600MW超临界机组引风机变频器的故障分析及处理

600MW超临界机组引风机变频器的故障分析及处理

张 瑜,刘 岗

(国电铜陵发电有限公司,安徽铜陵244153)

摘 要 阐述了西门子完美无谐波高压变频器在国电铜陵电厂2 600MW机组引风机改造中的应用情况,介绍了相关运行方式,控制逻辑,针对改造后引风机变频器在运行中出现的异常情况进行分析,提出了具体的处理策略。

关键词 600MW机组 引风机 变频器 异常分析 处理策略

1 前言

由于机组设备的老化现象日趋严重,机组的漏风率逐年增加,引风系统的出力需求日渐增加,在负荷需求高峰期,挡板控制模式下的引风机有时会出现出力不足现象,从而直接影响到了机组的整体出力。为改善引风机系统的出力不足现象,国电铜陵发电有限公司对两台2 600MW机组引风机进行了变频改造。变频调速装置可优化电动机的运行状态,大幅提高其运行效率,达到节能目的。但是,目前国内高压变频技术尚未完全成熟,变频器投运后出现多次报警和跳闸的现象。结合故障现象进行分析、研究、改进,使变频器设备稳定运行。

2 引风机变频改造方案

国电铜陵发电有限公司引风机变频器采用的是美国罗宾康公司(2005年被西门子公司收并)生产的空冷型完美无谐波系列高压变频器。改造前,引风机控制方式为:利用入口挡板调节开度的大小来控制风烟系统的风量(图1中的实线部分)。改造后(图1中增加的虚线部分),系统结构发生了变化,引风机的控制模式也由原来的挡板控制模式改为挡板100%OPEN状态。

2.1 变频器的总体结构

变频器的总体结构包括:输入变压器,整流单元,I GBT逆变单元,I H V滤波器单元及控制单元等部分,见图2。

2.2 DCS控制中增加以下内容

a. 通过DCS系统实现高压变频器启停操作;

b. 通过DCS控制高压变频器转速实现变频的手自动控制;

c. 在DCS系统的显示报警中增加高压变频器轻故障报警块、

重故障报警块。

3 运行方式及控制逻辑的说明

3.1 引风机高压变频器的运行方式

高压变频器运行方式分为就地及远方控制两种。变频器受DCS控制时分自动和手动方式。手动状态时,运行人员通过改变画面转速控制块控制高压变频器转速,实现负压调节。

3.2 引风机变频涉及的相关跳闸保护

a. 单侧风机的变频跳闸联跳相应一侧的送风机,并关闭相应挡板及静叶。

b. 双侧风机的变频跳闸后,相应的两侧风机高压开关联跳,主保护PLC控制器中的MFT跳闸回路不变。

4 变频器投运以来的故障记录

系统经过调试后,于2009年10月正式投运。

热电技术 2010年第4期(总第108期)

但是投运不久,四台引风机变频器频繁出现故障报

警甚至跳闸现象,给机组的安全稳定运行带来严重

的威胁。各台变频器的故障记录见表1~4。

表1#1A变频器故障记录

故障时间故障内容采取的应对措施

2009-11-14调试过程中出现旁路电源故障更换新的旁路电源板

2009-11-20I OC故障更换I/O板

2009-11-20A1DC bus over vo ltag e故障更换A1CCB

2009-12-15A1over te m p alar m报警更换A1单元温度传感器

2010-09-08I OC故障;13个单元的超温故障更换I/O板、M B板

表2 #1B变频器故障记录

故障时间故障内容采取的应对措施

2009-11-14调试过程中出现旁路电源故障更换新的旁路电源板

2009-11-23I OC故障更换I/O板

2009-12-27U PS故障更换新的UP S

2009-12-09A2over te m p alar m报警更换A2CCB

(L09062034BL)

表3 #2A变频器故障记录

故障时间故障内容采取的应对措施

2009-10-11调试中发现速度给定信号由于

干扰波动较大

增加信号隔离器解决干扰问题

2009-10-13B3cap sha re故障更换B3CCB

2009-10-31I OC故障由于程序里已经增加I O C自复位程序,因此没有更换任何备件

2009-11-16I OC/B1/B4/B3DC Bus O ver V o lt故障更换I/O板,修改SOP程序

2010-06-09A4cap share故障更换A4CCB(L09061953BL) 2010-6-15B2L I NK故障

更换B2CCB(L09062045BL) 2010-08-18变频器C2Cap Share报警更换C2CCB板

表4 #2B变频器故障记录

故障时间故障内容采取的应对措施

2009-10-11调试中发现速度给定信号由于干扰波动较大;在送

高压电的时候,旁路电源板熔丝经常被烧毁

增加信号隔离器解决干扰问题;更换旁路电源板

2009-10-13B3cap sha re故障更换B3CCB

2009-11-17I OC/B1/B4/B3DC Bus O ver V o lt故障更换I/O板,修改SOP程序2009-12-24C2over te mp a lar m报警更换C2CCB(L09031173BL)热电技术 2010年第4期(总第108期)

故障时间故障内容采取的应对措施

2010-06-07

ce lls li nk故障报警,L i ne Ov er V o ltage F au lt故障报

警,IOC故障报警,Excessive D r i ve l osses故障报警,

Input One Cy cle故障报警

更换I/O板,升级系统软件从4.1.0到5.0.0

2010-06-14B2cap sha re故障用户更换B2CCB后投运正常

2010-06-14C4cap share故障报警,O utput G round F ault故障报

警,C3DC Bus Low W arn i ng故障报警,C5DC Bus

Low W a rning故障报警,Input One Cyc l e故障报警,

Ex cessi v e D r i ve l o sses故障报警,A2DC Bus O ver V o lt

故障报警,A3DC Bus O ver V olt故障报警,A1DC

Bus O ve r V olt故障报警,Input Protec tion F au lt故障报

警,C4L i nk故障报警

检查发现C4功率单元内部放电,整体更换C4功率

单元

2010-08-18变频器A2O ver T emp W arn i ng报警更换A2CCB板

5 变频器故障分析

针对变频器投运后出现的一系列问题,技术人员对变频器进行了彻底检查,给出了故障分析和具体处理策略,以下是一些故障处理情况的归纳:

5.1 单元超温报警

投运以来故障率最高的!单元超温报警∀现象引起了大家的高度重视,技术人员首先分析了出现超温报警的可能原因,诸如#温度传感器检测不准确;∃应答给M B板的信号状态位错误;%环境温度偏高且散热不畅。然后一一排除可能性。单元温度报警可以复位,因此可以排除原因#所述温度传感器检测不准确的可能。又因为现场冷却风机运转正常,进风量合适,室内气温大概15&左右,符合运行要求,可以排除原因%。为了保证变频器能正常运行,最后决定更换经厂家检测合格的单元控制板。5.2 I O C故障报文

针对变频器出现I O C故障报文,厂家售后服务人员提出可能的原因有:#负载波动大且电流突变超过1.5倍额定电流;∃输出电流检测回路接线松动;%I/O板功能失效;∋变频器控制系统受到干扰。经现场检查后,发现引风机用工频运行时负载平稳,无大电流波动现象,因此可以排除原因#所述负载波动的可能性。针对原因∃所述内容,大家对现场仔细检查后确认检测回路接线无松动,因此也可以排除。针对原因%所述内容,目前不能肯定,因为目测I/O板,无烧毁现象,但是由于检测回路元件较多,不排除某一元件特性存在早期失效现象。针对原因∋所述内容,技术人员通过现场实验后发现变频器4~20MA信号有受干扰现象,增加输出隔离器后正常。说明变频器控制回路受外界干扰影响较大。因此采取的办法是更换I/O板,更换底板插槽。

5.3 直流母线过电压故障

针对直流母线过电压(DC Bus Over V olt)故障,技术人员共同商讨后,提出故障发生的可能原因:#单元控制板检测回路故障;∃信号调制板故障;%I/ O板数据错误,导致实际输出电压超限。经现场检查后,发现目视单元控制板及插头正常,并且启动正常,因此证明不是检测回路有问题,根据B1、B4、B3功率单元同一时间段报出同一故障的现象,原因#所述检测回路故障可以排除。

根据事件记录,每次出现单元过压故障都是在变频器故障复位后重新启动,在电机上加励磁电压之后出现。这就表示单元直流母线过电压与这一时间加在电机上的励磁电压有关。检查SOP程序发现,当变频器发生I O C故障时,程序将在故障复位0. 5s后自动启动变频器。而此时电机正处于再生感应反电动势状态,一般情况下电机再生感应反电动势将在2s左右迅速衰减到0V。若电机在自由停机2s 内启动,将有可能出现加到定子上的励磁电压与再生感应反电动势波形叠加,造成定子上的实际电压过大。若电机实际电压过大,则此电压将进入单元直流母线,会造成单元直流母线过电压故障。由于2s后重新启机易引起供风量不足,供风量不足会导致脱硫系统跳闸,而0.5s重新启机又出现单元过压

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张 瑜等:600MW超临界机组引风机变频器的故障分析及处理