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高压变频器低电压穿越功能在天然气长输管道中的应用

引言

        天然气长输管道电驱压缩机组普遍采用变频调速。电网复杂程度日益增加、电力电子负载的大量使用及新能源接入等因素导致电能质量下降,瞬时失电即“晃电”的现象越来越频繁。瞬时失电最长持续时间一般是故障保护的切除时间,在几十毫秒至2000毫秒之间,瞬间的电压波动将造成大量设备跳闸停机,包括常规的电机驱动用变频器。电机停机会导致连续生产过程中断,并有可能造成生产及设备事故。

低电压穿越功能

        NC HVVF系列高压变频器是上海能传电气有限公司推出的高性能高可靠性传动产品。其主控平台系统硬件采用基于DSP+FPGA+ARM的三核控制系统平台,控制系统及主电路针对国内电网情况专门设计,内置标准的低电压穿越(LVRT)功能模块,具有超强的抗电网电压波动能力。

        据统计,采用单回路供电用户每年经历的由于电压问题而造成影响事件中,电压暂降幅度深、持续时间小于1s的电压扰动占了95%, 典型晃电波形如下图所示。

波形示意图


晃电时电压波形示意图

        具备低电压穿越功能的变频器可以极大程度地应对电压暂降问题,尽可能地保护设备不受电源的干扰,保证生产连续,降低客户的损失。

NC HVVF高压变频器低电压穿越功能在某分输压气站的应用        

        某压气站配置两台高压风冷变频器,此站无备机配置,需要两台变频器同时长期稳定运行。变频器型号为:NC HVVF 10/6.6-7100, 额定输入电压10kV,输入频率50Hz,输出电压6.6kV。

        变频器驱动异步电机带压缩机进行天然气输送,异步电机额定电压6.6kV,额定电流702.5A,额定转速1500rpm,额定频率为50.4Hz。

现场照片

高压变频器现场照片

        变频器驱动压缩机在额定工况下,通过控制变电所35kV母联开关短时失电进行变频器低电压穿越(LVRT)功能测试。

        变频器驱动压缩机运行,输出电压6.6kV,输出电流625A,控制变电所35kV母联开关分闸,电网失电约4.6s后恢复,变频器通过动能缓冲方式实现低电压穿越控制,电动机和压缩机的动能转化为电能,回馈至功率单元直流环节贮能电容,确保直流母线电压正常,变频器能继续工作。当电网电压恢复时,变频器恢复正常,转速回升至给定值,运行数据和波形如下:

测试波形

低电压穿越测试波形

        在现场达到额定转速与最大驱动功率的工况下经多次不同失电时间的低电压穿越测试,变频器均能够持续运行不停机,待供电恢复后快速提升到原有运行转速。1486rpm满载运行条件下,断电1.6s后恢复,穿越过程最低转速为1266rpm;断电4.6s后恢复,穿越过程最低转速为935rpm。

结束语

        NC HVVF高压变频器具有成熟的低电压穿越功能,可实现低电压甚至零电压穿越,满足各个工业领域连续生产的要求,可以避免由于电网波动导致设备停机带来的损失


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