淺談無功補償裝置常見故障分析及防范措施

山西龍源風力發(fā)電有限公司 山西 太原 030006

1 RSVG簡介

RSVG是鏈式高壓靜止無功發(fā)生器簡稱,采用瞬時無功功率理論的無功檢測方式,以功率因數(shù)、網(wǎng)側(cè)電壓作為控制目標,動態(tài)跟蹤電網(wǎng)電能相關(guān)指標的變化,并根據(jù)變化情況調(diào)節(jié)無功輸出,實現(xiàn)電網(wǎng)的高電能質(zhì)量運行?？刂破鞑捎酶咚貲SP和FPGA,實現(xiàn)全數(shù)字化控制,電壓電流數(shù)字閉環(huán)和載波移相技術(shù),信號采用光纖傳輸,實現(xiàn)了高壓隔離,提高了整機的穩(wěn)定性和可靠性。采用IGBT組成的H橋功率模塊鏈作為逆變主電路的結(jié)構(gòu)形式,拓撲簡單,性能可靠,并輔助以小容量儲能元件,整機輸出電壓由多個電平臺階合成階梯波,經(jīng)過輸出電抗濾波后正弦度好。RSVG由于輸出電壓電平數(shù)多,輸出波形具有更好的諧波頻譜,因此RSVG可稱為"完美無諧波變流器"。

RSVG的基本原理是∶將電壓源型逆變器,經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上。電壓源型逆變器包含直流電容和逆變橋兩個部分,其中逆變橋由可關(guān)斷的半導體器件IGBT組成。工作中,通過調(diào)節(jié)逆變橋中IGBT器件的開關(guān),可以控制RSVG電壓的幅值和相位,因此,整個裝置相當于一個調(diào)相電源。通過檢測系統(tǒng)中所需的無功功率,可以迅速發(fā)出大小相等、性質(zhì)相反的無功功率,實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?/p>

2 運行過程故障分析

目前無功補償裝置采用集裝箱式,具有結(jié)構(gòu)緊湊,內(nèi)部整齊,整潔,占用面積小,安裝簡便的優(yōu)點,但在運行過程存在因溫度過高、光纖通訊失敗等問題導致設備非停,此類故障分為硬件性故障和非硬件性故障,本次重點對非硬件性故障展開分析,旨在增強設備的管理,提高設備的可靠性。

2.1 鏈接模塊超溫故障 溫度未達到動作值,而功率單元板溫控開關(guān)達到動作值(多為頂部功率單元板)觸發(fā)保護動作,結(jié)合現(xiàn)場故障報文和處理經(jīng)驗分析存在的原因:

①測溫板安裝位置不合理:未在單元模塊頂部位置安裝測溫板,導致檢測到的溫度不能代表SVG室內(nèi)最高溫度,頂部溫度已達到溫控開關(guān)動作溫度,而溫度檢測板檢測溫度未達到動作溫度,此時不利于室內(nèi)最高溫度控制,導致故障發(fā)生。

②溫控開關(guān)異常:溫控開關(guān)選用不當或失效導致在未到達動作溫度時,溫控開關(guān)閉合,觸發(fā)保護動作。

溫度真實達到動作值,功率單元板溫度保護元件(多為頂部功率單元板)觸發(fā)保護動作,經(jīng)分析存在的原因:

①集裝箱式無功補償裝置散熱效果較差,熱量的產(chǎn)生與散熱不能達到平衡,導致溫度持續(xù)升高,此類情況多為通風口濾棉堵塞,通風量不足導致。

②散熱系統(tǒng)故障,導致無法正常散熱,溫度持續(xù)升高。現(xiàn)階段散熱系統(tǒng)多采用變頻控制,而變頻器工作需要穩(wěn)定的工作電壓,在電壓異常升高或跌落的瞬間會導致變頻器故障,停止工作,繼而導致散熱系統(tǒng)失電,散熱風扇停止運行,室內(nèi)熱量持續(xù)升高。

2.2 光纖閃斷故障(非永久性工作) 此類故障通常報文為光線無光或光纖斷,但又能快速恢復,但在某一時間段會頻繁故障,甚至導致跳閘,多發(fā)生在每相鏈接頂部功率單元模塊處,結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境及故障經(jīng)歷,分析存在的原因:

①光纖因爬電導致通道閃斷:因直掛式無功補償裝置是直接將35kV高壓電接入功率單元,通過36個功率單元進行均勻分壓,但在進線處電壓較高,一般進線在每相鏈接的頂部,高壓電會在臨近設備產(chǎn)生感應電。

風冷式無功補償裝置因通過空氣循環(huán),在污穢等級較高的地區(qū)會存在柜內(nèi)積灰的情況,遇到陰雨潮濕天氣,無功補償裝置室內(nèi)濕度較高,光纖上的積灰與濕氣匯合,降低了光纖表面的絕緣等級,形成導電通道,造成光纖爬電,導致光纖通道閃斷。

3 防范措施

3.1 鏈接模塊超溫故障

①安裝測溫板考慮上溫度高于下層溫度,應在每項鏈接模塊最上層安裝測溫板,確保能測量到室內(nèi)最高溫度,自動快速啟動散熱裝置。

②對溫控開關(guān)進行測試,試驗其動作溫度,確保其動作準確,及時更換損壞的溫控開關(guān)。

③因通風系統(tǒng)有除塵濾網(wǎng),應定期對濾網(wǎng)進行更換清理,防止濾網(wǎng)堵塞導致散熱不良。

④使用變頻器控制的散熱風扇,應加強電源側(cè)電能質(zhì)量檢測,對電能質(zhì)量較差的,應在電源側(cè)加裝穩(wěn)壓裝置,確保變頻器供電質(zhì)量,避免因變頻器故障導致散熱風扇停止工作,造成室內(nèi)溫度持續(xù)升高。

3.2 光纖閃斷故障(非永久性工作)

①風冷式無功補償裝置應定期進行停電檢修,主要開展除塵工作,使用酒精對光纖進行擦拭。為防止灰塵影響可采用水冷式無功補償裝置。

②對光纖進行改造,采用加裝絕緣子串等方式,延長爬電距離,避免光纖爬電。

③室內(nèi)加裝除濕、除塵裝置,確保室內(nèi)清潔干燥。

4 結(jié)論

針對無功補償裝置頻發(fā)的非硬件類故障,本文從故障原因、防范措施進行了全面的分析,在進行設備安裝前要充分考慮變頻器供電電源質(zhì)量的可靠性,安裝過程合理分布測溫板安裝位置,定期對功率單元進行灰塵清理,更換通風口過濾棉,潮濕且污穢等級較高的地區(qū)采取除濕防潮措施,對通訊光纖進行絕緣處理,可以在很大程度上避免非硬件性故障的發(fā)生,提高設備的可利用率。