火电厂电机变频装置旁路方式的选择.pdf

第 3 3卷 第3期 2 0 1 1 年 3月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 33 No ． 3 Ma l “ ． 2 01 1 火 电厂 电机变频装 置旁路方式的选择 张 小兵 广东梅县发 电厂 ， 广东 梅州5 1 4 7 8 9 摘要 介绍了火电厂辅助电机变频器不同旁路切换方式的动作过程， 分析了自动和手动2种旁路切换方式对水泵电机 变频器和风机电机变频器运行 工况的影 响 ， 可供其他 电厂进行 电机变频调速改造时参考 。 关键词 变频调速； 旁路切换 ； 水泵电机； 风机电机 中图分类号 T M 6 2 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 1 0 30 0 4 8 0 2 1 问题 的提 出 随着节能减排工作重要性的不断凸显， 变频调 速技术正在被广泛地运用于各个行业， 火力发 电厂 对这项技术的运用也逐渐普 及， 取得 的节能效益十 分可观。 为了保证设备运行的可靠性 ， 凡是进行电机变 频改造的发电厂 ， 都会在每台变频器之外加设 1套 旁路装置 ， 以保证变频器故障时有关设备能够以工 频方式继续运行 ； 为保证设备持续可靠地运行 ， 几乎 所有变频器供应商都推荐电厂采用 自动切换的旁路 方式。为此 ， 笔者试图通过对 比分析等方式 ， 探讨 自 动旁路和手动旁路这 2种方式对调速设备实际运用 的影响。 2 2种旁路方式 的动作过程 2 ． 1 手动旁路方式的动作过程 如图 1所示 ， 当电机的变频器严重故障时， 元件 动作和人工操作过程为 1 变频器 自动封锁输出； 2 延时 5 S 后保护启动跳开电机电源开关 D ， ； 3 值班人员现场手动拉开与变频器串联 的隔 离刀闸 K， 和 K ， 再合上旁路隔离刀闸 K ； 4 值班人员重新合上 D 断路器 ， 电机转为工 频状态重新启动运行。 从 电机断电到重启工频运行 ， 一般需要 3 0 ra i n 。 2 ． 2 自动旁路方式的动作过程 如图 2所示 ， 当电机的变频器出现严重故障无 法继续运行时 ， 有关元件的动作过程为 1 变频器 自动封锁输出； 2 延时 5 S 后保护启动跳开电机电源开关 D ； 3 自动旁路装置启动跳开真空开关 z ， z 收稿 日期 2 0 1 01 0 2 7 ； 修 回 日期 2 0 1 01 11 1 6 k V 图 1 手动旁路方式 6 k V Q4 图 2自动旁路方式 后 ， 合上 Z ， ； 4 电源开关 D 自动合 闸， 电机转为工频状态 重新启动运行 。 从 电机断 电到重启工频运行 ， 间隔时间不超过 1 0 S 。 3 电机变频器旁路切换方式对运行工况的影响 3 ． 1 水泵电机变频器旁路切换对运行工况的影响 在火 电厂中， 水泵都是按一用一备且 自动联锁 第3期 张小兵 火电厂电机变频装置旁路方式的选择 4 9 方式设置的， 因此 ， 当运行水泵的变频装置出现故障 时 ， 有关设备的动作和操作过程为 1 变频器故障断开运行水泵电源开关 ； 2 事故联锁装置启动备用水泵运行 ； 3 将停运水泵 电机的变频器切换为旁路工频 方式 ， 再将该 电机投入联锁备用状态。 从 以上分析可以看 出， 水泵 电机变频器的旁路 切换方式对于保证水泵系统的安全和经济运行没有 直接影响。 3 ． 2 风机电机变频器旁路切换方式对运行工况的 影响 3 ． 2 ． 1 火 电厂风机的运行特性 火电厂 的风 机 如 引风 机、 送风 机 、 排粉 风机 等 ， 一般是按照双套 同时运行 ， 允许单套在一定条 件下短时停运设置的， 其中“ 一定条件” 是指单套风 机运行时整个系统的出力要低于额定值 。 为了便于说明问题 ， 这里把引风机作 为具体的 分析对象 ， 下面 以广 东梅县发 电厂 为例 ， 进行 系统 分析 。 广东梅县发 电厂拥有 6台燃煤发 电机组 ， 分别 为 5 0 MW 21 2 5 M W 21 3 5 M w 2 。笔者对这 6台机组锅炉引风机 的运行参数进行 了统计 ， 得 出 引风机运行方式对机组 负荷影 响情况的统计结果 ， 见表 1 。 表 1 引风机运行方式对机组负荷 的影 响 风机运行方式 机组负荷 双风机运行 单风机运行 从表 1 可 以看出， 单 台引风机能够满足机组带 7 0 ％的额定负荷运行 ， 也就是说 ， 双引风机的设计冗 余量是很大的。在没有变频调速技术之前 ， 引风机 普遍通过调整进 口风门开度来调节风量 的大小。 3 ． 2 ． 2 风机变频器故障切换旁路 时对运行工况的 影响 按照前面的介绍 ， 引风机变频器故障无法继续 运行 时， 自动和手动 2种旁路切换过程使锅炉运行 工况产生的变化分别为 1 对于 自动旁路方式 的电机而 言， 会在 1 0 S 内由原来的变频运行转为工频运行 ， 这时 ， 风机转速 自然地由原来的某一稳定低速陡增为全速 ， 炉膛负 压快速增加。为了稳定炉膛压力 ， 必须迅 速关小引 风机进 口风门， 如果这种调整速度跟不上炉膛负压 的增速 ， 将 引发炉膛 负压 过高 的灭 火保 护启动 而 停 炉 。 2 对于手动旁路方式 的电机而言 ， 随着故障 变频器牵引的引风机停止运行 ， 引风机由双台运行 突然转换为单台运行 ， 按照锅炉设备的 自动保护联 锁原则 ， 单台引风机事故跳闸后 ， 联锁跳开对应的单 台送风机 ， 停运一套制粉系统 和一层给粉机。由于 炉膛通风量和给粉量减少 了， 锅炉的输 出热量和机 组出力也按一定 比例 同步减少 。 待值班人员手动将停运引风机转为工频的旁路 状态后 ， 重新启动这台引风机和其余跳闸设备运行 ， 机组 出力恢复。欠负荷状态的持续时间视人工操作 速度而定 ， 一般不超过 4 0 m i n 。 如果事发时机组出力不高于额定值的 7 0 ％ ， 增 加单 台运行引风机、 送风机的转速 ， 可以维持机组出 力不变 ， 但调整过程会有一个 出力波动过程 ， 波动时 间与引 、 送风机 的变频调速反应速率有关 ， 一般不超 过 5 mi n 。 4 结论 1 对于风机电机变频器而言 ， 自动旁路 方式 的优点是能够保证机组 出力不 受变频器故 障的影 响， 缺点是 自动旁路切换过程容易引发 炉膛压力大 幅波动甚至停炉。手动旁路方式 的特点则正好 相 反， 对机组出力会有短时限制 ， 但对炉膛压力的稳定 却影响甚少 。也就是说 ， 风机变频器采用手动旁路 方式 的安全性优于 自动旁路方式 。 2 对于水泵变频器 而言， 自动旁路方式完全 没有意义， 手动旁路方式 也只有 当变频器长时间故 障时才起作用 。 目前 ， 火电厂电机变频调速改造已 日趋盛行 ， 希 望本文能够对此类改造在具体方案的选择上提供一 些 参 考 参考 文献 [ 1 ] 李明， 黄丕维， 朱光明， 等． 火电厂泵与风机变频改造技 术及应用 [ J ] ． 华 电技术 ， 2 0 0 8 ， 3 0 8 5 5 5 7 ． 编辑 刘 芳 作者简 介 张小兵 1 9 6 4 一 ， 男 ， 广西宜 州人 ， 工程师 ， 从 事电气 工 程方面 的工作 。