李红

摘 要：目前国内有两种低电压穿越装置，文章根据公司存在的问题，详细阐述了这两种系统的结构和工作原理，提出了直流储能系统尚且存在的一些关键性问题，并对比分析了两种应用方案各自的优缺点，显示出DVR的优越性并有针对性地分析了改造后的经济效益。

关键词：直流储能；DVR；低电压穿越；测试

1 研究背景

我厂每台锅炉的燃料供给系统采用的给煤机内部变频器型号为系列，属于西门子公司的M440系列产品，主电机额定功率2.2KW，当遭遇厂用电系统电压波动时极有可能会引起变频器跳闸，造成给煤机停机。当给煤机跳闸后会向现场的DCS控制器发送信号，在实际的操作规程中给煤机跳闸是需要人工重启的，这就延长了给煤机恢复运行的时间，当在线的给煤机数量不能满足燃料供给需求时DCS会启动MFT（锅炉自动灭火）程序，造成锅炉灭火，造成机组解列。不但给火电厂造成巨大的经济损失，严重的会引起电网的潮流倒送，对电网造成冲击，严重威胁电网的运行安全。

2 两种方案性能对比

目前，国内有两种低电压穿越装置，一种是直流储能系统，该系统为变频器的直流母线供电，需要和负载共用电源，另一种是DVR系统，该系统直接为变频器供给交流电源，配置超级电容，在系统完全断电的情况下，仍可满足负载持续运行，下面对该两种系统的对比优缺点分析如下：

2.1 直流储能

直流储能系统主要由：充电机、储能单元（一般由铅酸蓄电池组成）、BOOST电路、控制系统等部分组成，系统工作时：BOOST电路将直流电升压至DC540V左右，通过变频器刹车电阻连接端子接入变频器的直流母线，在电压跌落时通过外部能量维持变频器内部母線电压稳定。虽然直流储能系统构成比较简单，响应时间也可以达200s，但其还是不能完善地解决一些关键的问题：

（1）无法实现高电压穿越；（2）无法实现电压到零穿越；（3）变频器停机时需要DCS联动；（4）无法对控制电源形成有效的保护。

2.2 DVR方案

（可以满足国家电网高、低电压的穿越要求）DVR设备的核心理念是微网系统，当电源异常时通过电子旁路的快速关断，可以使给煤机系统组成的微网和厂用电系统隔离，无论厂用电系统电压骤升还是暂降，都影响不到微网系统内设备的正常运行。当厂用电系统恢复正常后，微网系统中的设备再交给厂用电系统。整个切换过程不会影响到微网内设备的正常运行。此外，其具备的优点还有：（1）DVR设备接入简单，且对原系统改造小。仅仅需要将源给煤机系统电源连接到DVR的输入，将DVR的输出连接到给煤机系统的输入电源。不涉及对给煤机系统内部的接线改造；（2）仅仅作为系统电源，不参与给煤机系统的运行；（3）DVR设备仅仅作为电源运行，不参与给煤机系统的运行，也不需要DCS提供联动；（4）DVR设备设计补充时间为全功率6s；（5）实际现场测试结果：当电压降至0伏时，仍然可以运行10秒，可以保证在电网区外发生三相短路接地故障时，给煤机可以正常运行，可以完全实现区外故障不受干扰。

3 技术路线

根据目前给煤机系统的技术参数，并结合我厂的实际情况，在保证系统维持正常可靠运行的前提，本着对改动小、工期短、见效快的原则，通过技术改造让整套给煤机系统具备高、低电压穿越能力。通过分析、论证，采用了在给煤机系统总电源侧增加DVR的方案，通过在给煤机系统总电源侧加装DVR可以有效地对整套给煤机系统进行保护，有效地解决了变频器直流储能系统仅仅能保护变频器的弊端，并且整套系统可以实现高、低电压穿越。符合国网（大型汽轮发电机组一类辅机变频器的高、低电压穿越能力技术规范）的技术要求，最重要的DVR仅仅作为系统电源，并不参与到给煤机系统的运行，故本次改造无需对给煤机内部接线进行改造（如图1）。

当电网正常时，设备工作在旁路状态，并不参与给煤机系统的正常运行，所有负载通过高速电子旁路由厂用电系统直接供电。在任意时刻DVR设备的工作状态不仅可以通过设备自带的LCD屏幕进行实时显示，还可以通过模拟量、干接点、RS485等通讯接口进行实时远送，方便与DCS系统进行通讯。DCS系统可以根据以上信息的变化，实时了解设备的工作情况。针对我公司#2锅炉5台给煤机加装VRT-380A低电压穿越装置后，进行现场实际试验，测试结果如表1：

从以上数据可以看出当电压骤升到标称值的130%时，DVR设备可以在极短的时间内，即可恢复敏感负荷侧的电压稳定。

4 经济效益

DVR的储能采用了前瞻性的超级电容方式，相比蓄电池5～6年的寿命，超级电容的寿命可长达10年以上，无疑大大降低了维护工作。本项目的直接效益主要在于保证机组安全稳定方面，当输电系统区外发生短路故障时，造成220KV系统低电压，在加装DVR装置后，可以保证我公司2台300MW机组的给煤机安全稳定运行，不发生锅炉灭火及机组非停事件。间接效益在于保证机组不非停，从而多发的电量、节约的厂用电量及其他发电成本。