基于磁粉制動器的變頻器低電壓穿越能力的測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于磁粉制動器的變頻器低電壓穿越能力的測試方法。
【背景技術】
[0002]所謂變頻器低電壓穿越能力，是指變頻器及供電對象設備外部故障或擾動引起的暫態、動態或長時間電源進線電壓降低到規定的低電壓穿越區內時，能夠可靠供電，保障供電對象的安全運行。目前，火力發電廠均配置大量輔機且常常處于低負荷和變負荷運行狀態，通過對輔機加裝變頻調速系統，可以有效提高節能效益。然而，低壓輔機如給煤機、給粉機等，由于負載較重，變頻調速系統“瞬停”功能不適用，且不具備自動工頻切換旁路，在發生電壓跌落時，變頻系統會閉鎖停機，導致給煤機、給粉機器等重要輔機停機，進而引發電廠發生鍋爐停爐、機組停機事故。
[0003]通過國內發生的幾起事故分析可發現，電網故障時主保護未動靠后備保護切除故障或重合閘于永久性故障、啟動大型廠用電設備或廠用電源異常低電壓都會造成變頻器動力電源低電壓，此類電廠廠用電電壓跌落引發的鍋爐停爐、機組停機事故，嚴重影響電廠、電網安全穩定運行。2013年元月，國家電網公司下文要求排查火電廠輔機變頻器低電壓穿越能力，對于不滿足低電壓穿越能力要求的機組，應進行低電壓穿越能力改造，并在改造后完成低電壓穿越能力測試工作，確保機組具備一定的低電壓穿越能力，保障機組的安全穩定運行。
[0004]當前各省采用的變頻器低電壓穿越能力測試方法均采用電壓暫降發生儀模擬變頻器輸入電壓跌落，并記錄變頻器交流輸入電壓、交流輸出電壓及直流母線電壓。該項測試工作可能引起變頻器閉鎖停機，一般選擇機組停機期間開展，在停機期間，給煤機、給粉機電動機難以帶實際負載運行，目前的做法是讓給煤機、給粉機電動機空載運行，即電動機空轉或僅帶皮帶運行，其低電壓穿越能力測試結果僅反映空載運行時的結果，無法反映機組實際運行時的實際情況。特別是改造后進行低電壓穿越能力測試，若僅采用空載運行的電動機作為負載，其測試結果難以保證機組正常運行時的低電壓穿越能力。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種基于磁粉制動器的變頻器低電壓穿越能力的測試方法。
[0006]本發明是通過以下技術方案來實現的。
[0007]—種基于磁粉制動器的變頻器低電壓穿越能力的測試方法，步驟包括:
[0008](1)設置電壓暫降發生儀串接于廠用母線與被試輔機變頻器之間，被試輔機變頻器交流輸出至被試輔機電動機，設置磁粉制動器連接被試電動機的輸出軸，廠用母線與電壓暫降發生儀之間設置斷路器Q0、斷路器Q1，電壓暫降發生儀與被試輔機變頻器之間設置斷路器Q2,設置數字存儲錄波器，分別連接被試輔機變頻器的交流輸入電壓端、交流輸出電壓端、DC+、DC-;
[0009](2)啟動數字存儲錄波器，選擇數字存儲錄波器通道并設置耦合方式、電壓上下限參數；
[0010](3)閉合廠用母線的斷路器Q0、斷路器Q1，使電壓暫降發生儀得電，電壓暫降發生儀輸入電壓、三相指示燈顯示正常，根據電壓暫降模擬工況，設置電壓暫降時間，暫降次數，并根據暫降電壓值選擇相應的斷路器出口；
[0011](4)閉合斷路器Q2,檢查數字存儲錄波器交流輸入電壓、變頻器直流母線電壓顯示正常；
[0012](5)根據被試輔機變頻器就地或遠方控制方式，設置變頻器啟動頻率，并啟動變頻器，檢查數字存儲錄波器直流母線電壓、交流輸出電壓顯示正常；
[0013](6)逐步增大磁粉制動器激磁電流，并用卡鉗表監視變頻器交流輸入電流，直到輸入電流增加至變頻器正常運行時輸入電流；
[0014](7)啟動存儲錄波模式，點擊電壓暫降發生儀面板上得暫降按鈕，根據(3)中設置的電壓暫降次數、暫降時間和暫降深度模擬電壓暫降，在暫降結束并恢復正常電壓后，結束存儲錄波模式；
[0015](8)通過存儲錄波記錄的電壓暫降期間被試輔機變頻器直流母線電壓、交流輸出電壓的變化情況即可判斷被試輔機變頻器是否具備指標要求的低電壓穿越能力。
[0016]進一步地，電壓暫降發生儀至少應能模擬以下三種工況:1)穩態低電壓穿越區:變頻器電源進線電壓幅值暫降至額定電壓90%，持續時間60s ;2)動態低電壓穿越區:變頻器電源進線電壓幅值暫降至額定電壓60%，持續時間5s ;3)暫態低電壓穿越區:變頻器電源進線電壓幅值暫降至額定電壓20%，持續時間0.5s。
[0017]進一步地，輔機電動機實際運行時產生的制動轉矩通過下式計算:
[0018]TM= 9500*P M/nM；
[0019]其中PM為電動機額定輸出功率，η M為電動機額定轉速，電動機與磁粉制動器轉速比為nM/nz= k，其中η z為磁粉制動器轉速，k值可根據磁粉制動器轉速高于最低轉速并保證其長期可靠運行進行調整。
[0020]進一步地，可近似磁粉制動器應產生的制動轉矩為:
[0021]Tz=k*TM。
[0022]磁粉制動器轉矩、轉速選擇選擇后進行激磁電流選取:
[0023]通過實際測量并記錄給煤機實際運行時變頻器輸入三相交流電流，并在開展低電壓穿越能力測試時，啟動被試變頻器使變頻器帶磁粉制動器正常運行后，逐步增大磁粉制動器激磁電流，同時監視變頻器輸入三相交流電流，在達到實際運行值時保持激磁電流不變。在此激磁電流下磁粉制動器產生的制動轉矩與實際運行時相同。
[0024]本發明的有益效果:
[0025]采用磁粉制動器作為給煤機、給粉機電動機的模擬負載，由于給煤機、給粉機電動機所帶負載為恒轉矩負載，而磁粉制動器的輸出制動轉矩與勵磁電流呈良好線性關系而與轉速或滑差無關，在特定勵磁電流下呈恒轉矩特性。采用磁粉制動器作為給煤機、給粉機電動機的模擬負載，可以測試出接近實際運行情況下的變頻器低電壓穿越能力。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的測試接線圖。
【具體實施方式】
[0027]下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0028]系統測試接線圖如圖1所示，電壓暫降發生儀串接于廠用母線與被試變頻器之間，被試變頻器交流輸出至被試輔機電動機，磁粉制動器連接被試電動機的輸出軸。由于磁粉制動器最大允許轉速一般低于被試輔機電動機轉子轉速，可在電動機及磁粉制動器上安裝皮帶輪，并通過皮帶將轉速不同的電動機與磁粉制動器相連接。
[0029]因測試需要，本測試技術需要電壓暫降發生儀模擬廠用母線電壓跌落，根據《大型汽輪發電機組一類輔機變頻器高、低電壓穿越技術規范》，電壓暫降發生儀至少應能模擬以下三種工況:1)穩態低電壓穿越區:變頻器電源進線電壓幅值暫降至額定電壓90 %，持續時間60s ;2)動態低電壓穿越區:變頻器電源進線電壓幅值暫降至額定電壓60%，持續時間5s ;3)暫態低電壓穿越區:變頻器電源進線電壓幅值暫降至額定電壓20%，持續時間0.5s。電壓暫降發生儀正常輸出為額定廠用母線電壓，暫降時輸出低電壓，經過設定時間后恢復額定廠用電壓。
[0030]數字存儲錄波器通過并接變頻器交流輸入電壓、交流輸出電壓和直流母線電壓測試并記錄被試