康尚英

（大唐景泰发电厂，甘肃 白银 730408）

0 引言

大容量变频调速装置具有良好的控制特性和显著的节能效果，在火力发电厂重要辅机上得到广泛应用。但是，在变频器的应用过程中，由于其独特的结构和工作原理，给安全可靠的运行带来新的问题。

1 变频器结构和工作原理

1.1 变频器单元的结构

功率单元主要由输入熔断器、三相全桥整流器、滤波电容器组、IGBT逆变桥、直流母线和旁通回路构成［1］。单元结构如图1所示。在模块内部取消了充电部分，而对于电压源式变频器，上电瞬间滤波电容处于短路状态，对系统、单元整流器件、电解电容器均产生较大的冲击电流，这就是变频器不能直接上高压的问题所在。

1.2 独特的外置单元充电回路

具有软充电功能的DHVECTOL-DI变频器有其显著优点：1）避免较大充电电流，解决了高压变频器因合通、分断高压期间产生的操作过电压及涌流，对整流桥、电解电容器的冲击，有效降低了器件的损坏率；2）对系统母线也避免变频上电时变压器励磁涌流与充电电流同时导致进线电流过大，超过原开关工频运行配置的电动机保护速断保护的误动，从而避免更改整定值或保护切换、加装保护装置；3）减少器件，减少故障点。DHVECTOL-DI变频器采用的是集中软充电方式，设计图2所示的外置充电回路。在移相变压器上增设一组380 V辅助绕组，用作充电（高压未合时）和风机供电电源（高压已合时），且在变频器控制中已经考虑到了如果功率单元充电不成功，高压不能自动合闸的逻辑。

图1 变频器单元结构

图2 变频充电回路示意图

2 DHVECTOL-DI系列变频器启动操作中存在的问题

“一拖一”变频调速系统结构示意如图3。变频启动时先将QS1合通，QS2置为变频状态，再由控制室或者DCS发“充电”指令，变频器由图2所示的外接充电电源—充电电阻—变频变压三次—给变频变压器二次的模块充电，充电完成后由变频器自动发出投入高压指令，合QF1开关。虽然DHVECTOL-DI变频器操作手册中对这一程序有严格的规定，但由于误操作或其他原因造成的未充电先合高压开关的事难免发生。由于模块内部没有充电部分，使模块受大电流冲击，导致模块轻则一次熔断器熔断，致使变频模块无法投入运行；重则模块大面积爆炸的严重事故。

图3 变频调速系统结构示意图

大唐景泰发电厂变频启动时由于运行人员误操作，模块未充电直接合高压开关引起两个变频器共89个一次保险同时熔断的严重事故，后经技术人员讨论研究、与厂家、及兄弟单位应用中的技术交流，采取图4所示的硬接线闭锁。即在工频运行情况下允许DCS操作合高压开关；在变频运行情况下闭锁DCS操作合高压开关，只能通过变频模块充电完成后自动去合高压开关。这样有效的防止变频启动中存在的未充电误上高压损坏模块的事故。

图4 高压开关合闸闭锁接线图

3 停电检修或事故处理中存在的问题

外置充电电源给具有低压整机调试功能的DHVECTOL-DI变频器提供了调试便利，可以在高压停电或工频旁通运行情况下对变频器进行调试或排除故障，而一般变频器需用户多次上下高压才能做到，很多现场管理严格的用户对于上下高压有着严格的规定及监督措施，因而造成调试时工作效率低排除故障时间长等问题。但正是因为这一优点，对停电检修一次设备的工作人员带来潜在的危险。一次设备检修人员的工作范围包括变频变压器和变压器一次至开关的电缆。二次工作人员要想带模块整机检查或调试时，由图2充电回路能看出，充电电源经变压器二次给模块充电的同时，变压器一次也将变换出近似6 kV的高压电，假如变频变压器一次的电缆连接未断开时，电缆上也会有高压电。

《电业安全规程》第68条规定“将检修设备停电，必须把各方面的电源完全断开，防止向停电检修设备反充电”。如果一次设备的停电检修安全措施还和工频时一样仅断开6 kV用户开关，此时无法防止通过充电电源突然来电的人身伤害危险。

为保证人身安全，在变频变压器一次至开关的电缆上工作的安全措施中，除按工频检修工作断开6 kV用户开关外，还应断开DHVECTOL-DI变频器装置的外接380 V充电电源，这样才能有效防止一、二次设备交叉作业中出现的经充电电源给检修中一次设备反充电伤及人身的这一隐患。

4 DHVECTOL-DI系列变频器在运行中继电保护范围问题

高压变频装置的使用后，由于变频器输入输出侧的频率发生变化，而6 kV电动机开关的保护是反映工频50 Hz电流模拟量的保护装置，由此带来的应用高压变频后继电保护范围问题不得不重视。

在工频运行情况下，电动机及出线电缆的保护由6 kV电动机开关的保护装置来实现；在变频运行情况下，电动机作为高压变频器的负荷与厂用母线隔离，电动机及出线电缆的保护转由高压变频系统控制器实现［2］；如果一个相间或相地短路发生在变频器输出端口到电动机之间的任何位置，变频器会非常快地检测出电流过载并关断逆变桥，短路电流在几毫秒内被中止。由于这个短暂的短路电流通常由整流回路的滤波电容提供，电源和6 kV电动机开关的保护装置几乎感受不到故障。由此6 kV电动机开关的保护范围发生了变化。变频运行中6 kV电动机开关的保护装置的保护范围为变频变高压侧绕组及进线电缆。

特别是使用了变频器的电动机的差动保护，由于变频器的输入、输出电流的频率和相位上没有必然的联系。如果CT位置不移位，那么差动保护一侧采集的是工频电流，一侧采集的是变频后的电流，两侧连频率都不一致，在某一时刻总会出现差流，差动保护不能正常使用了［3］。所以变频器不应纳入差动保护的范围。

以上保护范围发生变化的问题应引起运行、维护人员的注意。清楚继电保护的保护范围，才能在保护动作跳闸和变频重故障停机时，根据保护的动作情况和变频故障信息正确判断出故障设备，从而采取相应的检查手段，才能快速、有效的消除故障。

5 结束语

高压变频器在发电厂中的应用已逐步推广，运行、维护技术人员在积极采用这一先进节能设备的同时，一定要关注变频应用带来的新的安全问题，使高压变频器在电厂中安全可靠的运行，发挥其巨大的节能效果。