摘要：本文从低电压产生原因开始，讨论变频器低电压穿越能力，研究变频器低电压穿越能力测试技术、改造方法。测试结果表明，改造方案使变频器达到了预期的低电压穿越能力。

    火力发电厂配置了大量辅机。这些辅机常处于低负荷和变负荷运行状态，对其加装变频调速系统，可有效提高节能效益，实现无极调速，提高功率因数，降低启动电流等。然而，给煤机、给粉机等低压辅机由于负载较重，且不具备自动工频切换旁路，因此在发生低电压穿越即电压短时跌落时，变频器会闭锁停机，导致给煤机、给粉机等辅机停机，进而引发电厂锅炉停炉、机组停机事故。为此，需对变频器低电压穿越问题原因、测试、改造等进行研究。

    1 变频器低电压穿越问题原因
    变频器低电压穿越时闭锁停机，引起锅炉停炉、机组停机事件，既有外部原因，也有内部原因。外部原因可归纳为：临近线路发生单相接地或两相接地，若主保护未动作而依靠后备保护动作切除故障，或重合闸于永久性故障再次跳闸；备自投切换时间过长；系统发生振荡时，振荡中心落在发电机机端或升压变范围内，导致机端电压周期性严重下降；厂用系统过载，如大容量负载电机启动；电网侧电压波动、负荷不平衡、雷击、电压切换等。内部原因与变频器自身保护有关。变频器内一般设置有无延时的低电压保护，动作于瞬停或跳闸。低电压保护定值一般为65％或80%，且固化在板卡内，用户不能设置。变频器设置低电压保护有两方面原因：一是当电源电压下降时，变频器输出电压下降，可能引起变频器逆变元件过流，同时电机的转矩不足，发热增加；二是电压降低将导致变频器控制电路停止向驱动电路输出信号，驱动电路停止工作。
    对于未经变频改造的给煤机，根据DL 5153-2014《火力发电厂厂用电设计技术规定》，I类电机（如给煤机、给粉机）均应装设9～10s、的低电压保护，动作于断路器跳闸，其定值为额定电压40％～45%，即未经变频改造的I类电机在发生电压暂降时，其低电压保护并不会动作，因而其已具备一定的低电压穿越能力。但是，对于经变频改造的给煤机、给粉机，变频器为保护本身逆变元件和驱动回路停止工作，最终导致变频器闭锁停机及更为严重的锅炉停炉、机组停机，这是由变频器设计时未考虑低电压穿越能力造成的。
    从本质上来说，火电机组重要辅机变频器低电压穿越引起跳机事件，是由重要辅机保护（变频器低电压保护）先于主机保护（全炉灭火保护MFT）动作引起的，不满足DL/T 1309-2013《大型发电机组涉网保护技术规范》针对重要辅机保护的规定，“电网发生事故引起发电厂高压母线电压、频率等异常时，电厂重要辅机保护不应先于主机保护动作”。为此，需针对变频器开展低电压穿越能力测试、改造及改造后验收工作。

    2 变频器低电压穿越能力测试方案
    测试方案如下：将电压暂降发生仪串接于380V厂用母线与变频器交流输入电压之间，模拟380V厂用母线电压暂降过程，记录变频器交流输入电压、变频器交流输出电压、变频器直流母线电压，并以此判断变频器及被试辅机的工作情况。
    电压暂降发生仪可模拟380V厂用母线电压暂降，并可在设定的电压暂降持续时间到达后重新恢复电压。为验证变频器低电压穿越能力，对技术规范中3种不同工况进行测试：电压暂降至额定值20％并持续0. 5s后恢复；电压暂降至额定值60％并持续5s后恢复；电压暂降至额定值90％并持续60s后恢复。
    需要注意的是，被试辅机的负载情况直接影响测试结果，在有条件的情况下，应创造条件模拟电厂实际运行时给煤机、给粉机等的带载情况。然而，该试验一般在停机期间开展，若给煤机实际给煤（或给粉机实际给粉），则会给磨煤机、炉膛等其它设备检修带来不利，并造成煤粉浪费和清理不便。为此，目前变频器低电压穿越能力测试一般采用空载测试，即给煤机、给粉机变频器仅带电机空转或仅带皮带进行测试。
    在测试时，对于控制回路电源取自交流母线的情况，应将电压暂降发生仪串接于动力回路和控制回路上，以确保控制回路也在测试范围内。若变频器控制回路电源取自厂用UPS或变频器自身直流母线段，则不需测试控制回路低电压穿越能力。

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