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电气百科:提高自备电厂抗“晃电”能力的措施

文章来源:电力鹰 作者:【*】 点击:次 时间:2018/6/8 8:50:10
孤网运行的自备电厂容量小,稳定性差,抗冲击能力弱。当电网出现故障时系统电压会瞬间降低很多,造成电厂的主要低压辅机(低压变频设备和采用了交流接触器控制的低压设备)跳闸停运,进而造成机组保护动作停机。本文总结了低压设备提高抗“晃电”能力的多项措施,有效保证自备电厂安全、可靠、稳定运行,避免机组黑起动,大大减少经济损失。 某公司自备热电厂为公司主业项目的配套工程,属自备、热电联产、孤网运行性质,主要承担供热和供电任务。热电厂规模为3×25MW抽凝式汽轮发电机组+3×160 t/h煤粉锅炉,已于2008年投产。热电厂三台发电机(10kV)出口三段组成环网,28条回路负荷直接接在环网上。 由于机组容量较小,又是孤网运行,因此,电网电压稳定性相对要差,抗冲击能力低。当发生负载侧过载、线路短路或接地等事故时,虽然继电保护动作切除了故障点。但是,瞬间的系统电压骤降,会导致低压辅机跳闸停运,造成主设备保护动作,引起非计划停机事故。 1 事故案例 2012年10月23日,某分厂一回路电缆头爆,造成10KV高压母线瞬间最低值:UAB=2.428kV、UBC=2.455kV 、UCA=2.609kV折算到400V低压侧线电压为:Uab=96.12V、Ubc=97.189V、Uca=103.285V。 引起给煤机变频器跳闸、供油泵跳闸、给水泵稀油站跳闸联锁给水泵保护跳闸、凝结水泵跳闸、除盐水泵跳闸、工业水泵跳闸、火检冷却风机等设备跳闸,进而造成三台机组保护动作,全厂失电黑起动。 2 原因分析 “晃电”通常都是瞬间的、短时的。引起”晃电”的原因很多,如电网侧的电压波动、负荷不平衡、雷击、电力切换等原因,负载侧大型设备的起动、线路短路或接地等原因。 仔细分析此次事故,跳停的设备主要有两类:一类是低压变频设备,一类是采用普通交流接触器控制的低压设备。 3 抗晃电措施 针对不同控制类型的设备采取可不同的防范措施。 3.1低压变频设备抗晃电措施 变频器是由整流器、逆变器通过中间的直流环节联结组成的。变频器的电压检测元件都设置在直流环节,变频器低电压是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,所以不同厂家或同一厂家不同型号的变频保护是不同的。 例如:西门子440变频器和雷诺尔RNB3000变频器虽都具有欠压保护功能,但前者的保护值是无法修改的,默认值是额定电压的85%;后者的保护值可以修改,最低可设置为额定电压的30%。 1)类似西门子440这类欠压保护参数不具备修改功能的变频器,可利用变频器自动再起动功能,防御电网的“晃电”。 以西门子440变频器为例,修改的主要参数有:自动再起动参数P1210=4(默认值为0,既禁止自动再起动;修改为3,即在主电源消隐或故障后再起动);自动再起动次数参数P1211=3(最大可设置为10)即自动再起动激活后,如果起动失败,变频器重试再起动的次数为3次,这两项参数可根据现场实际情况修改。 2)类似雷诺尔RNB3000变频器,可通过修改变频器欠压保护参数值,来提高”晃电”能力。以雷诺尔RNB3000变频器为例,修改的主要参数有:n608直流欠压参考值,n609欠电压滞环宽度,这两项参数也是根据现场实际情况修改。 另外可采用实验的方法来检验效果,在变频器电源进线前端加一台调压器(调压器的功率等相关参数必须满足要求)。人调低调压器的输出电压,并用万用表测量输出电压值,观察能否达到技术要求。 3.2普通交流接触器控制的低压设备抗晃电措施 电磁式交流接触器在低压设备控制系统中应用非常广泛。由于电磁式交流接触器的工作原理,决定了接触器工作线圈的抗“晃电”能力。 电磁式交流接触器国际IEC标准规定:额定电压的80%为临界可靠吸合电压,临界释放电压为额定工作电压的20~70%。一般现场使用的电磁式交流接触器都在额定电压的50%释放,所以电磁式交流接触器“晃电”跳闸停机是工作原理所致,可采取的措施主要有: 1)利用UPS技术对二次控制部分供电电源进行改造。 根据现场和投入资金,可在低压配电柜里加装独立的小型UPS电源,也可安装大容量UPS电源集中供电。用UPS为二次控制部分提供可靠的电源,在电网“晃电”时.接触器的工作线圈能够依靠UPS提供的电源正常工作,避免由于“晃电”导致接触器脱扣跳闸。 2)利用抗“晃电”产品 抗“晃电”产品目前包括:永磁接触器、抗“晃电”接触器、抗“晃电”再起动控制器、抗“晃电”延时释放模块等。 以抗“晃电”接触器为例,阐述其抗“晃电”的工作原理:抗“晃电”接触器是一个双线圈结构,电源正常状态下,控制模块处于储能状态,接触器的起动和停止与常规接触器一样,当有“晃电”发生时电压降到接触器的维持电压以下时,控制模块开始工作,以储能释放的形式保持接触器继续吸合。当电源电压恢复后,控制模块又转入储能状态。所以,可根据现场实际情况加装或更换具有抗“晃电”功能的接触器。 3)利用电压检测和自动化控制技术 利用电压检测和自动化控制技术,可对纳入自动化控制系统里的设备控制逻辑进行修改优化,从而实现设备快速自起动。这里需要注意两点:一要有可靠的检测设备,如,可以安装三台同样的电压检测设备,用三取二的方式来提高检测数据的可靠性;二要有严谨控制逻辑,要周全考虑设备运行的各种方式和状态,防止不合理的逻辑造成设备的误起动。 4.效果分析 通过以上多项抗“晃电”措施的技术改造,自备热电厂低压设备的抗“晃电”能力得到了明显提高,并在实际中得到了验证。 例如:2013年12月26日,某分厂2号光卤石码头10kV AB供电电缆中间接头击穿短路,10kV瞬间最低电压值:UAB=701.5V,UBC=584.1V,UCA=749.2V,UN=0.5V,折算到400V低压侧线电压:Uab =26.65V,Ubc=22.25V,Uca=28.46V。 虽然出现了严重的低电压,但是由于自备热电厂采取了上述一系列的防范措施,所以低压设备运行正常,没有造成主设备保护动作,保障了机组安全运行。 5 结论 从根源上杜绝和制止“晃电”是无法实现的,但是采取一定的技术措施或方法,是可以有效避免和防范孤网运行自备热电厂因“晃电”造成的非计划停机,大大减少了“晃电”带来的经济损失和安全事故。
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