第一章 概述
1、电厂目前存在的问题
随着电力电子技术的发展,变频器以其调速精确、使用简单、保护功能齐全等优点逐步代替传统的调速控制装置而在电厂给粉机上得到广泛应用,但由于国内某些工厂的电网电压不稳定,导致变频器在使用中产生了新的问题—变频器低压保护跳闸.这种跳闸会因为变频器的保护设置不同而表现为过流保护或低压保护.但其原因都是因为电网低电压引起的.低电压通常都是短时的,主要是因为电网晃电或备自投切换时间过长.引起电网晃电的原因很多,如主电网侧的电网波动、负荷不平衡、雷击、电力切换等原因,负载侧的大型设备启动和应用、线路过载等原因.大多数自备电厂,它所生产的电能和热能绝大多数是供它内部使用的,电厂给粉机变频器在遇到厂用电压瞬时低于变频器的低电压保护值(根据变频器的型号不同该值也不同)时变频器停机,导致给粉机停机,同时会给FSSS(锅炉安全监控系统)发出给粉机停止信号,这样会导致FSSS的MFT动作.因为给粉机变频器低压保护跳闸而引起的非计划停炉,给电厂带来很大的经济损失,也是目前电厂面临的比较大的问题,只有很好的解决该问题才能保证电厂安全、可靠、高效的正常运行.
2、主要应对措施
从根源上杜绝和制止晃电基本上是无法实现的,解决这一问题目前主要的应对措施有:
1. FSSS的给粉机全停逻辑延时(2~5S),给粉机变频器设置快速重启动,等待电网恢复后给粉机变频器重启动,这既违反了电厂管理规程,又不能从根本上消除炉膛在晃电时的安全隐患.延时短,不可避免停炉;延时长,有更严重的事故隐患,延时签字人员还要为事故埋单.
2.换给粉机变频器.如ABpowerflex70s系列最大失电工作时间可以做140ms,但也躲不过备自投切换的1.8S.
3.接交流在线UPS.因为UPS容量大、转换效率低、保护级别高、投资成本高等原因,极少数电厂使用这种方式.
3、直流支撑技术
变频器是由整流器和逆变器两部分组成.通过对变频器的研究,变频器低电压指其中间直流回路低电压(即逆变器输入电压过低).一般的变频器都具有过压、失压和瞬间停电的保护功能.变频器的逆变器件为GTR时,一旦失压或停电,控制电路将停止向驱动电路输出信号,使驱动电路和GTR全部停止工作,电动机将处于自由制动状态.逆变器件为IGBT时,在失压或停电后,将允许变频器继续工作一个短时间td,若失压或停电时间to<td,变频器将平稳过度运行;若失压或停电时间to>td ,变频器自我保护停止运行.一般td都在15~25ms,只要电源“晃电”较为强烈,to都在几秒钟以上,变频器自我保护停止运行,使电动机停止运行.
结合变频器的原理和工作方式,采用抗晃电系统,是解决变频器低压跳闸的最好办法.
变频器的雏形是直流变频器,交流变频器只是在直流变频器的前端加上了整流器.变频器的控制电源和作功电源都来自于变频器内部的直流母线.新型变频器都有直流母线端子.
直流电源技术已经非常成熟,都配备了完善的自检系统.国内目前有100多家知名的直流电源厂商,很多直流电源厂商就是用变频器逆变做为交流电源输出端的.直流电源做为变频器的备用电源,解决变频器的低压跳闸,已在其他安全级别要求不高的行业有成熟的应用.如:江苏的美国醋纤(南通)公司,在1996年就使用了直流电源做为变频器的备用电源.
4、使用瓶颈
火电厂要使用这种技术的瓶颈在哪儿?
1、安全级别高.火电厂锅炉控制系统属于SIL3级,相当于AK5级.
2、火电厂使用直流电源的关键是既要适时供电,又要紧要关头断电,且断的可靠性要求更高.
3、抗晃电系统要和FSSS联动,要进行FSSS的逻辑运算,厂商要熟悉电厂控制系统,要有电厂的现场经验,这是直流电源厂家不能做到的.
从系统安全级别入手,从断的可靠性入手我们专为热电厂提供的电厂给粉机变频器抗晃电系统彻底解决您的后顾之忧.
第三章 抗晃电系统组成
抗晃电系统组成
1、直流电源子系统
2、炉膛安全联锁子系统 (Safety Interlocking System )
3、主站监控软件
炉膛安全联锁子系统(SIS)
SIS是抗晃电系统的主控系统,是FSSS的联锁控制部分.负责监测各种交直流电源信号、保护动作信号,控制抗晃电系统的备份、投运和退出过程.每一回路都由检测、控制和执行单元三部分组成.
采用工业级三相异步电机保护模块MDS-1做检测单元,保证系统的可用度.
采用通过美国SIL3认证的AB LOGIX顺序控制器做为每台炉的主控制单元.
采用ABB S2断路器和直流接触器做单一直流回路的冗余执行单元保证系统的可靠性.
第四章 系统工作模式
本系统有三种工作模式:
1)、正常工作模式:给粉机变频器由交流母线供电;抗晃电系统处于热备用状态,电池组由充电整流器充电.
2)、电网晃电或备自投切换时的工作模式
当电网电压下降,造成变频器直流母线电压低于直流电源母线电压时,系统转换成由抗晃电系统向给粉机变频器的直流母线供电,给粉机变频器工作保持正常
3)、检修工作模式:
个别变频器检修, 直流端由断路器、直流接触器和隔离器件隔离 ,该直流回路不再参与电网晃电时的投运.
第五章 系统特点
直流电源做为变频器的后备电源,充分利用了变频器的结构特点,与交流UPS供电相比,减少了交直流变换环节和蓄电池容量,提高效率,减少电气保护环节,减少投资,且有很多其他行业的应用案例.
巧妙通过压差抑制蓄电池放电,取消了原方案中的静态开关导通模块(易损器件),简化控制电路和一次线路,使导通成为真正的零切换,又杜绝了因为导通模块故障引起的给粉不平衡,避免了因为导通模块阀值电压过高引起的计时不准,增加了系统的可用度.
通过软件设置母线欠压保护阀值和计时(0.1S),使系统工作时间精确可控.
通过SIS子系统中央控制单元的软件,区分电网晃电和变频器故障,杜绝电网晃电引起的停炉,又在变频器故障或收到相关保护信号时快速撤出直流电源.
控制、监测单元故障以及输入、输出端子悬空断线等,执行单元都会回到安全状态--断开,提高系统的可靠性.
系统的切换条件除欠压保护外,还可扩充过流保护、超载保护、过压保护、零序电流保护、负序电流保护、欠载保护、零序电压保护等,只需软件设置阀值即可.
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