火電機組輔機低電壓穿越解決方案學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1火電機組火電機組(jz)輔機低電壓穿越解決方案輔機低電壓穿越解決方案第一頁，共53頁。課題來源：系統(tǒng)低電壓故障對敏感課題來源：系統(tǒng)低電壓故障對敏感(mngn)(mngn)負(fù)荷變頻器連續(xù)運行的負(fù)荷變頻器連續(xù)運行的威脅威脅典型案例分析：電廠給煤機變頻器低電壓閉鎖，引發(fā)跳機事故典型案例分析：電廠給煤機變頻器低電壓閉鎖，引發(fā)跳機事故起因：伊敏電廠開關(guān)起因：伊敏電廠開關(guān)CTCT故障，造成故障，造成500kV500kV系統(tǒng)母線接地系統(tǒng)母線接地過程：廠用變電壓跌落，給煤機變頻器低電壓閉鎖，觸發(fā)爐膛滅過程：廠用變電壓跌落，給煤機變頻器低電壓閉鎖，觸發(fā)爐膛滅 火保護（火保護（MFTMFT），機組跳機），

2、機組跳機范圍：伊敏電廠、相鄰范圍：伊敏電廠、相鄰120km120km的呼倫貝爾電廠的呼倫貝爾電廠第1頁/共53頁第二頁，共53頁。大負(fù)載投入導(dǎo)致大負(fù)載投入導(dǎo)致(dozh)(dozh)低電壓現(xiàn)象低電壓現(xiàn)象問題：據(jù)東北區(qū)電廠專工反映，部分電廠在投入廠內(nèi)大負(fù)荷負(fù)載時，也問題：據(jù)東北區(qū)電廠專工反映，部分電廠在投入廠內(nèi)大負(fù)荷負(fù)載時，也有引起廠內(nèi)供電系統(tǒng)低電壓，導(dǎo)致有引起廠內(nèi)供電系統(tǒng)低電壓，導(dǎo)致(dozh)(dozh)變頻器保護的現(xiàn)象發(fā)生變頻器保護的現(xiàn)象發(fā)生例如：吉林白城電廠，吉林長山電廠，之前都發(fā)生過，當(dāng)廠內(nèi)大功率水例如：吉林白城電廠，吉林長山電廠，之前都發(fā)生過，當(dāng)廠內(nèi)大功率水泵投入時，出現(xiàn)給煤機變頻器

3、保護現(xiàn)象。泵投入時，出現(xiàn)給煤機變頻器保護現(xiàn)象。廠內(nèi)和廠外原因都會引起廠用電電壓短時降低廠內(nèi)和廠外原因都會引起廠用電電壓短時降低廠內(nèi)部原因，如：大型設(shè)備起停、非平衡設(shè)備干擾等。廠內(nèi)部原因，如：大型設(shè)備起停、非平衡設(shè)備干擾等。廠外部原因，如：線路故障、雷擊、電氣設(shè)備短路、接地等。廠外部原因，如：線路故障、雷擊、電氣設(shè)備短路、接地等。第2頁/共53頁第三頁，共53頁。500kV側(cè)故障對側(cè)故障對0.4kV母線電壓的影響母線電壓的影響基于基于(jy)RTDS仿真分析仿真分析為了分析500kV出口故障(gzhng)對0.4kV母線電壓的影響，特建立模型。第3頁/共53頁第四頁，共53頁。500kV側(cè)故障對

4、側(cè)故障對0.4kV母線電壓的影響母線電壓的影響(yngxing)基于基于RTDS仿真分析仿真分析 模型含#3、#4兩臺發(fā)電機組，其余系統(tǒng)(xtng)全部等效至500kV母線。鑒于6.3kV和0.4kV母線正常狀態(tài)下為分列運行，所以只模擬一臺高廠變及一臺鍋爐變，這樣就得到一段6.3kV母線和一段0.4kV母線。第4頁/共53頁第五頁，共53頁。名稱名稱正正 序序 阻阻 抗（抗（）零零 序序 阻阻 抗（抗（）大方式0.805+j8.0501.603+j16.03小方式1.185+j11.851.858+j18.58等值系統(tǒng)等值系統(tǒng)(xtng)(除除3#、4#機組外，全部系統(tǒng)機組外，全部系統(tǒng)(xtn

5、g)等效至等效至500kV母線母線)500kV側(cè)故障對側(cè)故障對0.4kV母線電壓的影響母線電壓的影響基于基于(jy)RTDS仿真分析仿真分析 第5頁/共53頁第六頁，共53頁。大方式(fngsh)，500kV母線出口處 CN故障：第6頁/共53頁第七頁，共53頁。大方式，500kV母線(mxin)出口處 BC故障：第7頁/共53頁第八頁，共53頁。大方式，500kV母線(mxin)出口處 CAN故障：第8頁/共53頁第九頁，共53頁。大方式，500kV母線(mxin)出口處 ABCN故障：第9頁/共53頁第十頁，共53頁。大運行(ynxng)方式:500kV500kV母母線故障類線故障類別別0

6、.4kV0.4kV母線母線 A A相電壓相電壓0.4kV0.4kV母線母線 B B相電壓相電壓0.4kV0.4kV母線母線 C C相電壓相電壓幅值(kV) 百分比(%) 幅值(kV) 百分比(%) 幅值(kV) 百分比(%)正常運行0.232100.00.232100.00.232100.0AN0.18378.90.22898.30.17575.4BN0.17475.00.18278.40.22597.0CNCN0.22597.097.00.17475.075.00.18378.978.9AB0.09942.70.20487.90.17274.1BCBC0.17475.075.00.09842

7、.242.20.20487.987.9CA0.20588.40.17675.90.09842.2ABN0.09540.90.17475.00.14261.2BCN0.13859.50.09540.90.17374.6CANCAN0.17173.773.70.13658.658.60.09540.940.9ABCABCN N0.08837.937.90.08737.537.50.08837.937.9第10頁/共53頁第十一頁，共53頁。小方式(fngsh)，500kV母線出口處 AN故障:第11頁/共53頁第十二頁，共53頁。小方式，500kV母線(mxin)出口處 AB故障：第12頁/共53

8、頁第十三頁，共53頁。小方式，500kV母線(mxin)出口處 BCN故障：第13頁/共53頁第十四頁，共53頁。小方式(fngsh)，500kV母線出口處 ABCN故障：第14頁/共53頁第十五頁，共53頁。小運行(ynxng)方式:500kV500kV母線母線故障類別故障類別0.4kV0.4kV母線母線 A A相電壓相電壓0.4kV0.4kV母線母線 B B相電壓相電壓0.4kV0.4kV母線母線 C C相電壓相電壓幅值(kV)百分比(%)幅值(kV)百分比(%)幅值(kV)百分比(%)正常運行0.2321000.2321000.232100ANAN0.18680.280.20.24110

9、3.9103.90.18680.280.2BN0.18278.40.18077.60.237102.2CN0.241103.90.18178.00.18680.2ABAB0.10444.844.80.21391.891.80.21090.590.5BC0.20889.70.10344.40.21492.2CA0.21391.80.20789.20.10344.4ABN0.10043.10.17876.70.17374.6BCNBCN0.17374.674.60.10043.143.10.17977.277.2CAN0.17776.30.17173.70.10043.1ABCABCN N0.09

10、239.839.80.09340.040.00.09239.539.5第15頁/共53頁第十六頁，共53頁。 東北電網(wǎng)等多家電網(wǎng)公司(n s)對發(fā)電廠重要運行輔機低電壓穿越能力提出了具體的要求：要求重要輔機的變頻拖動系統(tǒng)，在系統(tǒng)電壓跌落至20%且持續(xù)10s的情況下，具備完備可靠的低電壓穿越能力，確保系統(tǒng)故障時發(fā)電機組不因低電壓穿越能力不足而跳閘或出力波動。第16頁/共53頁第十七頁，共53頁。閉鎖閉鎖(b su)(b su)原因原因1 1：變頻器柜控制電源跌落，控制信號丟失。：變頻器柜控制電源跌落，控制信號丟失。第17頁/共53頁第十八頁，共53頁。閉鎖原因閉鎖原因(yunyn)2(yunyn

11、)2：變頻器直流電壓跌落引起變頻器故障：變頻器直流電壓跌落引起變頻器故障變頻器輸出的交流電壓最大值Uab（max）受到直流母線Udc的限制：Uab（max）=M*Udc其中(qzhng)M為PWM最大電壓利用率，與PWM的控制方式有關(guān)，Uab為變頻器輸出線電壓，Udc為變頻器直流母線電壓。在Udc跌至60%-70%之間時，變頻器報欠壓故障，停止輸出。第18頁/共53頁第十九頁，共53頁。電廠名稱電廠名稱xxxxxx電廠電廠序號輔機變頻器名稱變頻器型號及廠家變頻器數(shù)量電壓等級（V）低電壓定值（V）低電壓延時(s)是否存在低電壓跳閘風(fēng)險5磨煤機旋轉(zhuǎn)分離器變頻器ACS550-01-157A-4243

12、80V直流欠壓 324V瞬時存在低電壓穿越變頻器跳閘，全?？赡茉斐蓹C組MFT6給煤機變頻器AC-Tech M1475C24380V1000 m時，應(yīng)按GB/T 3859.2規(guī)定降額使用噪音65dB距離1 m處測量防塵等級IP42第33頁/共53頁第三十四頁，共53頁。電氣電氣(dinq)(dinq)參數(shù)參數(shù)項目項目單位單位參數(shù)參數(shù)備注備注單機額定功率kW跌落深度對應(yīng)功率0.2pu20kW額定電壓范圍V3801pu最低穿越電壓V760.2pu輸出520V直流電源穿越極限時間s30秒以下全部工況下連續(xù)可靠運行時間h50000旁路切換時間ms1維護方式免維護散熱方式強迫風(fēng)冷第34頁/共53頁第三十五

13、頁，共53頁。廠內(nèi)試驗與型式試驗廠內(nèi)試驗與型式試驗試驗內(nèi)容試驗內(nèi)容 絕緣電阻測試：絕緣電阻測試：500M500M 介質(zhì)強度試驗：介質(zhì)強度試驗：2.5kVAC2.5kVAC 沖擊電壓試驗：輸入、輸出對地沖擊電壓試驗：輸入、輸出對地5kV5kV 快速瞬變干擾試驗：快速瞬變干擾試驗：A A級級 靜電放電干擾試驗：靜電放電干擾試驗：4 4級級 浪涌（沖擊）抗干擾試驗：浪涌（沖擊）抗干擾試驗：4 4級級 射頻傳導(dǎo)射頻傳導(dǎo)(chundo)(chundo)騷擾抗擾度試驗：騷擾抗擾度試驗：3 3級級 裝置功能及測量元件準(zhǔn)確度檢測裝置功能及測量元件準(zhǔn)確度檢測第35頁/共53頁第三十六頁，共53頁。廠內(nèi)試驗廠內(nèi)試

14、驗(shyn)(shyn)與型式試驗與型式試驗(shyn)(shyn)電壓維持功能試驗電壓維持功能試驗(shyn)(shyn) 電壓跌落等級：電壓跌落等級：0.8pu0.8pu；0.6pu0.6pu；0.4pu0.4pu；0.2pu0.2pu 電壓跌落持續(xù)時間：電壓跌落持續(xù)時間： 1s 1s；10s10s；60s60s 考察量：直流功率電源輸出考察量：直流功率電源輸出第36頁/共53頁第三十七頁，共53頁。廠內(nèi)試驗與型式廠內(nèi)試驗與型式(xn sh)(xn sh)試驗試驗電壓跌落至電壓跌落至0.2pu0.2pu，持續(xù)時間，持續(xù)時間60s60s，全過程波形，全過程波形黃色：系統(tǒng)電壓；綠色黃色：系統(tǒng)

15、電壓；綠色(l s)(l s)：直流輸出電壓；：直流輸出電壓；第37頁/共53頁第三十八頁，共53頁。廠內(nèi)試驗與型式廠內(nèi)試驗與型式(xn sh)(xn sh)試驗試驗電壓跌落時刻展開圖電壓跌落時刻展開圖黃色：系統(tǒng)電壓黃色：系統(tǒng)電壓(diny)(diny)；綠色：直流輸出電壓；綠色：直流輸出電壓(diny)(diny)；第38頁/共53頁第三十九頁，共53頁。廠內(nèi)試驗與型式試驗廠內(nèi)試驗與型式試驗電壓電壓(diny)(diny)穿越過程中展開圖穿越過程中展開圖黃色：系統(tǒng)電壓；綠色黃色：系統(tǒng)電壓；綠色(l s)(l s)：直流輸出電壓；：直流輸出電壓；第39頁/共53頁第四十頁，共53頁。廠內(nèi)試驗廠

16、內(nèi)試驗(shyn)(shyn)與型式試驗與型式試驗(shyn)(shyn)電壓恢復(fù)時刻展開圖電壓恢復(fù)時刻展開圖黃色：系統(tǒng)電壓；綠色黃色：系統(tǒng)電壓；綠色(l s)(l s)：直流輸出電壓；：直流輸出電壓；第40頁/共53頁第四十一頁，共53頁。中國中國(zhn u)(zhn u)電科院檢測報告電科院檢測報告第41頁/共53頁第四十二頁，共53頁。中國中國(zhn u)(zhn u)電機工程學(xué)會技術(shù)鑒定電機工程學(xué)會技術(shù)鑒定 鑒定委員會由來自中國南方電網(wǎng)公司、國網(wǎng)北京經(jīng)濟技術(shù)(jsh)研究院、國家電力調(diào)度通信中心、清華大學(xué)、北京交通大學(xué)、北方聯(lián)合電力公司、國投電力公司、浙江省能源集團公司以及吉林、浙

17、江、湖南、河北等省電力公司調(diào)度通信中心的電力系統(tǒng)專家等組成。2012年3月22日在北京順利通過了中國電機工程學(xué)會組織的技術(shù)鑒定。第42頁/共53頁第四十三頁，共53頁。中國中國(zhn u)電機工程學(xué)會技術(shù)鑒定電機工程學(xué)會技術(shù)鑒定 第43頁/共53頁第四十四頁，共53頁。伊敏電廠給煤機變頻器低電壓穿越伊敏電廠給煤機變頻器低電壓穿越(chun yu)(chun yu)改造現(xiàn)場改造現(xiàn)場第44頁/共53頁第四十五頁，共53頁。呼倫貝爾電廠給煤機變頻器低電壓穿越改造呼倫貝爾電廠給煤機變頻器低電壓穿越改造(gizo)(gizo)現(xiàn)場現(xiàn)場第45頁/共53頁第四十六頁，共53頁。華能海南東方電廠給煤機變頻器

18、低電壓穿越華能海南東方電廠給煤機變頻器低電壓穿越(chun yu)(chun yu)改造現(xiàn)場改造現(xiàn)場第46頁/共53頁第四十七頁，共53頁。蓄電池方案與電力電子方案比較蓄電池方案與電力電子方案比較1.安全可靠性安全可靠性 蓄電池平時多處于浮充狀態(tài)，故需要其配備的充電機一直蓄電池平時多處于浮充狀態(tài)，故需要其配備的充電機一直(yzh)處于工作狀態(tài)，充電機屬傳統(tǒng)電子設(shè)備，根據(jù)電力傳動業(yè)處于工作狀態(tài)，充電機屬傳統(tǒng)電子設(shè)備，根據(jù)電力傳動業(yè)內(nèi)統(tǒng)計結(jié)果，其運行故障率是電動機運行故障率的近百倍，該內(nèi)統(tǒng)計結(jié)果，其運行故障率是電動機運行故障率的近百倍，該充電機的使用，將極大增加蓄電池系統(tǒng)的故障率充電機的使用，將極

19、大增加蓄電池系統(tǒng)的故障率 低穿裝置平時處于旁路狀態(tài)，變頻器由電網(wǎng)直接供電，裝置低穿裝置平時處于旁路狀態(tài)，變頻器由電網(wǎng)直接供電，裝置整體（電源變換模塊）處于休眠狀態(tài)，不參與運行，由此降低整體（電源變換模塊）處于休眠狀態(tài)，不參與運行，由此降低裝置中電力電子器件投入使用的工作時間，從而降低故障率。裝置中電力電子器件投入使用的工作時間，從而降低故障率。另外裝置控制用電部分采用無另外裝置控制用電部分采用無UPS設(shè)計，引用進(jìn)口高質(zhì)量的寬設(shè)計，引用進(jìn)口高質(zhì)量的寬范圍輸入開關(guān)電源，進(jìn)一步提高裝置供電安全可靠性。范圍輸入開關(guān)電源，進(jìn)一步提高裝置供電安全可靠性。第47頁/共53頁第四十八頁，共53頁。2. 維護維

20、護(wih)工作量及故障檢驗工作量及故障檢驗 蓄電池支撐方案中，為保證蓄電池的壽命，需對蓄電池進(jìn)行定期的全沖放蓄電池支撐方案中，為保證蓄電池的壽命，需對蓄電池進(jìn)行定期的全沖放維護維護(wih)，此維護，此維護(wih)過程耗時較長。同時，常規(guī)蓄電池方案不具備過程耗時較長。同時，常規(guī)蓄電池方案不具備自檢及故障自診斷功能，應(yīng)用蓄電池方案時為了達(dá)到系統(tǒng)要求的額定直流電自檢及故障自診斷功能，應(yīng)用蓄電池方案時為了達(dá)到系統(tǒng)要求的額定直流電壓和電流，會將電池大量的串并聯(lián)，在充放電過程中因為一致性不同會造成壓和電流，會將電池大量的串并聯(lián)，在充放電過程中因為一致性不同會造成電池的不均衡性放大，以及內(nèi)部環(huán)流問題都

21、會加速降低電池的使用壽命，單電池的不均衡性放大，以及內(nèi)部環(huán)流問題都會加速降低電池的使用壽命，單體電池發(fā)生欠壓或者過壓等故障時都無法上傳故障報警信息，非常不利于現(xiàn)體電池發(fā)生欠壓或者過壓等故障時都無法上傳故障報警信息，非常不利于現(xiàn)場故障的及時發(fā)現(xiàn)和排查。場故障的及時發(fā)現(xiàn)和排查。 電力電子方案采用免維護電力電子方案采用免維護(wih)設(shè)計，其使用過程中無需工作人員對其設(shè)計，其使用過程中無需工作人員對其進(jìn)行任何操作和維護進(jìn)行任何操作和維護(wih)，該裝置集成定期自檢功能，對于自檢中發(fā)現(xiàn)，該裝置集成定期自檢功能，對于自檢中發(fā)現(xiàn)的問題，具備強大的故障自診斷功能，并可將故障診斷結(jié)果通過硬接點、通的問題，具

22、備強大的故障自診斷功能，并可將故障診斷結(jié)果通過硬接點、通訊等多種方式上送至后臺管理系統(tǒng)，方便故障的統(tǒng)計和記錄。訊等多種方式上送至后臺管理系統(tǒng)，方便故障的統(tǒng)計和記錄。第48頁/共53頁第四十九頁，共53頁。3.3.環(huán)境要求環(huán)境要求 蓄電池方案中，蓄電池對于運行環(huán)境溫度較為敏感。一方面，在低溫環(huán)蓄電池方案中，蓄電池對于運行環(huán)境溫度較為敏感。一方面，在低溫環(huán)境下蓄電池會出現(xiàn)容量下降現(xiàn)象，嚴(yán)重時會發(fā)生整機失效；另一方面，過高境下蓄電池會出現(xiàn)容量下降現(xiàn)象，嚴(yán)重時會發(fā)生整機失效；另一方面，過高的環(huán)境溫度會造成蓄電池整體壽命的下降。理論上環(huán)境溫度每提高的環(huán)境溫度會造成蓄電池整體壽命的下降。理論上環(huán)境溫度每提

23、高1010度，電度，電池的使用壽命會減少池的使用壽命會減少50%50%，因給煤機系統(tǒng)臨近鍋爐，其常態(tài)溫度可能達(dá)到，因給煤機系統(tǒng)臨近鍋爐，其常態(tài)溫度可能達(dá)到5050度以上，以度以上，以5555度計，蓄電池的壽命將僅為理想的度計，蓄電池的壽命將僅為理想的2525度情況下的度情況下的12.5%12.5%，電池，電池失效及更換失效及更換(gnhun)(gnhun)頻率將極高。頻率將極高。 電力電子方案低穿裝置中沒有儲能元件，核心部件是先進(jìn)的智能功率單電力電子方案低穿裝置中沒有儲能元件，核心部件是先進(jìn)的智能功率單元元IPMIPM，其結(jié)溫耐受能力達(dá)到，其結(jié)溫耐受能力達(dá)到150150度以上，自身集成有超溫過流等保護，很難度以上，自身集成有超溫過流等保護，很難因外部原因?qū)ζ湓斐蓳p壞，整個低穿裝置所有器件均可在環(huán)境溫度因外部原因?qū)ζ湓斐蓳p壞，整個低穿裝置所有器件均可在環(huán)境溫度6565度以下度以下長時間穩(wěn)定運行。長時間穩(wěn)定運行。第49頁/共53頁第五十頁，共53頁。4.4.安裝場地和施工安裝場地和施工 受限于蓄電池對于環(huán)境溫度的敏感性，蓄電池方案通常為集中供電式方受限于蓄電池對于環(huán)境溫度的敏感性，蓄電池方案通常為集中供電式方案，即將蓄電池組及其輔助設(shè)備放置于一個獨立的配備空調(diào)的配電室，由一案，即將蓄電池組及其輔助設(shè)備放置于一個獨立的配備空調(diào)的配電室，由一套蓄電池系統(tǒng)