發(fā)電廠采用高壓變頻器存在問題分析(二)
高壓變頻器的指標(biāo)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(jìn)、生產(chǎn)與品質(zhì)控制嚴(yán)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(jī)成組自起動、當(dāng)母線上最大一臺電動機(jī)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(jī)組應(yīng)保證母線電壓跌落30%時變頻器不會停機(jī)。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(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速止確調(diào)整自身輸出,重新拖動電動機(jī)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(fù)載的穩(wěn)定性,減少對機(jī)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(jī)高壓變頻器時所必須考慮的問題。
諧波對電網(wǎng)及電動機(jī)的影響
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(biāo)要求的4% ,網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)也可達(dá)0.95以上。輸出電壓、電流諧波對電動機(jī)的影響主要體現(xiàn)在增加電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動和電機(jī)的發(fā)熱,從而影響電機(jī)繞組的絕緣;共模電壓和軸承電流會加劇軸承電蝕降低機(jī)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(dá)到5個及以上時,輸出電壓的突變率(du/dt)可滿足電機(jī)絕緣要求,減少對繞組絕緣與共模電壓軸電流的損害,諧波含量低,可以不考慮其對電機(jī)的影響。
電動機(jī)低速運行時,自冷電動機(jī)的散熱能力將會下降,對于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)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(jī)在低速運行時由于負(fù)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(fù)載,低速運行時電動機(jī)的發(fā)熱與高速運行時接近,就要考慮低速運行時加裝強(qiáng)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(fù)載工況對于變頻器的壽命緊密相關(guān)。對于一般的可變負(fù)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(dá)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(biāo)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。
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(jī)成組自起動、當(dāng)母線上最大一臺電動機(jī)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(jī)組應(yīng)保證母線電壓跌落30%時變頻器不會停機(jī)。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(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速止確調(diào)整自身輸出,重新拖動電動機(jī)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(fù)載的穩(wěn)定性,減少對機(jī)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(jī)高壓變頻器時所必須考慮的問題。
諧波對電網(wǎng)及電動機(jī)的影響
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(biāo)要求的4% ,網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)也可達(dá)0.95以上。輸出電壓、電流諧波對電動機(jī)的影響主要體現(xiàn)在增加電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動和電機(jī)的發(fā)熱,從而影響電機(jī)繞組的絕緣;共模電壓和軸承電流會加劇軸承電蝕降低機(jī)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(dá)到5個及以上時,輸出電壓的突變率(du/dt)可滿足電機(jī)絕緣要求,減少對繞組絕緣與共模電壓軸電流的損害,諧波含量低,可以不考慮其對電機(jī)的影響。
電動機(jī)低速運行時,自冷電動機(jī)的散熱能力將會下降,對于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)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(jī)在低速運行時由于負(fù)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(fù)載,低速運行時電動機(jī)的發(fā)熱與高速運行時接近,就要考慮低速運行時加裝強(qiáng)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(fù)載工況對于變頻器的壽命緊密相關(guān)。對于一般的可變負(fù)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(dá)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(biāo)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。
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