一種VSP低電壓穿越系統的製作方法

2023-11-03 05:02:17 2

本實用新型屬於電力技術領域，具體涉及一種VSP低電壓穿越系統。

背景技術：

2014年4月至2015年4月，我公司共計發生7起電網「晃電」事故，造成空分系統液氧泵低壓變頻器及氣化系統高壓煤漿泵低壓變頻器跳閘，引起氧煤比變化引發ESD聯鎖跳車，至少造成生產中斷24小時以上，保守估計影響產量860噸，直接經濟損失400餘萬元。

ABB變頻器都具有過壓、失壓和瞬間停電的保護功能。變頻器的逆變器件為igbt時，在失壓或停電後，將允許變頻器繼續工作一個短時間td，若失壓或停電時間totd，變頻器自我保護停止運行。一般td都在15～25ms，通常電源「晃電」較為強烈，都在幾秒鐘以上，變頻器自我保護停止運行，電動機跳車。因此單純依靠ABB變頻器自身的保護功能無法保證我公司正常的安全、連續、高負荷運行。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種VSP低電壓穿越系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種VSP低電壓穿越系統，包括三相交流輸入電源、穿越系統本體、不間斷直流電源、變頻器和儲能單元，所述三相交流輸入電源通過導線與AC/DC轉換電路電性連接，所述AC/DC轉換電路通過導線與穿越系統本體電性連接，所述穿越系統本體通過導線與不間斷直流電源電性連接，所述不間斷直流電源通過直流母線上的熔斷器的正極和熔斷器的負極與變頻器的直流側電性連接，所述變頻器通過三相導線與泵體電性連接，所述AC/DC轉換電路通過直流母線上的熔斷器的正極和熔斷器的負極分別與儲能單元的正極和負極電性連接。

優選的，所述泵體為高壓煤漿泵或液氧泵。

本實用新型的技術效果和優點：該VSP低電壓穿越系統，該技術是根據國家電網、南方電網針對火電機組輔機晃電改造的通知所開發的，得到電網公司的肯定，本實用新型的VSP低電壓穿越系統在空分系統液氧泵變頻器、氣化系統高壓煤漿泵變頻器應用設計，同樣負載，電池數量用量少(約30％)；電池使用充分，同樣的負載，電池的容量相對小；設備投退及時，故障率低；單節電池出現問題時，不影響設備支撐；設備自動化程度高，通訊便捷；維護工作量少；佔用空間小；為節省投資，本次設計各安裝兩套低電壓穿越系統，通過裝設切換開關、刀閘等設備切換運行，能夠靈活適應運行方式變化。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖中：1三相交流輸入電源、2穿越系統本體、3不間斷直流電源、4變頻器、5儲能單元、6AC/DC轉換電路、7熔斷器、8泵體。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

本實用新型提供了如圖1所示的一種VSP低電壓穿越系統，包括三相交流輸入電源1、穿越系統本體2、不間斷直流電源3、變頻器4和儲能單元5，所述三相交流輸入電源1通過導線與AC/DC轉換電路6電性連接，所述AC/DC轉換電路6通過導線與穿越系統本體2電性連接，所述穿越系統本體2通過導線與不間斷直流電源3電性連接，所述不間斷直流電源3通過直流母線上的熔斷器7的正極和熔斷器7的負極與變頻器4的直流側電性連接，所述變 頻器4通過三相導線與泵體8電性連接，所述泵體8為高壓煤漿泵或液氧泵，所述AC/DC轉換電路6通過直流母線上的熔斷器7的正極和熔斷器7的負極分別與儲能單元5的正極和負極電性連接。

工作原理：

一、變頻器抗晃電改造關鍵

變頻器抗晃電技術改造的關鍵是如何使變頻器在瞬時電壓低於低電壓保護整定值時還能正常工作。我們這次改造方案根據變頻器的工作原理和化工廠的實際情況，採用VSP低電壓穿越系統，在變頻器4的直流側加不間斷直流電源3，提高變頻器7的低電壓跨越能力，保證了在廠用交流電源瞬時低電壓時變頻器7能正常工作。

二、變頻器抗「晃電」技術方案

2.1方案說明

採用低電壓穿越電壓暫降保護技術，將蓄電池直流電壓進行升壓穩壓，在發生「晃電」時，瞬時支撐變頻器4直流母線電壓在正常工作範圍之內，從而確保變頻器4正常運行。該系統正常運行時應與變頻器4正常運行模式完全隔離，採取在線式運行方式，確保發生「晃電」低穿設備快速響應性。

當電網電壓跌落到90％以內時，變頻器低電壓穿越系統不啟動，處於熱備用狀態；當電壓跌落到0％-90％範圍內高壓煤漿泵、液氧泵變頻器低電壓穿越系統瞬時啟動工作(10us內)，維持變頻器4直流母線電壓在DC510V左右，保證變頻器4正常運行；當電網電壓恢復時，變頻器4自動轉換由電網供電；當出現連鎖或DCS停車信號時，高壓煤漿泵、液氧泵變頻器低電壓穿越系統自動退出，恢復熱備用狀態。

高壓煤漿泵、液氧泵正常運行時為兩開一備方式。為節省投資，本次技改計劃各安裝兩套低電壓穿越系統。要求通過裝設切換開關、刀閘等設備切換運行，能夠靈活適應變化的運行方式。

2.2系統配置

A、高壓煤漿泵2臺400KW變頻器低電壓穿越系統要求配置以下設備：

a、低穿裝置控制電源取自廠內現有大型UPS電源；

b、電壓暫降保護模塊，N+1冗餘配置，主要元件均採用知名進口產品。

c、儲能電池採用高放電倍率免維護電池，電池設計壽命為10年以上,系統單次供電時間不低於10秒；

B、高壓液氧泵2臺389KW變頻器低電壓穿越系統要求配置以下設備：

a、低穿裝置控制電源取自廠內現有大型UPS電源；

b、電壓暫降保護模塊；N+1冗餘配置，主要元件均採用知名進口產品。

c、儲能電池採用高放電倍率免維護電池，電池設計壽命為10年以上，系統單次供電時間不低於10秒；

2.3VSP低電壓穿越系統的調試

在電機規定的負荷下做2次斷電試驗，間隔24小時，支持時間均應為10s(暫定)。在變頻器工作正常的情況下，切斷三相交流輸入電源4，系統自動切換成直流供電，保證受保護的變頻器4及電機不間斷運行。其中，變頻器7顯示的頻率保持恆定，沒有任何變化。然後送上三相交流電源，受保護的變頻器4及電機繼續運行於交流電源工作狀態，充電器給蓄電池充電，完成一次電源失電切換過程。觸控螢幕顯示並記錄停電及恢復供電的時刻。

三、本實用新型的優點

VSP低電壓穿越系統在工藝連續性強的化工企業具有非常廣闊的推廣應用前景。以我公司為例，2015年4月，對空分系統液氧泵變頻器、氣化系統高壓煤漿泵變頻器進行了抗「晃電」改造，保障了液氧泵變頻器、高壓煤漿泵變頻器在電網異常時的穩定可靠運行。據統計，自2014年4月投運以來至2015年4月，公司10kv電網共發生7次「晃電」，導致液氧泵變頻器、高壓煤漿泵變頻器因低電壓跳車達4次。然而在增加抗晃電VSP低電壓穿越系統 後，截止當前已運行近1年時間，均未因系統晃電而引起變頻器跳車，其間VSP低電壓穿越系統在晃電時和電網恢復後投入退出均無異常，取得很好的效果。

四、替代方案

解決變頻器因電網「晃電」跳閘問題，一是解決交流側連續供電問題；二是根據變頻器工作原理改造液氧泵變頻器主電路中間直流迴路，通過蓄電池進行蓄能，保證變頻器連續工作。因此有的企業採用大型動力UPS保證變頻器交流側供電的連續性；或者採用相對較簡單、價格較低的DC-Back系統，對變頻器直流迴路進行蓄能。這兩種方案與變頻器加裝VSP低電壓穿越系統比較存在價格昂貴、維護不便和可靠性差的缺點。

最後應說明的是：以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換,凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。