高壓變頻器存在問題分析
　　
　　*，高壓輔機設(shè)備運行的穩(wěn)定性、可靠性直接影響火力發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行，一旦這些關(guān)鍵輔機設(shè)備由于變頻器故障而非正常停機，往往會導(dǎo)致機組負荷大幅下降甚至跳機、鍋爐熄火等事故。造成的損失是節(jié)能效益無法彌補的。因此，電廠輔機在進行高壓變頻器改造時，對高壓變頻設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性要求必須排在*。在高壓變頻器選型時應(yīng)關(guān)注幾個方面。
　　
　　在火力發(fā)電廠中，廠用電量約占機組發(fā)電量的5%～8%，其中風(fēng)機、泵類負載的用電量約占廠用電的80%;而這些設(shè)備在容量設(shè)計和選型上有很大的裕度，采用風(fēng)門或閥門調(diào)節(jié)截流能量損失很大，在實際運行中機組負荷也需要調(diào)節(jié)，在機組調(diào)峰運行或負荷率較低的工況下情況更甚。隨著能源供需的矛盾日益突出，“廠網(wǎng)分離、競價上網(wǎng)”政策的實行，更加劇了電廠的成本壓力，迫使發(fā)電企業(yè)實行節(jié)能降耗，以增加競爭力。在電機節(jié)能方面，變頻器有其他調(diào)速設(shè)備不可比擬的優(yōu)勢，特別是高壓變頻器的節(jié)能效果更為顯著，據(jù)統(tǒng)計我國風(fēng)機、泵類進行高壓變頻改造后節(jié)電率可達20%～60%。因此，對火力發(fā)電廠的高壓輔機進行變頻調(diào)速改造，可以zui大限度地降低廠用電率和發(fā)電成本，提高企業(yè)的市場競爭力。
　　
　　高壓變頻器平均*時間
　　
　　高壓變頻器的指標需要生產(chǎn)廠家從采購、設(shè)計、制造、檢驗、管理等環(huán)節(jié)加以保證。因此在選型時可以通過收資、調(diào)研，選擇產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)先進、生產(chǎn)與品質(zhì)控制嚴格、設(shè)備運行較穩(wěn)定、用戶業(yè)績評價高的產(chǎn)品。
　　
　　對環(huán)境的適應(yīng)能力
　　
　　評定高壓變頻器對環(huán)境的適應(yīng)能力主要從以下幾個方面考慮：
　　
　　a）對電網(wǎng)電壓波動的適應(yīng)能力。當(dāng)母線上電動機成組自起動、當(dāng)母線上zui大一臺電動機組起動時對變頻器運行的影響，這與變頻器允許的輸入電壓波動范圍參數(shù)有關(guān).對于火電機組應(yīng)保證母線電壓跌落30%時變頻器不會停機。另外，存母線切換等情況下所造成的母線電壓瞬時失電發(fā)生后，變頻器應(yīng)具有持續(xù)或恢復(fù)運行的功能（有些廠家稱為“失壓再起動功能”），即在母線電壓瞬問降低或消失（如事故切換）時變頻器不跳閘或使電機系統(tǒng)慣性運行;當(dāng)母線電壓重新恢復(fù)正常后，變頻器能根據(jù)捕捉到的電動機轉(zhuǎn)速止確調(diào)整自身輸出，重新拖動電動機運行的功能。在電源瞬間跌落或消失時問不長的情況下，該功能保證變頻器所驅(qū)動負載的穩(wěn)定性，減少對機組運行的影響，避免鍋爐滅火現(xiàn)象的發(fā)生。這一點是在選擇重要輔機高壓變頻器時所必須考慮的問題。
　　
　　b）對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)能力。高壓變頻器大多安裝于現(xiàn)場輔機附近，灰塵較多，灰塵進人變頻柜內(nèi)會導(dǎo)致絕緣下降或擊穿損壞電子元器件;灰塵堵塞濾網(wǎng)造成功率柜散熱效果差，易導(dǎo)致功率模塊過熱失效損壞。有些廠家把空氣濾網(wǎng)設(shè)計為在運行中可拆換清洗，便于維護。在南方高溫、潮濕氣候地區(qū)，應(yīng)選擇對環(huán)境溫濕度要求低、系統(tǒng)溫升相對低的產(chǎn)品，以保證安全穩(wěn)定運行。
　　
　　對自身小故障的承受能力
　　
　　高壓變頻器具有單元旁路功能，即某個功率單元出故障時該單元應(yīng)能夠自動退出，整個系統(tǒng)可持續(xù)帶故障運行，這實際是一種冗余設(shè)計技術(shù)。此時應(yīng)注意單元旁路后對變頻器帶載能力的影響，主要考慮變頻裝置每相功率單元個數(shù)、控制系統(tǒng)的電壓補償。單元串聯(lián)越多，故障概率越大，單個單元故障對輸出能力的影響越小，二者應(yīng)折中取舍。若采用電壓補償算法、中性點偏移算法可提高系統(tǒng)單元旁路后的帶載能力，但此種方法可能帶來共模電壓等問題，需視電動機絕緣安全等設(shè)備具體情況取舍。
　　
　　高壓變頻器的控制系統(tǒng)電源至關(guān)重要，應(yīng)設(shè)計采用多路控制電源供電，多通道互為備用、無擾切換;風(fēng)扇冷卻器的冗余設(shè)計也有助于提高系統(tǒng)的抗擾動能力。
　　
　　對外部故障的承受能力
　　
　　對輸入側(cè)的外部故障，如外部電網(wǎng)故障造成母線電壓跌落時對高壓變頻器運行的影響。廣東省某電廠機組曾發(fā)生過這樣的事故：由于外部電網(wǎng)瞬時故障造成廠用電母線電壓閃變跌落.導(dǎo)致輔機變頻器停機。雖然外部電網(wǎng)的故障很快切除。但由于變頻器拖動的重要輔機停運導(dǎo)致機組甩負荷。因此瞬時停電再起動功能應(yīng)是電廠機組輔機高壓變頻器提高外部故障承受能力的可靠保證。
　　
　　對輸出側(cè)的外部故障.如電纜擊穿短路或電動機的單相接地甚至相問短路故障對高壓變頻器的影響。高壓變頻器應(yīng)配置單相接地故障檢測功能。根據(jù)現(xiàn)場情況選擇設(shè)定告警或跳閘保護。據(jù)統(tǒng)計廣東省高壓電動機南于絕緣損壞導(dǎo)致的相間短路故障每年平均約20臺。雖然相對概率較小，但對于采用過流能力極其有限的電力電子器件的高壓變頻器.短路電流的沖擊對設(shè)備的損害是大的，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞的嚴重故障。高斥變頻器對輸出相間短路的承受能力與保護技術(shù)是設(shè)備選型、保證設(shè)備安全應(yīng)考慮的一項重要因素。
　　
　　設(shè)備的故障恢復(fù)時間設(shè)備故障分為兩種類型：
　　
　　一是瞬間可自行恢復(fù)的故障，這種故障一旦出現(xiàn)之后，能在較短的時間內(nèi)自行恢復(fù)，而具有轉(zhuǎn)速自動跟蹤功能的變頻裝置能顯著提高在此種故障情況下的運行能力和可靠性。廣東省正在運行的部分高壓變頻器在雷雨季節(jié)發(fā)生雷擊時頻繁停機，就是因為不具備此種功能所致;其二是發(fā)生*性損壞故障后裝置的恢復(fù)時間，功率單元模塊化可以在短時間內(nèi)更換備用模塊，使設(shè)備在短時間內(nèi)恢復(fù)運行。
　　
　　變頻改造對電機保護的影響
　　
　　高壓變頻器一般均配置工頻旁路柜，以保證在變頻器現(xiàn)故障或檢修時，通過T頻旁路柜的切換電機恢復(fù)工頻運行，保證生產(chǎn)持續(xù)不斷。但這種切換也帶來了相應(yīng)保護配置的問題：電動機在變頻運行狀態(tài)下開關(guān)柜應(yīng)裝設(shè)變壓器保護（因變頻器內(nèi)部與廠用電連接部分為輸人移相整流變壓器），而在T頻運行時應(yīng)裝設(shè)電動機保護。因此在改造時，原有電動機保護應(yīng)保留，作為工頻運行時的保護裝置，如果變頻器控制系統(tǒng)不具備輸入變壓器的保護功能，從系統(tǒng)安全和合理配置保護的角度考慮，需加裝“隔離移相變壓器”保護;在電動機變頻運行時.退電動機保護而投變壓器保護。
　　
　　手動旁路和自動旁路
　　
　　手動切換變頻器的運行方式（工頻-變頻），存在操作復(fù)雜、中斷時問久對機組穩(wěn)定性影響較大的問題。具有工頻-變頻自動切換的變頻器在發(fā)生故障時能自動切換至工頻運行。保證了重要輔機的持續(xù)運行。降低了對機組乃至對電網(wǎng)的影響。但是存電動機故障時變頻器自動切換至工頻，會加劇電動機的故障，并有使故障擴大化的危險。在具體的應(yīng)用中，應(yīng)充分考慮“自動旁路切換功能”的利弊，變頻器控制系統(tǒng)具有判別自身故障和負載故障的能力。另外自動工頻變頻切換時還應(yīng)注意開關(guān)柜保護裝置的自動切換、風(fēng)門或閥門的聯(lián)動調(diào)節(jié)。在變頻檢修完畢后，如何使電機從工頻運行狀態(tài)瞬間切換至變頻運行狀態(tài)，也是存改造時必須注意的問題。
　　
　　諧波對電網(wǎng)及電動機的影響
　　
　　電動機低速運行時，自冷電動機的散熱能力將會下降，對于風(fēng)機和泵類負載，采用單元串聯(lián)式的高壓變頻器諧波發(fā)熱影響小，電動機在低速運行時由于負載電流較低，發(fā)熱量少，因此不必考慮附加散熱措施問題;但對于恒轉(zhuǎn)矩負載，低速運行時電動機的發(fā)熱與高速運行時接近，就要考慮低速運行時加裝強迫風(fēng)冷等散熱措施。同時，還應(yīng)注意低速運行時軸承的潤滑問題。
　　
　　變頻器的壽命
　　
　　高壓變頻器設(shè)備的壽命主要決定于電解電容，電解電容的壽命與其運行溫度和紋波電流區(qū)接相關(guān)。保證運行環(huán)境溫度、提高功率模塊的散熱效果、降低功率模塊溫升對提高系統(tǒng)壽命起到關(guān)鍵的作用;外電容器紋波電流減小其壽命增加，因此系統(tǒng)的運行負載工況對于變頻器的壽命緊密相關(guān)。對于一般的可變負載，在運行環(huán)境滿足設(shè)計條件，電解電容器的壽命在8年以上，更換電容器的費用約占系統(tǒng)投資的5%～10%。國內(nèi)已有廠家推出無極性電容器替代電解電容器，據(jù)稱壽命可達20年，但相同體積的無極性電容器的容量要比電解電容小得多，對系統(tǒng)輸入、輸出諧波、功率因數(shù)等指標有影響，目前采用無極性電容器濾波的高壓變頻器用量很少，其工藝成熟度以及產(chǎn)品的運行可靠性影響尚待觀察，值得關(guān)注。
　　
　　低壓變頻器的輸入電流具有很大的高次偕波成份，這些諧波對電網(wǎng)造成“諧波污染”的同時，還降低了變頻器輸入電路的功率因數(shù)。而高壓變頻器通常采用多重化整流技術(shù)，減小對電網(wǎng)的諧波污染，提高變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)。有資料表明，采用30脈波的移相變壓器的高壓變頻器，輸入總諧波含量基本小于國標要求的4%，網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)也可達0.95以上。輸出電壓、電流諧波對電動機的影響主要體現(xiàn)在增加電動機轉(zhuǎn)矩的脈動和電機的發(fā)熱，從而影響電機繞組的絕緣;共模電壓和軸承電流會加劇軸承電蝕降低機械壽命。一般多單元串聯(lián)型式高壓變頻器的每相串聯(lián)的功率單元個數(shù)達到5個及以上時，輸出電壓的突變率（du/dt）可滿足電機絕緣要求，減少對繞組絕緣與共模電電流的損害，諧波含量低，可以不考慮其對電機的影響。