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1、电网波动对变频器的影响与对策78石油工程建设2006年l0月电网波动对变频器的影响与对策刘图征,邹永胜,姜海斌,王宏超(中油管道塔里木输油气分公司,新疆库尔勒841000)摘要:介绍了库鄯输油管道供配电系统的组成及变频调速系统的设备配置,对电网波动造成的电压偏移,电压闪变,电压畸变,频率偏移等现象进行了阐述.针对电网波动对变频器运行造成的影响,从电网扩容与技术改造,电网滤波,采用有载调压变压器和不间断电源,修改变频器参数设置等方面提出了相应的措施.关键词:电网:电压波动;变频器;对策中图分类号:TM727文献标识码:B文章编号:10012206(2006)05007803O引言随着输油气管道自
2、动化水平的提高,变频调速装置作为驱动高效输油泵的直接动力,应用越来越广泛.变频调速系统与输油气站自动化系统接口方便.可以自动调节输油泵及压缩机的排量,出站压力等工艺参数.与恒速电机相比较,变频调速系统能节约大量电能,降低输油成本.但是,变频调速设备对电网供电质量有较高的要求.我国电力系统的电能质量存在着很大的地区性差异,在中小型电网内运行的变频器,由于电网可靠性不高,电网波动经常会造成变频器保护停机,直接影响正常的输油气生产.库鄯输油管道全长467km,于1997年6月投产运行.库尔勒输油首站是唯一的加压站,两台输油主泵均采用大容量变频调速系统进行驱动和调节转速.新疆地域广,电力系统容量小,稳
3、定性差.其中巴州电网更是总体薄弱,用电负荷变化幅度大,供电线路故障率高,电网崩溃的严重现象也时有发生.库鄯线投产运行至今,由于巴州电网的波动,造成变频器多次保护停机,库鄯线也因此多次全线停输.严重影响了输油生产的安全平稳运行.如何提高供电的可靠性以及如何增强变频器对电网波动的适应性.是摆在我们面前的一个课题.l库鄯输油首站供配电系统的组成库鄯首站变电站电压等级为35kV,采用双母线分裂运行方式,一用一备.主要设备包括35kV开关柜,6kV开关柜,2台6300kVA主变压器.上级变电站为库尔勒城西110kV变电站,其中有两路35kV出线回路配出至库鄯首站变电站,这两路35kV母线上还挂有库尔勒水
4、泥厂等其他用户.2库鄯输油首站变频调速系统的设备配置2.1交一直一交电流型变频器西门子6SC23228DE05型变频器,容量为2800kVA.由主/从两部分组成.整流和逆变部分的可控硅由晶闸管单元组成.2.2整流变压器西门子JJ64368SZ型整流变压器,容量为2600kVA.原边为单绕组,额定电压6kV,副边为双绕组,相差30.电角度,分别给主/从变频器提供850V三相交流电.2-3调速电机西门子1SB27122JT90型六相异步电动机,功率为2100kW,定子由2个型绕组构成,相差30.电角度.2.4滤波装置变频器在运行时会产生5,7,11次和高次谐波.对电网造成污染,所以在供电系统的6k
5、V母线侧要设置三相滤波电路.选用北京可控硅技术研究所生产的TBBL6.31530/30型无功补偿滤波装置.采用无源滤波方式.3电网波动现象从1997年7月库鄯线投产运行至今.由于巴州电网供电电压的波动以及电网频率的变化,造成库鄯输油首站变频器保护停机超过20次,并直接羊$羊第32卷第5期刘图征等:电网波动对变频器的影响与对策79导致全线保护停输.电网波动主要表现为:3.1电压偏移表现为用户受电端的电压变动幅度超过了额定电压的5%,电压周期性的振荡.并超过用电设备的电压允许值范围.造成电压偏移主要是由于动力用户的突然减载,供电线路的接地故障.电压偏移超过滤波装置的电压允许值范围一10%+15%后
6、.滤波装置的6kV开关柜会保护跳闸,变频器会联锁保护停机.西门子变频器电压允许值范围一25%+15%,电压偏移允许幅度较宽,库鄯输油首站在发生电压偏移时,首先造成滤波装置保护动作.站控主机随即发出变频器联锁停机命令.3.2电压闪变表现为电压在电网中随机的,快速短时的剧烈变化.也被称为瞬间停电现象.造成电压闪变主要是由于用户负荷的剧烈变化所致.在电网比较薄弱的地区,电压闪变现象发生的频率较高.西门子变频器对电压闪变的反应非常灵敏.当瞬间停电超过5个周波(即0.1s)时,变频器的可控硅立即关断,变频器保护停机.变电站一般设计有自动重合闸装置.但是自动重合闸反应时间只能达到2s.不能解决瞬间停电对变
7、频器造成的影响.3.3电压畸变表现为三相交流电的正弦波形发生畸变.造成电压畸变主要是由于大型可控整流装置的使用.引起供电系统中电压,电流出现高次谐波.这种高次谐波产生的谐波压降,使发电机端电压波形畸变.电压畸变会直接影响变频器的整流和逆变单元可控硅的触发.不能正常检测触发角.造成变频器保护停机3.4频率偏移表现为电网额定频率超过0.5%.频率的变化对电力系统运行的稳定性影响很大.造成电网频率偏移主要是由于电力系统电源和有功负荷的不平衡.电力系统正常负荷波动引起的频率偏差一般可由发电机功率调节系统进行补偿.当电力系统或被解列后的局部系统出现较大有功功率缺额时.频率大幅度下降.造成汽轮发电机组出力
8、下降和跳闸.使频率进一步下降,甚至出现频率崩溃.防止频率崩溃的主要措施是切负荷.而切负荷又会造成电压偏移等负面影响由于电网频率偏移,巴州电网切负荷,导致库鄯输油首站变频器保护停机达5次之多.1998年.曾出现电网频率崩溃的严重现象,导致库鄯输油首站变频器保护停机.变频器故障显示信息为电网频率瞬间低于45Hz.4对电网波动的对策4.1电网扩容与技术改造1998年,全疆电力总装机量仅3500万MW.城乡缺电严重,企业因限电而停产现象不时出现1999年开始,新疆择优开发水电,气电,风电,红雁池一,二号机组,苇湖梁电厂技改工程等一大批重点项目相继建成投产.2001年6月.新疆九五计划重点工程,目前全国
9、最长(305km)的220kV高压输电线路托克逊一库尔勒220kV输变电工程实现并网运行,乌鲁木齐电网与巴州电网实现联网.线路北起吐鄯托盆地的托克逊变电站.南至南疆重镇库尔勒市.线路穿越陡峭险峻的干沟,气候恶劣的榆树沟和泥泞的博湖沼泽地,最后到达地处塔克拉玛干大沙漠北缘的库尔勒市.在全疆第一次采用220kV高压并联电抗器,拥有全国同类220kV输电线路中少有的三套线路保护配置控制部分采用先进的微机监控装置.可实现遥测,遥控,遥调,遥信的4遥功能.南北疆电力联网,对于优化能源配置.改善网架结构,提高电网的安全可靠性,发挥联网综合效益.促进南北疆国民经济的发展具有重要意义.乌鲁木齐电网通过进一步联
10、网工程建设后.已于2005年实现了向北与阿勒泰,向南与巴州,向西与伊犁的联网.最近几年.巴州电网也陆续进行了扩容改造.2004年12月.中国石油塔里木油田分公司塔石化燃气电站合闸上网.作为南疆电网的主力支撑电源并入巴州电网.塔石化燃气电站是塔石化自备电站.同时作为南疆电网的主力支撑电源纳入巴州电网的总体规划.总装机容量ll万kW.但是.巴州电网的的建设规模仍然滞后于南疆石油天然气工业的发展速度.巴州电网覆盖南疆重镇库尔勒地区.包括库尔勒市,焉耆,和静,和硕,博湖,尉犁,轮台,若羌和且末县.共8县1市和农二师的17个农垦团场,4个工程团及塔里木石油指挥部,供电半径约250km.电网以大山口水电厂
11、,铁门关水电厂,塔什店火电厂为主力电源,通过110kV,80石油工程建设2006年10月35kV辐射线向地区输送电力.承担着巴州地区的供电任务.2001年巴州电网总装机容量257.4MW.截至目前总装机容量为489.6MW.只有进一步扩充电网容量.增强电力系统可靠性.才能缓解电网波动对变频器的影响.目前电压偏移和电压闪变现象仍然时有发生,与库鄯输油首站挂在城西变电站同一段35kV母线上的库尔勒市水泥厂发生接地故障时.造成的电网冲击往往会直接导致变频器保护停机.4.2电网滤波采用电力电子技术实现电网有源滤波,并限制电力系统中接入的整流装置最大功率,可以有效抑制供电系统高次谐波,消除电压畸变现象.
12、4.3采用有栽调压变压器将库鄯输油首站的2台35kV主变压器.更换为三相油浸式有载调压变压器.调压范围4X2.5%.当发生电压偏移时,可以自动调节有载调压开关,使6kV母线电压维持在允许值范围内.此项措施可以避免滤波器因电压偏移而保护跳闸.从而避免了变频器在电压偏移时的联锁保护停机现象.4.4采用UPS(不间断电源1电压闪变现象直接影响的是变频器控制回路.采用功率配的UPS给变频器控制回路单独供电,电网瞬间停电超过5个周波将不会对变频器的正常运行构成威胁.通过对库鄯输油首站2台2800kVA变频器的控制回路进行功率计算后,可以采用容量50kVA的双机冗余UPS供电.4.5修改变频器参数设置一般
13、通用变频器都具有断电后自动启动功能,捕捉再启动功能,故障后自动再启动功能,也有些变频器称为故障重合闸功能.对于泵类负载,惯性较小,可以结合整个工艺流程,修改变频器的故障重合闸时问(一般为010s),重合闸次数,实现断电自启动或故障后再启动.当电压偏移,闪变或瞬问停电现象在规定时问内消失.电源恢复正常后,自动启动变频器运行,避免输油管线全线停输.变频器自动再启动时的给定转速,是按当前的远控给定值控制.滤波器控制保护屏的失压线圈,应具有延时功能.避免失压时滤波器6kV开关跳闸.使变频器自动再启动功能因联锁保护而无法实现作者简介:刘图征(1972一),男,湖北京山人,高级工程师,1994年毕业于西安
14、石油学院自动化系工业电气自动化专业.现从事电气管理工作.收稿日期:200510-08;修回日期:2006-0718堕建筑是否绿色,评价有了依据建设部绿色建筑评价标准于6月1日起实施由建设部与质检总局联合发布的工程建设国家标准施.这是我国第一部从住宅和公共建筑全寿命周期出发,推荐性国家标准.绿色建筑评价标准已于2006年6月1El起实多目标,多层次,对绿色建筑进行综合性评价的据介绍,由建设部组织编制,审查和批准的住宅建筑规范,住宅性能评定技术标准已于2006年3月1日起实施.住宅建筑规范是我国第一部以住宅建筑为一个完整对象,从住宅性能,功能和目标的基本技术要求出发,在现有强制性条文和现行有关标准
15、的基础上,制订的强制性工程建设国家标准.住宅性能评定技术标准是我国第一部关于住宅性能评定方法,衡量住宅综合性能水平的推荐性国家标准.该标准与即将实施的绿色建筑评价标准都是在住宅建筑规范等强制性标准的基础上进一步引导住宅和公共建筑向更加科学,更加节约资源,更加注重性能要求的方向发展,将对我国住宅建筑和公共建筑的建设,使用,维护,管理发挥重要作用.建设部于2006年5月11日在北京召开住宅建筑规范,住宅性能评定技术标准,绿色建筑评价标准发布宣贯会.建设部副部长黄卫表示,这三部标准从不同层次,不同效力上贯彻了关于建设资源节约型,环境友好型社会的精神,体现了四节一环保的技术要求,也是提高住宅和公共建筑品质,维护社会公众利益的一项重大举措.特邀通讯员广东建设厅孙浦生收稿日期:20060912
