保证一拖一变频运行方式可靠性分析

摘 要：现如今一拖一变频器在电厂中的应用越来越广泛，考虑电厂的生产工艺对设备运行方式可靠性的要求非常高，与此同时设备一定存在老化情况以及在运行过程中存在不利因素，这些都可能导致变频器故障造成电机停运，所以我们细致分析了一拖一变频运行方式存在的问题，最终找出了解决问题的有效方案是增配工频旁路柜，从而能彻底消除隐患，保证电机运行可靠性达到100%。该文以我厂引风机一拖一变频器加装手动工频旁路柜为例进行阐述，着重介绍此项技术方案和采用这种新技术的具体防范措施。

关键词：一拖一变频器 工频旁路 闭锁保护

中图分类号：TD45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-01

变频调节技术是在管道特性不变的条件下，通过改变转速而改变特性曲线来进行调节，其优点就是节能。因此，采用变频器能够大大降低火电厂厂用电率，实现节能降耗，对此人们是毫不怀疑的，但变频器特别是高压大功率变频器在应用中可靠性至关重要，没有变频器的运行可靠性就无法实现节能降耗，甚至能够产生更大的经济损失，因此在应用高压变频运行新技术方面还应为保证变频器可靠运行采取一些改进措施。该文主要对一拖一这种常见的变频运行方式进行深入研究，从而使此种运行方式存在的缺陷可能引起的恶性事故得到彻底解决。

1 一拖一变频器运行方式存在的问题

电厂主要用电设备如送风机、引风机等电机因运行方式都是连续不间断的，随着负荷的变化要经常进行调整的，其调节频率是频繁的，因此为了能够达到调速节能的优势，一般采用一拖一变频运行方式，此种运行方式的优点是接线简单，投资少，易于实现。缺点是万一变频器故障就会造成电机停运。这些故障极易体现在变频器的主回路、控制回路、冷却系统等主要组成部分上，若故障发生，后果不堪设想。

我厂目前在引风机上使用的变频调速技术就是此种运行方式，#1-3炉的引风机一拖一变频器共6台，节能减排效果显著。但这六台变频器自1999年投产至今，设备老化程度严重，而且变频器在运行过程中存在如电磁干扰、元器件质量、环境温度和人员维护水平等不利因素影响，曾多次发生因变频器故障停止引风机运行，造成锅炉甩负荷，严重时达到停炉这一恶性事故的发生，极大地影响让乘地区居民供热采暖。经过多年的运行发现，要保持锅炉机组出力稳定，引风机则必须保持稳定，以上所分析的因素可能会导致变频器长期故障，严重影响机组安全稳定运行。经过系统研究，我们得出有效的解决方案是对引风机加装工频旁路。

2 工频旁路技术分析

高压变频器设置工频旁路一般有两种方式，一种是手动旁路，采用旁路手动刀开关结构，在变频器故障退出或检修时，手动断开输入/输出侧刀开关，再手动合旁路侧刀开关。另一种是自动旁路，采用旁路开关或接触器结构，变频、工频切换时既可以手动进行，又可以自动进行。

（1）一拖一手动工频旁路方案，优点是万一变频器故障则可切换到旁路运行，投资较少，容易实现。但缺点是必须降低锅炉出力，暂时停止风机运行进切换，切换后再工频启动风机运行。

（2）一拖一自动工频旁路方案优点是可以在运行中进行变频与工频的互切，可靠性较高，完全适应风机各类运行方式需要。缺点是设备投资高。

考虑设备综合因素及投资情况，在锅炉引风机上引用第一种方案即一拖一变频器加装手动工频旁路电源技术能够满足安全生产需求，可以进行现场应用。为此于2011年夏季检修期间，分别在宏伟热电厂#1-3炉共计六台引风机上采用一拖一变频器加装手动工频旁路电源技术。

3 采用工频旁路运行新技术的具体防范措施

应用工频旁路技术来保证设备运行可靠性的同时，其防范保护措施也是研究的

重点。

3.1 隔离开关（刀闸）之间的机械操作

闭锁

为了防止出现变频和工频并列运行向变频器输出回路反充电，造成IGBT等元件烧损，研究设计了隔离开关机械闭锁回路。即在变频器两侧一次电缆之间加装三把刀闸，刀闸之间的操作通过程序锁进行闭锁。程序锁的操作顺序为：变频运行方式：3GS刀闸分位 1GS刀闸合位 2GS刀闸合位；工频运行方式：2GS刀闸分位 1GS刀闸分位 3GS刀闸合位；即当选择变频运行时，唯一一把程序钥匙只能从3GS刀闸断开位置拔出，也唯一只能插入1GS刀闸断开位置，钥匙旋至对应操作口后，可以合上1GS刀闸，然后旋出钥匙唯一只能插入2GS刀闸断开位置，合上2GS刀闸，这时就具备变频运行条件。如果选择工频运行，则在高压断路器断开的情况下，首先拉开2GS刀闸，然后拔出钥匙插入1GS拉开刀闸，再拔出钥匙唯一只能插入3GS刀闸断开位置，最后合上3GS刀闸，具备工频运行条件。机械程序锁在完好情况下每次只能操作一把刀闸，保证了工频刀闸和变频刀闸不能同时合闸，确保了引风机的安全运行。

3.2 DCS程控闭锁

一拖一变频器加装手动工频旁路电源技术中无论风机是工频运行还是变频运行，都仅有一台断路器作为电源开关。当机械闭锁失灵或损坏时，为防止运行人员对引风机工、变频的误操作，造成设备损害，还在电源开关的DCS程序中设计了刀闸状态闭锁逻辑回路。

3.3 断路器保护闭锁

一般高压变频器设计都有控制电源失电报警同时联跳断路器的保护回路，满足过去一拖一变频运行方式，但一拖一变频器加装手动工频旁路电源技术应用后，风机运行工频时，必须分开1GS刀闸和2GS刀闸以及变频器控制电源停电后才可进行工频操作，所以变频器此时会给断路器发出跳闸信号，造成断路器无法合闸，风机无法工频运行。经过深入研究设计了隔离开关电气闭锁回路。选取2GS刀闸常开辅助接点作为闭锁条件有两个好处：一方面是当工频运行时2GS刀闸是断开的，这样变频停电时故障信号虽然接通，但2GS辅助接点是断开的，不能造成断路器跳闸，保证了风机工频运行；另一方面选择2GS刀闸常开辅助接点还可以提高变频运行的可靠性，因为2GS刀闸是变频器负荷侧刀闸，其辅助触点会随变频器运行状态而自动变化，减少人为误操作几率。

4 结语

通过对引风机一拖一变频运行方式的技术改进及优化，大大提高了引风机运行的可靠性。改造后的引风机运行更可靠，能够满足电力系统对发电厂高标标准的要求，确保了发电机组长期安全、稳定地运行。从实际运行效果来看，引风机一拖一变频运行方式可靠性从改造前的98%提高到目前的100%，保证锅炉平稳运行。

参考文献

[1] 石秋洁.变频器应用基础[M].机械工业出版社，2012.

[2] 王建.变频器实用技术（三菱）[M].机械工业出版社，2011.