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高压变频器事故分析与防范措施

信息来源:gkong.biz  时间:2011-10-10  浏览次数:175

  1?引言
  大唐淮北发电厂目前2台引风机、2台送风机和2台凝结水泵已有工频运行改造为变频器运行,由于是单机运行风险比较大,因此对变频器运行的可靠性要求非常高。下面就通过2起事故案例,来分析高压功率变频器出现故障对机组的正常运行所带来的影响。
  2?变频器调速节能应用实例
  以某发电厂#8炉的4台高压电机(2台引风机、2台送风机)改为变频调速运行为例。6kv高压电动机型号:ykk710-8型,1600kw,186a,746r/min,cosφ=0.861,y型接线。所配置的高压变频器型号:dhvectol-?di02000/型,容量为sn2000kva,输入:电压6kv电流192.5a,输出:电压0~6kv;电流0~192.5a;频率0~50hz。
  由于变频器功率大,发热量较大,为保证足够的通风冷却效果,在变频器功率柜和变压器柜在柜顶分别独立安装了一套整体风扇,再经过室内空调,把热风置换到室外,保证变频器的整体冷却通风要求。
  2.1?电动机与风机之间的联接
  如图1所示,拆除原来电机与风机之间的液力耦合器,电机与风机之间加装连接钢轴,连接轴采用空心钢轴。送风机传动方式改为中间轴直连传动,将原来弹性柱销联轴器,改为膜片式联轴器,在两副膜片式联轴器中间,加装一根中空的连接轴,膜片联轴器的型号为form01-2501,中间轴型号为x430.10,其长度为1572mm,传动部件总重为539kg。引风机传动方式改为中间轴直连传动,本次改造将原来弹性柱销联轴器,也改为膜片式联轴器,在两副膜片式联轴器中间,加装一根中空连接轴,膜片联轴器的型号为form11,中间轴型号为x429.10,其长度为1750mm,传动部件总重为649kg。并将引风机入口挡板门由手动控制改为电动控制,以满足工频状况调节需要。这样省略了电机移位、制作基础的费用,节约改造资金。
  图1?高压变频器现场电气接线图
  加装引、送风入口挡板执行器4台。在dcs系统中增加引、送风机变频控制逻辑、入口挡板控制逻辑,并修改操作画面。根据技术管理部门要求,完善并修改引、送风机、入口挡板相关联锁、保护、顺控等逻辑。
  2.2?改造前后系统对比
  (1)dhvect-di02000/06型变频器调速范围为0~100%;液力耦合器的调速范围一般为40~95%,即高速段造成约5%的速度损失,影响机组出力。液力耦合器最低一般只能到额定速度的40%。
  (2)dhvect-di02000/06型变频器在整个调速范围内都具有较高的效率(大于97%),而液力耦合器越是在低速时效率越低。本身带来不小的损耗,调速的节能效果大打折扣。
  (3)dhvect-di02000/06型变频器对电机及负载机械实现真正的软启动,彻底解决了启动冲击问题,如果工作需要,电机可以在短时间内多次重复启动。液力耦合器不能解决电机启动问题,电机仍然为直接启动,启动电流大,并且不能频繁启动。
  (4)用dhvect-di02000/06型变频器对电机调速时,只需脱开原来的开关和电机的连接电缆,加入变频器即可,改造方案简单。
  (5)dhvect-di0200/06型变频器是高科技设备,可靠性高,基本免维护。而液力耦合器是机械设备,本身包含油路、水路等多套系统,故障率高,维修工作量大,造成了有效生产时间的缩短。
  本次变频改造费用总投资445万元,4台变频器投运后,经运行人员抄表统计,相对未改造前同等发电量情况下,每日可节约2.79万kw/h,仅节约电费一项,在一年半内就可以将变频器改造投资收回,节能效益很可观。因此,高压变频装置改造是节能降耗、挖潜增效、提高综合经济效益最直接有效的措施。高压变频器优越的调速性能和显著的节能效果已经得验证和认可。
  2.3?施工改造的经验体会
  (1)8号机引、送风机加装变频器改造工程,安装施工简单,即将原来高压开关柜与电动机之间插入安装变频装置,对原有接线改动不大;
  (2)变频器操作使用方便,变频器操作只有简单的开、停机和频率调整;
  (3)变频装置能进行无级调速,调速范围广,且调速精度高,适用性强;
  (4)变频装置保护功能完善,设备故障率低风机启动平稳,启动电流小,可靠性高;
  (5)电动机不需要长期高速运行,工作电流大幅度降低,节电效果明显,电动机本身的使用寿命也大大延长;
  (6)由于变频器取代了液力藕合器进行调速,消除了机械和液力藕合器高故障率的缺陷,设备维护费用大大降低;
  (7)由于电动机启动电流很小,电动机可以频繁启动,电动机运行振动及噪声明显下降,轴承温度也有很大的下降。
  3?故障过程及处理
  案例一:2007年7月12日11:08,#6机正常运行负荷180mw,甲引风机变频故障,#6炉甲引风机跳闸,dcs上显示“#6炉甲引风机变频器主板重故障”信号,变频柜上显示“主板重故障”,#6炉甲引风机切至工频状态。
  经检查分析,由于#6炉引风机变频器室位于输煤栈桥下面,大量的煤粉灰进入变频器室,变频器功率单元电气元件由于长时间积灰,散热性能差,使电气元件温度升高,绝缘降低,以至于烧毁。于是变频器便发“主板重故障”信号,使#6炉甲引风机跳闸。问题发现以后,我们立即组织人员对功率单元进行了更换、调试,正常后切换为变频运行。该事故说明变频器安装位置的选址非常重要。
  案例二:2010年2月28日13:16,#8机组负荷195mw,16台给粉机、甲丙二组制粉系统运行,各参数正常。运行中的甲送风机“变频重故障”信号发出,甲送风机跳闸。立即投油助燃。增大乙送风机出力(甲送风机入口挡板自动关闭),停运上排4台给粉机,关对应的一次风门,推负荷至160mw。调整炉膛负压和一次风压正常。就地检查甲送风机机械部分正常。变频保护显示:13时16分43秒发出“a4单元驱动故障”、“主板重故障”信号。变压器柜显示温度:a相54℃、b相53℃、c相52℃。汇报值长,甲送风机切到工频运行。
  经检查分析,如图2所示,这是由于甲送风机变频器a4功率单元逆变桥igbt过电流,使igbt元件承受过载所致,所以发出“a4单元驱动故障”、“主板重故障”信号,使#8炉甲送风机跳闸。发现问题后立即向联系厂家汇报,并调运备品备件对功率单元进行了更换,并对#8炉甲送风机变频器做了整体静态试验,待正常后转为变频运行。
  案例三:变频投运后曾发生2次,电流波动大(20hz时约20a),(30hz时约30a),(>30hz时趋于0a)。继续调节观察发现是操作时,调节幅度较大,设备工况反馈不同步所致,后将调节幅度设置为1~2hz/次,现象消除。
  8号炉乙引风机变频器的“变压器温度超高”跳闸,切工频启动“反时限过电流”保护跳,检查保护定值不适应工频启动要求,定值修改后工频运行正常。某日发出“高压掉电”信号。变压器柜显示温度:a相51℃、b相48℃、c相53℃。8号乙引变频器进行检查,c相温控器故障,变频器温控的测控元件故障,将其跳闸回路拆除。更换后恢复正常运行。
  图2?igbt模块封装示意图
  4?存在的问题及影响
  (1)变频器的安装位置选择不当,工作环境差;
  (2)变频器备品备件不充足;
  (3)维护人员对变频器技术掌握不够全面;
  (4)减少了变频器的在线运行时间,电能损耗增加,厂用电率升高,影响了发电厂电量。
  5?应对措施
  (1)变频器安装位置要好。应制定变频器维修制度,定期进行变频器滤网清扫,并利用大、小修的机会,对变频器内部电气元件仔细清扫检查,防止有松动或接触不良。变频器室的照明要正常,通风要良好,环境温度应保持在0~40℃。
  (2)对于重要设备,为了尽快恢复可能出现的故障,备件十分重要。在变频器装置内的部件发生故障时,为缩短设备的停止时间,需要准备备件。更换单个元件需要花费很长时间,因此建议以单元为单位更换。
  (3)加强对现场维护人员的技术培训工作,使之深入了解变频器的结构、原理,正确掌握变频器出现故障的处理方法,缩短事故处理时间,提高工作效率。
  (4)运行人员应加强对变频器的巡视检查,制定巡检制度,做好事故预想与危险点分析,进一步提高运行人员的事故处理能力,确保机组安全、高效、稳定运行。
  6?结束语
  高压变频器具有良好的调速性能,启动性能好,控制精度高,能适应发电厂不同时段的负荷调节动态特性的要求。因此要采取针对性的措施做好变频器的运行维护,延长高压变频器在线运行时间和使用寿命,降低电能损耗,节约厂用电率,对节能减排以及提高发电厂的综合竞争力具有重要意义。
 
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