旺隆热电有限公司对锅炉排粉风机和增压风机进行了高压变频改造，为确保设备的可靠性，改造采用了具备自动工频旁路功能的高压变频器，作者首先详细介绍了改造中变频器自动旁路的工变频切换策略，包括变频器与DCS接口信号、工/变频转换的DCS逻辑及风门挡板的超驰控制，然后介绍了高压变频器的继电保护配置，最后分析了高压变频器实际切换效果。热电公司在对全厂6kV辅机进行节能效果预测分析后，决定采用高压变频器对锅炉排粉风机和增压风机进行高压变频改造。排粉风机和增压风机均是电厂的重要辅机，运行中一旦出现故障停运轻则影响机组负荷，重则将导致机组被迫停运。为确保设备的可靠性，改造采用了一拖一带自动旁路功能的高压变频器，实现了运行中的工变频切换和变频器故障时自动切换至工频旁路的功能。1高压变频器的自动旁路功能改造采用的一拖一带自动旁路功能的ZINVERT高压变频器一次接线图如图1所示，它的自动旁路具备三个功能，既在变频器正常运行时变频器由变频状态运行转为工频状态运行、变频器由工频状态运行转为变频状态运行和在变频器重故障时自动转为工频状态运行。图1变频器电气一次接线图变频器切换时QF均保持合闸状态，由变频状态切换至工频状态时，变频器停止输出，并依次断开J2、J1后再合上J3，通过接触器动作间隔配合来实现“慢速切换”，保证电动机重新合上电源时电动机上的电压小于电动机的允许起动电压（1.1倍电动机额定电压）。当变频器由工频状态切换至变频状态时，先断开J3再依次合上J1、J2，利用ZINVERT高压变频器特有的“STT”（SpeedTracingTechnology）技术实现变频器在调速范围内的任何转速下，无需停车即可直接启动系统，启动时无任何电流冲击。K1与K2只是在检修时由手动断开以形成明显的断开点，确保工作人员的安全，在工频和变频状况下均处于闭合状态。然而高压变频器自动旁路要能够实现成功的切换并不能简单的认为只是变频器自动旁路能进行切换，笔者认为应该同时满足如下3个条件：（1）变频器自身各元件动作正确，自动旁路能实现正常切换；（2）变频器至DCS的各信号正常，切换过程迅速，对运行参数的扰动较小，不会引起热工保护动作；（3）切换时电流冲击在保护范围内，不会引起变频器自身保护或电源开关继电保护动作。2高压变频器的自动旁路切换策略在实际工程应用中，不同电厂对参与热工保护逻辑的变频器信号选择各不相同，变频器自动切换策略也大相径庭。以下介绍电厂高压变频器的控制策略。（1）变频器与DCS接口信号电厂在DCS系统中采用电源断路器QF位置信号作为风机的运行信号，参与所有相关的热工保护逻辑；同时由变频器提供J3常开辅助接点作为工频状态信号，J1常开辅助接点与J2常开辅助接点串联后作为变频状态信号，而未单独提供J1、J2状态信号，工频状态和变频状态信号仅作为变频器的状态显示和工/变频切换时的辅助判断条件，不参与风机相关的热工保护逻辑。相比采用工频状态和变频状态作为风机运行信号，和改造前同样采用QF作为风机运行信号，改造前后相关的热工联锁、保护几乎可以不用进行修改，大大简化了热工逻辑；同时避免了因为迁就切换过程中工变频状态信号存在短暂消失而在热工联锁、保护中设置延时，保证了热工联锁、保护的及时性。在接口信号设计时，特别是对于采用变频器工、变频状态作为风机运行信号时，须直接采用接触器的辅助触点，而不能采用通过扩展继电器或者变频器PLC合成的信号作为变频器的工、变频状态信号，否则一旦控制回路失电就可能引起状态信号丢失，导致DCS逻辑误判断，笔者就了解到曾有电厂因为这个原因引起热工保护动作导致风机跳闸。（2）工/变频转换的DCS逻辑在有计划性的进行变频器工/变频切换时，可以先对变频器和风门进行调整，满足预先设置好的条件，尽量减少变频器切换过程对运行参数的扰动。以排粉风机为例，在进行工频转变频操作前，须先在DCS中将变频器目标频率设为50Hz，以便在变频器切换至变频状态并自启动成功后能自动提速至50Hz。变频器工频转变频的逻辑如图2所示。图2变频器由工频转变频的逻辑在进行变频转工频操作前，须在稳定出口风压的情况下逐渐关小风门，同时提高变频器的运行频率，只有在变频器运行频率大于48Hz（接近工频）时才允许进行切换操作。变频器变频转工频的逻辑如图3所示。图3变频器由变频转工频的逻辑（3）风门挡板的超驰控制在变频器故障退出切换至工频旁路时，为减少对运行参数的扰动，必须尽快关小相应风门。同样以排粉风机为例，通过风机试验确定了风压与风门开度之间的对应关系，通常情况下工频状态时风门挡板开度约为45%，而当风门挡板开启到75％左右时其通流特性已经与开度％相差无几。为了缩短变频器故障切换至工频旁路时挡板自动关回时间，同时也为了防止挡板在端部可能发生的卡滞，变频状态时挡板开度固定在80%，变频器故障切换时触发排粉风机风门动作条件，排粉风机风门迅速按照DCS中预先设定的参数关小到对应的开度（45%），从而令变频器故障切换过程中出口风压变化更为平滑和稳定。变频器故障时风门挡板的超驰控制逻辑如图4所示。图4故障时风门挡板的超驰控制逻辑3高压变频器的继电保护配置高压变频器在工频状态运行时，电源开关保护装置保护范围应为开关出线以及电动机本体；当风机在变频状态运行时，电源开关保护装置的保护范围应为开关出现以及移相变压器，电动机成为与厂用电母线隔离后的高压变频器的负荷，因而对于电动机的保护应由高压变频器实现。因为无法实现保护装置或保护定值的自动切换，具备自动旁路功能的高压变频器只能在电源开关配置一套保护装置和定值。为了保证电动机的工频正常启动，定值须按电动机保护进行整定，同时电流速断保护应按移相变压器低压侧最小短路电流进行保护灵敏度校验。若灵敏度能满足要求，J1可以选择真空接触器，短路故障通过电源开关切除；若灵敏度不能满足要求，因为真空接触器限分断电流能力较差，J1应选择真空断路器，通过变频器输入速断保护或配置专用保护装置切除短路故障。4高压变频器自动切换的实际效果改造后，针对高压变频器自动旁路切换功能进行的一系列试验，以#2炉B排粉风机切换试验为例，试验数据如下：（1）人工将变频器由工频转变频运行：从切换开始到变频器频率升至50Hz约12秒，期间电动机的转速最多时仅下降约4%，出口风压几乎未发生变化，变频器故障切换时各参数趋势如图5所示；图5变频器故障切换趋势图（2）人工将变频器由变频转工频运行：从切换开始到工频旁路投入仅2秒，出口风压几乎未发生变化，变频器故障切换时各参数趋势如图6所示；图6变频器故障切换趋势图（3）变频器重故障跳闸切换至工频运行：从故障信号发出到出口风压稳定降至正常值的过程约25秒，入口风门开度由79%关至44%，出口风压由2.04kPa升至2.25kPa，期间出口风压值最高值达到2.83kPa，并未对锅炉运行造成大的影响。变频器故障切换时各参数趋势如图7所示。图7变频器故障切换趋势图试验结果表明，正常情况下变频器能顺利实现工/变频切换，但为避免极端情况下可能存在切换失败和对电动机电流冲击的风险，正常情况下均采用变频方式启停风机，不进行工/变频切换操作，仅在紧急状态下使用切换功能。5结束语电厂高压变频器投入运行已有一年多时间，变频器投运后发电厂用电率下降了约0.6个百分点，节能效果显著。同时变频器在全部5次因各种原因故障跳闸时均成功切换至工频旁路运行，并实现了在工频旁路运行时对变频器故障的处理及修后自动切换至变频状态运行。未发生过因为高压变频器导致机组减出力或停运的情况，确保了电厂的安全、经济、稳定的运行。本文编自《电气技术》，标题为“具备自动旁路功能的高压变频器在发电厂的应用”，作者为谈强。

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