎng)造成諧波，從而對電子電氣設(shè)備引起較強(qiáng)的電磁干擾，影響電子電氣設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行；②諧波，諧波作為最常見的電力系統(tǒng)問題，其可以嚴(yán)重影響電網(wǎng)線路的運(yùn)行，并阻礙線路間的信號傳遞，電網(wǎng)中諧波的產(chǎn)生大多因?yàn)槭褂昧嗣}沖寬度調(diào)制技術(shù)，該技術(shù)在使用中易產(chǎn)生多耦合性的噪音，當(dāng)噪音超標(biāo)時(shí)就對高壓變頻器引起了較強(qiáng)的電磁干擾；③電網(wǎng)噪音，該類型干擾源于電網(wǎng)自身所存在的噪音，其產(chǎn)生主要是各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行超過負(fù)荷時(shí)電力系統(tǒng)中的電壓電流發(fā)生突變所引起的；④供電電源，高壓變頻器的供電電源作為設(shè)備的動力，當(dāng)其發(fā)生過壓、欠壓、斷電或者外部環(huán)境因素的干擾等均會引起高壓變頻器的電磁干擾。

不同的電磁干擾來源對高壓變頻器造成電磁干擾主要通過以下三種方式：①輻射，即整流橋所產(chǎn)生的諧波通過電網(wǎng)系統(tǒng)輻射電網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備造成影響；②傳導(dǎo)，與輻射相比，該方式的電磁干擾的影響具備范圍廣、強(qiáng)度大的特點(diǎn)，其主要是電磁干擾隨著電網(wǎng)傳遞至各個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)中，從而影響配電母線相關(guān)的電氣設(shè)備因電磁干擾導(dǎo)致變頻器的信號出現(xiàn)異常；③電磁感應(yīng)，線路間因耦合產(chǎn)生電磁感應(yīng)，從而影響電路中的電流電壓，引起較大的電磁干擾。

3.2 高壓變頻器的常見故障

高壓變頻器作為驅(qū)動電廠設(shè)備運(yùn)行的能源供應(yīng)設(shè)備，其在工作時(shí)易受到各種因素干擾而引起故障，從而影響高壓變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行，給發(fā)電廠的穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定的影響。高壓變頻器常見的故障主要有以下幾類：①過電壓故障，即高壓變頻器在工作時(shí)其工作電壓超過了設(shè)備的額定電壓，從而影響設(shè)備的運(yùn)作；②運(yùn)行參數(shù)設(shè)置不合理，高壓變頻器的參數(shù)設(shè)置需要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況和電動機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，若參數(shù)的設(shè)置不合理，則會導(dǎo)致高壓變頻器出現(xiàn)故障而停止運(yùn)作；③過流故障，其發(fā)生是因高壓變頻器在運(yùn)行時(shí)，設(shè)備的調(diào)速過快或負(fù)荷發(fā)生突變，導(dǎo)致高壓變頻器的電流超過額定電流，引起設(shè)備發(fā)生故障；④元器件過熱故障，當(dāng)設(shè)備的工作環(huán)境溫度過高、電動機(jī)異常、溫度傳感器異常時(shí)，高壓變頻器就容易發(fā)生過熱保護(hù)出現(xiàn)停跳，影響相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行[3]。

4 保證高壓變頻器穩(wěn)定運(yùn)行的策略

4.1 高壓變頻器的抗電磁干擾措施

火力發(fā)電廠需要根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，針對性地對可能產(chǎn)生電磁干擾的問題進(jìn)行分析，并有計(jì)劃地對引起電磁干擾的因素進(jìn)行改造處理，具體可以根據(jù)以下幾點(diǎn)進(jìn)行：①屏蔽處理，針對可引起高壓變頻器產(chǎn)生電磁干擾的干擾源采用屏蔽處理，即在高壓變頻器的外周加上適當(dāng)?shù)蔫F殼屏蔽干擾源的電磁干擾，并適當(dāng)?shù)乜s減信號傳輸線路的長度；②接地處理，該處理方式可以有效地減弱因線路噪音所引起的電磁干擾，通常工作人員可以根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際需求，采用一點(diǎn)或多點(diǎn)接地、母線接地等接地方式，以此控制線路噪音的耦合，提高高壓變頻器的抗電磁干擾的能力；③濾波處理，交流電動機(jī)的控制是由高壓變頻器控制交流電源的頻率所實(shí)現(xiàn)的，因此若對輸入的變頻信號事先對異常的信號進(jìn)行過濾，可以有效地避免線路中諧波和噪音傳導(dǎo)所引起的電磁干擾；④隔離處理，該處理方式是對高壓變頻器的工作環(huán)境進(jìn)行檢測，對周圍可引起電磁干擾的線路和設(shè)備采取適當(dāng)?shù)拇胧?，將其與高壓變頻器隔離開來，從而減少電磁干擾[4]。

4.2 減少高壓變頻器的常見故障發(fā)生

通過以上的高壓變頻器的常見故障的分析，可以針對性地提出相應(yīng)的改善措施，以減少變頻器故障的發(fā)生，具體如下：①對于變頻器的過電壓和過電流故障，可以使用具備非線性特性的壓敏電阻進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)與變頻器并聯(lián)的壓敏電阻兩端的電壓超過設(shè)備的額定電壓時(shí)，壓敏電阻可以被擊穿而疏導(dǎo)電流，從而降低了變頻器兩端的電壓，從而起到保護(hù)作用，避免故障的發(fā)生；②高壓變頻器的運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定，需要工作人員根據(jù)相關(guān)電動機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，并結(jié)合其工作需求，設(shè)定合適的工作參數(shù)；③高壓變頻器發(fā)生過熱故障，通常是因?yàn)樽冾l器過載運(yùn)行或者變壓器的冷卻風(fēng)機(jī)無法正常運(yùn)行，或因環(huán)境溫度高變頻器通風(fēng)濾網(wǎng)積灰引起。因此工作人員需要對高壓變頻器的工作載荷進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并定期對其冷卻風(fēng)機(jī)、通風(fēng)濾網(wǎng)進(jìn)行檢修、保養(yǎng)、清灰，避免風(fēng)機(jī)的零部件老化和通風(fēng)濾網(wǎng)積塵過多導(dǎo)致的散熱不佳所致的過熱故障。

5 結(jié)語

面對激烈的競爭壓力及嚴(yán)峻的市場環(huán)境，火力發(fā)電廠不僅需要積極進(jìn)行管理的改革，還需要對如高壓變頻器等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)維，以確保各種設(shè)備穩(wěn)定、安全、高效運(yùn)行，方可提高企業(yè)的競爭實(shí)力和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]曹磊.火力發(fā)電廠高壓電動機(jī)變頻改造及其安全性經(jīng)濟(jì)性分析[D].山東大學(xué)，2015.

[2]倪瑋琳.高壓變頻器在大型火力發(fā)電廠的應(yīng)用與維護(hù)[J].自動化應(yīng)用，2011（07）：34-36.

[3]符大利，郭建.變頻器常見的故障與處理方法[R].陜西省煤炭學(xué)會專題資料匯編，2011：157-160.

[4]黃剛毅.高壓變頻器應(yīng)用中的問題分析及對策研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012（01）：50-51.