浅谈高压电机采用变频装置调速的接线方法

　　摘要：本文介绍了火电厂高压电动机采用变频装置调速经常使用几种接线方式，详细分析了自动、手动旁路方式的特点及应注意的问题，为火电厂高压电动机采用变频装置调速时选择接线方式提供参考。
　　关键词：高压变频装置，自动旁路，手动旁路
　　1.前言
　　随着国家电力企业的迅速发展，300M、600MW机组将成为火电厂主流机组。积极探索机组的技术改造，降低发电成本，提高生产效率，提高大型机组的安全经济运行指标，将有着巨大意义。厂用电率是火电厂的一项重要经济指标，火电厂的厂用电约占装机容量的5~10%,其中70~80%为泵与风机所消耗。为保证主机的安全运行，
　　火电厂辅机均留有一定的安全裕量，在主机100%额定负荷下，辅机只占80%的负荷，有些甚至更低，而机组大部分时间并非工作在满负荷状态，这就造成了严重浪费。交流变频调速技术经过十余年的发展，目前已非常成熟可靠，在各行业得以广泛地应用。从单台设备到分布式集中控制，可灵活地实现各种控制功能，尤其用在风机、泵类负载上有着显著的节能效果。火电厂应用变频调速在欧美国家已非常普遍，国内300MW,600MW机组的送、引风机、一次风机、给水泵、循环水泵、凝结水泵、灰浆泵等大功率电动机均取得成功应用。
　　2.几种电气接线方式简述。
　　2.1一拖一接线方式
　　每台变频装置与一台电机连接，控制一台电机的运行被称为一拖一方式。变频一拖一接线方式适用于火电厂额定功率较大的电机，如2台50%容量同时运行的一次风机、送、引风机等高压电机，每台
　　电机配一套高压变频装置。本方式不适用于火电厂两台100%容量一工一备运行的电机，如凝结水泵等，因为如果两台电机均配置一台变频装置及相关回路，正常一工一备运行，变频装置设备闲置投资浪费。如果仅一台电机配置一台变频装置及相关回路，这样装设变频装置的电机总在工作，另一台仅工频运行的电机经常停歇可能出现锈蚀情况，一旦变频装置及变频运行的泵有问题，备用泵无法起动机组将被迫停机，影响机组安全运行。
　　2.2一拖二接线方式：
　　一台变频装置与两台电机连接，正常可以控制一台电机的运行，或同时控制两台电机的运行。本方式适用于火电厂额定功率较大的电机，一工一备运行工况，变频装置容量按控制一台电机的运行选择。如火电厂两台100%容量一工一备运行的凝结水泵，两台电机（一
　　工一备）共用一台变频装置能节约一台变频装置费用。当两台电机功率较小时且正常同时运行时，变频装置容量按同时控制两台电机的
　　运行选择，比每台电机各配一套变频装置的方案投资少，可以节省布置空间，便于现场安装。
　　2.3旁路接线方式
　　发电厂高压电机与机组的稳定安全运行有着密切的关系，为了稳定运行考虑，一般都选用工频旁路系统，因此按旁路系统投入方式又分为一拖一自动旁路方式和一拖一手动旁路方式；一拖二自动旁路方式和一拖二手动旁路方式。
　　3自动、手动旁路接线方式定义及应注意的问题具备变频方式与工频方式互相平稳（无冲击）自动切换的功能，亦即一旦变频装置出现严重故障时，应能马上断开进、出线开关，将变频装置隔离，并自动平稳地将电动机切换至工频方式维持其正常运行；反之，变频装置故障处理好或检修完毕后，亦能通过控制指令将电动机从工频运行状态瞬间平稳地自动切换至变频运行状态。
　　3.2选用一拖一、一拖二自动旁路的方式应注意的问题：
　　（1）旁路切换开关的选择：选用真空断路器还是真空接触器，应
　　根据电机的容量及设备布置、投资等因素考虑。
　　（2）当变频装置故障发生后自动切换至工频运行，应避免转至工
　　频运行时对电机的冲击。
　　（3）当电机变频运行故障时，自动向工频旁路转换，如果是由于
　　电机及其负载的故障引起变频装置停机，再次旁路，有可能使故障扩
　　大；例如变频装置过流时，如果变频装置自身无法判断是自身问题还是电机出现异常故障时，变频装置自动切换至工频，会加剧电动机的故障，并有使故障扩大化的危险。在具体的应用中，应充分考虑“自动旁路切换功能”的利弊，最好变频装置控制系统具有判别自身故障和负载故障的能力。
　　（4）如果自动切换到工频旁路，电机转速突然升高，炉膛负压、风量等参数会发生突变，控制系统应注意工艺风门或阀门的联动调节。
　　3.3手动旁路方式定义
　　变频方式与工频方式切换需要人工现场操作，亦即一旦变频装置出现严重故障时，能马上断开进线开关，运行人员现场检查和处理，确认不是由于电机及其负载的故障引起变频装置停机后将变频装置隔离，手动将电动机切换至工频方式运行；反之，变频装置故障处理好或检修完毕后，手动将电动机从工频运行状态切换至变频运行状态。
　　3.4选用一拖一、一拖二手动旁路的方式应注意的问题：
　　（1）变频装置故障后通过对高压隔离开关的手工操作即可将电
　　机转为工频运行，经济性、可靠性都非常高。此外，相对于自动旁路方案，手动切换方案一次和二次回路均非常简单，检修维护方便，但电机需短时停电。
　　（2）如果大型发电机组的引、送风机，一次风机等重要锅炉辅机
　　为两侧配置，单侧辅机跳机后，锅炉仍可维持燃烧，短时间内不存在停炉的风险，此时可选择手动旁路切换。如果现场工况要求单台辅机不能停此时不能选择手动旁路切换。
　　4火电厂高压电机采用变频装置应注意其他的问题
　　（1）变频装置的故障应靠变频装置自身的检测保护系统完成。变
　　频装置应构成整套系统完整的保护功能，整套系统完整的保护功能
　　包括电动机保护(过载、过流、过电压、欠电压、断相、短路等)、变频装置保护、隔离变保护、变频装置输出至电动机连接电机的接地和短路保护。
　　（2）按DL/T5153-2002火电厂厂用电设计技术规定要求：2MW
　　及以上的电动机应装设纵联差动保护。现国内无中压保护厂家能提
　　供变频运行方式下的电动机差动保护。高压开关柜内配置电动机保护装置及变压器保护装置。工频运行时投入电动机保护装置，变频运
　　行时投入变压器保护装置，工频旁路切换，注意开关柜内保护装置的投换问题，应注意变频运行时将工频差动保护退出，以免保护误动。
　　（3）当变频装置发生故障发出跳闸信号时，断路器应可靠动作跳
　　闸。然而，普通断路器高压开关柜内部出现控制回路断线或直流控制电源消失的情况，变频装置恰好出现故障（要求断路器跳闸）时，跳闸线圈已失电，断路器拒绝动作，因而造成变频装置内部的功率器件损坏。所以在设计中选择带有欠压脱扣线圈的断路器，一旦出现控制回路断线或控制电源消失的情况，断路器首先自动跳闸，以保护变频装置的电机安全。
　　5、结束语
　　以上对火电厂工程设计过程中遇到的高压电机采用变频调速的几种典型接线进行了分析，并对各种接线应注意的问题提出建议，对于如何选择手动、自动旁路切换方案，应按照现场实际的情况进行选择。