高压变频技术在电力行业内可靠性应用

高压变频技术在电力行业内可靠性应用

发表时间：2019-05-16T15:33:53.490Z 来源：《电力设备》2018年第33期作者：向德求

[导读] 摘要：在现代社会不断发展的过程中，必须要加大环保的重视力度，不断提高相关政策。

（广州智光储能科技有限公司广东省 510760）

摘要：在现代社会不断发展的过程中，必须要加大环保的重视力度，不断提高相关政策。因此，电气企业对于节能降耗等相关工作已经越发重视，高压变频技术也被广泛的应用在了节能降耗工作之上。但由于电力企业自身所具有的重要性，对于节能降耗技术实施的过程中，如何保持电力设备能够较为稳定的运行，并且电力系统相关系数也在安全范围之内，就成为了当前电力企业所必须要面度的问题。

关键词：高压变频技术；电力工业；可靠性

引言

在日常电力工作中，高压变频技术节约了用电量，大大促进了电力生产效率，推进了电力的发展。在高压变频技术广泛应用与电力生产的过程中，也会出现一些不完善的地方。总体来说高压变频技术有待于探索和提高，希望在不久的将来高压变频技术能使我国的电力发展达到一个新的高峰。

1高压变频应用中需注意的问题

1.1变频器选址

出于设备运行稳定和安全考虑，高压变频器需要布置在安装有防尘、密闭装置的房间内，房间需有足够的高度和换热空间，同时由于密闭空间热效应，出于安全考虑，多台高压电机变频器应分布在不同的独立空间内，同一空间内布置的高压变频器建议不超过6台，且变频器所在位置应尽量靠近变频电机，电缆敷设距离尽量小于200m，以减少电机的谐波干扰和电流波形衰减。

1.2变频器通风及制冷

高压变频器选用的功率元器件都是半导体器件，使用时的温度限制很严格，过温的情况下很容易损坏元器件，因此使用环境要求充分考虑通风和降温措施，采用室外循环通风时尤其要考虑进风通道的设计。在使用过程中，维护好通风和降温设备是保证变频器正常工作的一项重要工作。

2高压变频设备类型及可靠性对比

2.1交-交变频器：

采用晶闸管实现无直流环节直接交流变换。当电压超过3kV时，晶闸管必须串联使用。缺点是低速时功率因数低、最大转速低、网侧谐波大、器件串联存在均压隐患等。主要用于轧钢厂、船舶主传动等低速设备。

2.2功率器件串联直接高压二电平电压源型高压变频器：

通过功率器件直接串联实现高压输出。缺点是器件串联存在均压问题带来的隐患、输入输出谐波大、dv/dt大等，对电网和电机运行不利。

2.3电流源型高压变频器：

采用电感作中间直流环节。对于6kV及更高电压应用，SGCT同样必须串联。缺点是低速时功率因数低，输入输出谐波大，对电网和电机运行不利。

2.4中性点钳位三电平电压源高压变频器：

相比二电平变频器，在输入输出谐波及dv/dt等方面有较大改善，但仍需要通过输入输出滤波器进一步改善，否则不能用于电机改造项目。

2.5单元串联多电平电压源型：

采用低压变频单元移相串联实现高压输出，输入输出谐波非常小，对电机、电缆无任何特殊要求。在输入输出谐波方面有明显优势，功率因数高，dv/dt小，不必增加输入输出滤波器和功率因数改善装置，适用于风机变频驱动。

单元串联多电平方式的高压变频设备因其性能优越及优异的可靠性，发展快速并得到电力行业的普遍认可。当前国内的单元串联多电平高压变频技术从控制方式的实现形式上来说主要有两种：采用智能化单元的多处理器方式和集中控制的单处理器方式。

第一，多处理器方式的变频器，每个功率单元均为智能化单元，单元拥有自己的处理器，实现单元中的逆变控制、单元中各种状态量的检测和保护、接收外部指令和输出状态等任务。主控制器中的处理器主要完成和用户的人机接口以及协调所有功率单元的一致工作。整套装置为多处理器共同工作，功能模块化，容错能力强，技术先进，可靠性高。

第二，单处理器方式的变频器，此种变频器中主控制器实现并协调所有单元的逆变工作，完成与其它系统的接口，工作量大，对单元来说仅仅作为主控制器的执行机构，容错能力差，单元的测量和保护动作较慢。目前，这两种方式的高压变频设备在国内均有厂家推出产品，应用的情况也不错。采用智能化单元的厂家实现了单元的主动投切和单元在线更换功能，进一步提高了系统连续可靠运行的能力。 3高压变频控制方式及对比

电力企业的电力生产设备在进行高压变频改造之后，可以利用多种多样的方式来对其进行调节和控制，但是在实际应用的过程中，最为重要的一个问题便是当变频电机出现故障之后，如果节能系统以及挡板在不降低任何负荷的情况下，要对其电压进行调节，保证锅炉以及机组运行的状态，同时，还要保证电机自身的工频以及变频能够实现无干扰切换。按照电力企业自身的实际需求，依据现场的实际情况，可以采取一定方式来进行控制。

3.1手动旁路方式

通常情况下，电力生产设备中，涉及到机组负荷的高压电机都是两台一起并联运行，在这一过程中可以利用变频器一对一的方式，也就是每台高压电机都配置一台变频器来进行驱动。同时，在每一台变频器的旁边都要配置一个刀闸柜，当变频器出现某些故障的时候，便能够通过立即切断刀闸的方式来转换到工频进行运行。切换过程中，机组需要降负荷，并联跳对应侧电机，对应侧挡板或风门要同时快速关闭。此方案中的弊端为，当其中任意一台高压变频故障时，机组需要短时降一半负荷。

3.2自动旁路方式（真空接触器型）

每台高压变频配有自动旁路柜，当变频出现故障时，自动转入工频运行，同时节流系统配合动作，保证流量基本维持不变。当变频故

障后，变频可退出系统完成检修，变频检修完毕后，利用变频飞车启动功能，自动同步无扰动将电机由工频牵人变频运行。可靠保证机组的安全稳定运行。此方案中的弊端为，旁路系统中采用真空接触和隔离刀闸方式，由于真空接触器分断能力低于真空断路器，其稳定性相对较低故存在一定的安全隐患。

4高压变频技术实施范围及对象

一般来说，对采用节流调节方式设备进行高压变频改造，风机的节能效果比泵类设备的节能效果好，这主要是因为风机基本上是无静压系统，流量基本上和转速成比例，因此功率就是和流量的三次方成比例这种关系；泵类系统静压较高，不适用流量和转速成比例的原则，在低转速的情况下，流量为零，功率的计算应为流量乘以压力，而不能使用功率和流量的三次方成比例的关系。根据高压变频在国内的使用情况来看，进行凝结水泵高压变频改造的情况最多，这主要是因为凝结水泵的运行可靠性要求较低，短时停止运行不会影响整个机组的正常运行，同时凝结水泵一般为一开一备或两开一备，即使变频故障需要停机维修也不会对机组运行造成大的影响。 5高压变频技术在未来的发展趋势

高压变频技术的发展趋势将会分为两部分，前一部分主要处理电流大高压强的问题，后一部分则是解决控制软件与硬件的问题。因此，高压变频技术在未来将会从这两个方向发展，致力于全方位合理有效的控制高压变频技术。

结束语

高压变频技术作为节能降耗的有效手段已经日益被各电力企业所认可，而随着电力体制改革和节能降耗工作的不断深入，降低发电成本，提高设备运行的可靠性成为各电力企业提高市场竞争力的主要手段。这其中可靠性显得尤为重要，没有可靠性就不能保证降低能耗与成本，更谈不上创造效益，通过本文论述和分析可以明确通过在总体设计、选型、策划及实施过程中充分考虑到各类制约及限制因素，由各个环节入手，采取切实有效的措施，高压变频技术的可靠性完全可以得到最大化的提高与保障，从而充分满足各电力企业的使用要求与目的。

参考文献：

[1]周凌.高压变频技术在电力行业内可靠性应用[J].华北电力技术.2018（04）

[2]刘一福，周冬生，李必伟.发电厂应用高压变频节能改造的若干问题[J].电力设备.2017（09）

[3]赵钢，吴思.高压变频技术在电力行业内可靠性应用[J].黑龙江科技信息.2017（29）