浅谈无功补偿装置常见故障分析及防范措施

山西龙源风力发电有限公司 山西 太原 030006

1 RSVG简介

RSVG是链式高压静止无功发生器简称,采用瞬时无功功率理论的无功检测方式,以功率因数、网侧电压作为控制目标,动态跟踪电网电能相关指标的变化,并根据变化情况调节无功输出,实现电网的高电能质量运行。控制器采用高速DSP和FPGA,实现全数字化控制,电压电流数字闭环和载波移相技术,信号采用光纤传输,实现了高压隔离,提高了整机的稳定性和可靠性。采用IGBT组成的H桥功率模块链作为逆变主电路的结构形式,拓扑简单,性能可靠,并辅助以小容量储能元件,整机输出电压由多个电平台阶合成阶梯波,经过输出电抗滤波后正弦度好。RSVG由于输出电压电平数多,输出波形具有更好的谐波频谱,因此RSVG可称为"完美无谐波变流器"。

RSVG的基本原理是∶将电压源型逆变器,经过电抗器并联在电网上。电压源型逆变器包含直流电容和逆变桥两个部分,其中逆变桥由可关断的半导体器件IGBT组成。工作中,通过调节逆变桥中IGBT器件的开关,可以控制RSVG电压的幅值和相位,因此,整个装置相当于一个调相电源。通过检测系统中所需的无功功率,可以迅速发出大小相等、性质相反的无功功率,实现动态无功补偿的目的。

2 运行过程故障分析

目前无功补偿装置采用集装箱式,具有结构紧凑,内部整齐,整洁,占用面积小,安装简便的优点,但在运行过程存在因温度过高、光纤通讯失败等问题导致设备非停,此类故障分为硬件性故障和非硬件性故障,本次重点对非硬件性故障展开分析,旨在增强设备的管理,提高设备的可靠性。

2.1 链接模块超温故障 温度未达到动作值,而功率单元板温控开关达到动作值(多为顶部功率单元板)触发保护动作,结合现场故障报文和处理经验分析存在的原因:

①测温板安装位置不合理:未在单元模块顶部位置安装测温板,导致检测到的温度不能代表SVG室内最高温度,顶部温度已达到温控开关动作温度,而温度检测板检测温度未达到动作温度,此时不利于室内最高温度控制,导致故障发生。

②温控开关异常:温控开关选用不当或失效导致在未到达动作温度时,温控开关闭合,触发保护动作。

温度真实达到动作值,功率单元板温度保护元件(多为顶部功率单元板)触发保护动作,经分析存在的原因:

①集装箱式无功补偿装置散热效果较差,热量的产生与散热不能达到平衡,导致温度持续升高,此类情况多为通风口滤棉堵塞,通风量不足导致。

②散热系统故障,导致无法正常散热,温度持续升高。现阶段散热系统多采用变频控制,而变频器工作需要稳定的工作电压,在电压异常升高或跌落的瞬间会导致变频器故障,停止工作,继而导致散热系统失电,散热风扇停止运行,室内热量持续升高。

2.2 光纤闪断故障(非永久性工作) 此类故障通常报文为光线无光或光纤断,但又能快速恢复,但在某一时间段会频繁故障,甚至导致跳闸,多发生在每相链接顶部功率单元模块处,结合现场环境及故障经历,分析存在的原因:

①光纤因爬电导致通道闪断:因直挂式无功补偿装置是直接将35kV高压电接入功率单元,通过36个功率单元进行均匀分压,但在进线处电压较高,一般进线在每相链接的顶部,高压电会在临近设备产生感应电。

风冷式无功补偿装置因通过空气循环,在污秽等级较高的地区会存在柜内积灰的情况,遇到阴雨潮湿天气,无功补偿装置室内湿度较高,光纤上的积灰与湿气汇合,降低了光纤表面的绝缘等级,形成导电通道,造成光纤爬电,导致光纤通道闪断。

3 防范措施

3.1 链接模块超温故障

①安装测温板考虑上温度高于下层温度,应在每项链接模块最上层安装测温板,确保能测量到室内最高温度,自动快速启动散热装置。

②对温控开关进行测试,试验其动作温度,确保其动作准确,及时更换损坏的温控开关。

③因通风系统有除尘滤网,应定期对滤网进行更换清理,防止滤网堵塞导致散热不良。

④使用变频器控制的散热风扇,应加强电源侧电能质量检测,对电能质量较差的,应在电源侧加装稳压装置,确保变频器供电质量,避免因变频器故障导致散热风扇停止工作,造成室内温度持续升高。

3.2 光纤闪断故障(非永久性工作)

①风冷式无功补偿装置应定期进行停电检修,主要开展除尘工作,使用酒精对光纤进行擦拭。为防止灰尘影响可采用水冷式无功补偿装置。

②对光纤进行改造,采用加装绝缘子串等方式,延长爬电距离,避免光纤爬电。

③室内加装除湿、除尘装置,确保室内清洁干燥。

4 结论

针对无功补偿装置频发的非硬件类故障,本文从故障原因、防范措施进行了全面的分析,在进行设备安装前要充分考虑变频器供电电源质量的可靠性,安装过程合理分布测温板安装位置,定期对功率单元进行灰尘清理,更换通风口过滤棉,潮湿且污秽等级较高的地区采取除湿防潮措施,对通讯光纤进行绝缘处理,可以在很大程度上避免非硬件性故障的发生,提高设备的可利用率。