摘要：本文介紹了火電廠高壓電動(dòng)機(jī)采用變頻裝置調(diào)速經(jīng)常使用幾種接線方式，詳細(xì)分析了自動(dòng)、手動(dòng)旁路方式的特點(diǎn)及應(yīng)注意的問(wèn)題，為火電廠高壓電動(dòng)機(jī)采用變頻裝置調(diào)速時(shí)選擇接線方式提供參考。
　　關(guān)鍵詞：高壓變頻裝置，自動(dòng)旁路，手動(dòng)旁路
　　1.前言
　　隨著國(guó)家電力企業(yè)的迅速發(fā)展，300M、600MW機(jī)組將成為火電廠主流機(jī)組。積極探索機(jī)組的技術(shù)改造，降低發(fā)電成本，提高生產(chǎn)效率，提高大型機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)，將有著巨大意義。廠用電率是火電廠的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，火電廠的廠用電約占裝機(jī)容量的5~10%,其中70~80%為泵與風(fēng)機(jī)所消耗。為保證主機(jī)的安全運(yùn)行，
　　火電廠輔機(jī)均留有一定的安全裕量，在主機(jī)100%額定負(fù)荷下，輔機(jī)只占80%的負(fù)荷，有些甚至更低，而機(jī)組大部分時(shí)間并非工作在滿負(fù)荷狀態(tài)，這就造成了嚴(yán)重浪費(fèi)。交流變頻調(diào)速技術(shù)經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，目前已非常成熟可靠，在各行業(yè)得以廣泛地應(yīng)用。從單臺(tái)設(shè)備到分布式集中控制，可靈活地實(shí)現(xiàn)各種控制功能，尤其用在風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載上有著顯著的節(jié)能效果。火電廠應(yīng)用變頻調(diào)速在歐美國(guó)家已非常普遍，國(guó)內(nèi)300MW,600MW機(jī)組的送、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、灰漿泵等大功率電動(dòng)機(jī)均取得成功應(yīng)用。
　　2.幾種電氣接線方式簡(jiǎn)述。
　　2.1一拖一接線方式
　　每臺(tái)變頻裝置與一臺(tái)電機(jī)連接，控制一臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行被稱為一拖一方式。變頻一拖一接線方式適用于火電廠額定功率較大的電機(jī)，如2臺(tái)50%容量同時(shí)運(yùn)行的一次風(fēng)機(jī)、送、引風(fēng)機(jī)等高壓電機(jī)，每臺(tái)
　　電機(jī)配一套高壓變頻裝置。本方式不適用于火電廠兩臺(tái)100%容量一工一備運(yùn)行的電機(jī)，如凝結(jié)水泵等，因?yàn)槿绻麅膳_(tái)電機(jī)均配置一臺(tái)變頻裝置及相關(guān)回路，正常一工一備運(yùn)行，變頻裝置設(shè)備閑置投資浪費(fèi)。如果僅一臺(tái)電機(jī)配置一臺(tái)變頻裝置及相關(guān)回路，這樣裝設(shè)變頻裝置的電機(jī)總在工作，另一臺(tái)僅工頻運(yùn)行的電機(jī)經(jīng)常停歇可能出現(xiàn)銹蝕情況，一旦變頻裝置及變頻運(yùn)行的泵有問(wèn)題，備用泵無(wú)法起動(dòng)機(jī)組將被迫停機(jī)，影響機(jī)組安全運(yùn)行。
　　2.2一拖二接線方式：
　　一臺(tái)變頻裝置與兩臺(tái)電機(jī)連接，正常可以控制一臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行，或同時(shí)控制兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行。本方式適用于火電廠額定功率較大的電機(jī)，一工一備運(yùn)行工況，變頻裝置容量按控制一臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行選擇。如火電廠兩臺(tái)100%容量一工一備運(yùn)行的凝結(jié)水泵，兩臺(tái)電機(jī)（一
　　工一備）共用一臺(tái)變頻裝置能節(jié)約一臺(tái)變頻裝置費(fèi)用。當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)功率較小時(shí)且正常同時(shí)運(yùn)行時(shí)，變頻裝置容量按同時(shí)控制兩臺(tái)電機(jī)的
　　運(yùn)行選擇，比每臺(tái)電機(jī)各配一套變頻裝置的方案投資少，可以節(jié)省布置空間，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝。
　　2.3旁路接線方式
　　發(fā)電廠高壓電機(jī)與機(jī)組的穩(wěn)定安全運(yùn)行有著密切的關(guān)系，為了穩(wěn)定運(yùn)行考慮，一般都選用工頻旁路系統(tǒng)，因此按旁路系統(tǒng)投入方式又分為一拖一自動(dòng)旁路方式和一拖一手動(dòng)旁路方式；一拖二自動(dòng)旁路方式和一拖二手動(dòng)旁路方式。
　　3自動(dòng)、手動(dòng)旁路接線方式定義及應(yīng)注意的問(wèn)題具備變頻方式與工頻方式互相平穩(wěn)（無(wú)沖擊）自動(dòng)切換的功能，亦即一旦變頻裝置出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，應(yīng)能馬上斷開(kāi)進(jìn)、出線開(kāi)關(guān)，將變頻裝置隔離，并自動(dòng)平穩(wěn)地將電動(dòng)機(jī)切換至工頻方式維持其正常運(yùn)行；反之，變頻裝置故障處理好或檢修完畢后，亦能通過(guò)控制指令將電動(dòng)機(jī)從工頻運(yùn)行狀態(tài)瞬間平穩(wěn)地自動(dòng)切換至變頻運(yùn)行狀態(tài)。
　　3.2選用一拖一、一拖二自動(dòng)旁路的方式應(yīng)注意的問(wèn)題：
　　（1）旁路切換開(kāi)關(guān)的選擇：選用真空斷路器還是真空接觸器，應(yīng)
　　根據(jù)電機(jī)的容量及設(shè)備布置、投資等因素考慮。
　　（2）當(dāng)變頻裝置故障發(fā)生后自動(dòng)切換至工頻運(yùn)行，應(yīng)避免轉(zhuǎn)至工
　　頻運(yùn)行時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊。
　　（3）當(dāng)電機(jī)變頻運(yùn)行故障時(shí)，自動(dòng)向工頻旁路轉(zhuǎn)換，如果是由于
　　電機(jī)及其負(fù)載的故障引起變頻裝置停機(jī)，再次旁路，有可能使故障擴(kuò)
　　大；例如變頻裝置過(guò)流時(shí)，如果變頻裝置自身無(wú)法判斷是自身問(wèn)題還是電機(jī)出現(xiàn)異常故障時(shí)，變頻裝置自動(dòng)切換至工頻，會(huì)加劇電動(dòng)機(jī)的故障，并有使故障擴(kuò)大化的危險(xiǎn)。在具體的應(yīng)用中，應(yīng)充分考慮“自動(dòng)旁路切換功能”的利弊，最好變頻裝置控制系統(tǒng)具有判別自身故障和負(fù)載故障的能力。
　　（4）如果自動(dòng)切換到工頻旁路，電機(jī)轉(zhuǎn)速突然升高，爐膛負(fù)壓、風(fēng)量等參數(shù)會(huì)發(fā)生突變，控制系統(tǒng)應(yīng)注意工藝風(fēng)門或閥門的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)。
　　3.3手動(dòng)旁路方式定義
　　變頻方式與工頻方式切換需要人工現(xiàn)場(chǎng)操作，亦即一旦變頻裝置出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，能馬上斷開(kāi)進(jìn)線開(kāi)關(guān)，運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)檢查和處理，確認(rèn)不是由于電機(jī)及其負(fù)載的故障引起變頻裝置停機(jī)后將變頻裝置隔離，手動(dòng)將電動(dòng)機(jī)切換至工頻方式運(yùn)行；反之，變頻裝置故障處理好或檢修完畢后，手動(dòng)將電動(dòng)機(jī)從工頻運(yùn)行狀態(tài)切換至變頻運(yùn)行狀態(tài)。
　　3.4選用一拖一、一拖二手動(dòng)旁路的方式應(yīng)注意的問(wèn)題：
　　（1）變頻裝置故障后通過(guò)對(duì)高壓隔離開(kāi)關(guān)的手工操作即可將電
　　機(jī)轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)性、可靠性都非常高。此外，相對(duì)于自動(dòng)旁路方案，手動(dòng)切換方案一次和二次回路均非常簡(jiǎn)單，檢修維護(hù)方便，但電機(jī)需短時(shí)停電。
　　（2）如果大型發(fā)電機(jī)組的引、送風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)機(jī)等重要鍋爐輔機(jī)
　　為兩側(cè)配置，單側(cè)輔機(jī)跳機(jī)后，鍋爐仍可維持燃燒，短時(shí)間內(nèi)不存在停爐的風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)可選擇手動(dòng)旁路切換。如果現(xiàn)場(chǎng)工況要求單臺(tái)輔機(jī)不能停此時(shí)不能選擇手動(dòng)旁路切換。
　　4火電廠高壓電機(jī)采用變頻裝置應(yīng)注意其他的問(wèn)題
　　（1）變頻裝置的故障應(yīng)靠變頻裝置自身的檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)完成。變
　　頻裝置應(yīng)構(gòu)成整套系統(tǒng)完整的保護(hù)功能，整套系統(tǒng)完整的保護(hù)功能
　　包括電動(dòng)機(jī)保護(hù)(過(guò)載、過(guò)流、過(guò)電壓、欠電壓、斷相、短路等)、變頻裝置保護(hù)、隔離變保護(hù)、變頻裝置輸出至電動(dòng)機(jī)連接電機(jī)的接地和短路保護(hù)。
　　（2）按DL/T5153-2002火電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定要求：2MW
　　及以上的電動(dòng)機(jī)應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。現(xiàn)國(guó)內(nèi)無(wú)中壓保護(hù)廠家能提
　　供變頻運(yùn)行方式下的電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)。高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)配置電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置及變壓器保護(hù)裝置。工頻運(yùn)行時(shí)投入電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，變頻運(yùn)
　　行時(shí)投入變壓器保護(hù)裝置，工頻旁路切換，注意開(kāi)關(guān)柜內(nèi)保護(hù)裝置的投換問(wèn)題，應(yīng)注意變頻運(yùn)行時(shí)將工頻差動(dòng)保護(hù)退出，以免保護(hù)誤動(dòng)。
　　（3）當(dāng)變頻裝置發(fā)生故障發(fā)出跳閘信號(hào)時(shí)，斷路器應(yīng)可靠動(dòng)作跳
　　閘。然而，普通斷路器高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)控制回路斷線或直流控制電源消失的情況，變頻裝置恰好出現(xiàn)故障（要求斷路器跳閘）時(shí)，跳閘線圈已失電，斷路器拒絕動(dòng)作，因而造成變頻裝置內(nèi)部的功率器件損壞。所以在設(shè)計(jì)中選擇帶有欠壓脫扣線圈的斷路器，一旦出現(xiàn)控制回路斷線或控制電源消失的情況，斷路器首先自動(dòng)跳閘，以保護(hù)變頻裝置的電機(jī)安全。
　　5、結(jié)束語(yǔ)
　　以上對(duì)火電廠工程設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的高壓電機(jī)采用變頻調(diào)速的幾種典型接線進(jìn)行了分析，并對(duì)各種接線應(yīng)注意的問(wèn)題提出建議，對(duì)于如何選擇手動(dòng)、自動(dòng)旁路切換方案，應(yīng)按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的情況進(jìn)行選擇。