1 引言

盘电公司对空气预热器进行了变频改造，变频启动工频运行。经过改造原空预器电机、盘车电机分别被空预器主电机、辅电机所取代，每台电机均可驱动空预器转动，并且辅电机通过联轴器与空预连接。在厂用电全失时，柴油机启动空预器就会面临带载工频启动的隐患，将会给星型联轴器带来考验，造成电机烧毁、星型联轴器损坏事故。由于空预回路设计电气、机务、热工等相关专业，因此仅从某一专业角度进行分析将会有很大的局限性。

2 盘电空气预热器系统简介

2.1 改造前盘电空预器系统的配置方式为：

每台炉设置四台空预器，其中一次风空预器两台、二次风空预器两台。运行中的空预器故障跳闸处于停止状态时，将导致锅炉降出力，长时间停运(3 小时)将造成换热片的变形、漏风、烟道堵塞，直接带来设备损坏、锅炉停运等严重后果。为了保证空预器能够正常运行，不损坏设备，除了由空预器电机拖动其运行外，还配有空预器盘车电机，并在空预器电机与盘车电机之间设置联锁回路。鉴于原空预器中心筒强度、刚度原因，曾经发生空预器断轴、密封条卡涩等设备故障，盘电对空预器系统进行改造，相应的对空预器电源系统进行了变频改造。

2.2 改造后的空预器系统配置方式

经过改造后的原空预器电机、盘车电机分别被空预器主电机、辅电机所取代，每台电机均可驱动空预器转动，并在运行中实现向另外一台电机的倒换，且均配置一台变频器以供空预器在冷态(或零转速)方式下启动。无论以主电机还是辅电机驱动空预器，均以变频方式启动，经过60 秒后设备达到工频额定转速，当变频器停止输出在0.5-0.7 秒内变频器输出侧接触器自动跳开，工频旁路接触器闭合，工频电源直接驱动电机运行，即：切换至工频接触器运行。工、变频接触器的切换通过热控DCS 逻辑回路实现。

2.3 在主、辅电机联锁设计上，延续了主电机运行，失电后联起辅电机的设计。这一点是通过在辅电机工频回路中串入主电机工频接触器辅助接点来实现的。以达到空预器在主电机工频运行中失电来联启因辅电机工频的目的。控制图对本文其他环节没有较大意义，故图略。

3 盘电空预器改造，电气回路实施中存在问题的纠正

3.1 四台空预器主、辅电机动力电源和控制电源分别独立接取，以11 空预器电源系统为例(如图一)，主、辅电机动力电源分别取自低压厂用段和动力盘，主、辅电机控制电源分别取自UPS 和公用控制柜。如上1.2 所述，空预器主电机使用低压厂用段原空预器盘车电源开关间隔。但在电源开关保护设置上依旧采用原设计，没有配置低电压保护。这种设计是不正确的。原设计中空预器盘车电源不配置低电压保护，是作为末级保安负荷需要自启动考虑。改造后空预器主电机不设置低电压保护，若相应低压母线失电后主电机动力电源开关不掉闸，因主电机使用的是UPS 电源，主工频接触器也不会脱开，那么将无法联起辅电机工频接触器。也就是说这种设计，在低压母线失电时，空预器主电机停运时，将无法启动辅电机运行。解决办法：更换电源开关保护装置，选用带欠压功能的保护装置，当低压母线失压50%达到5S 时，为主电源开关、主工频接触器跳闸提供指令，达到联启辅电机的目的。(即：主动力电源开关下口输出电压降低到50%额定电压，并持续5 秒时，保护装置动作，跳开主动力电源开关，并通过DCS 逻辑跳开主电机工频旁路接触器，然后联起辅电机)

图一：11空预器变频控制柜控制电源及动力电源接引示意图

3.2 设计中主电机控制电源取自UPS，而DCS 判断 “就地/远控”状态是通过变频控制柜上“就地/远控”功能切换把手的一对干接点状态来进行判断，干接点使用主电机控制电源供电，这个信号控制空预器主辅电机从变频到工频的切换。(最初的设计中，DCS 判断 “就地/远控”状态是通过变频控制柜上“就地/远控”功能切换把手的一对干接点去启动DCS 接口屏中的一个中间继电器来实现，启动继电器的电源取自主电机控制电源)。如果变频控制柜的主路控制电源不送电，而需要利用空预器辅电机从零速状态下启动时，辅电机将只能保持变频状态运行，不会切换到工频状态。解决办法：将空预器变频控制柜“就地/远控”把手的两对干接点，提供给热工DCS 系统。“就地/远控”把手的两对干接点分别接引变频控制系统的主、辅控制电源，去驱动DCS 接口屏中两个不同的隔离继电器。提供给DCS 系统两个状态量，通过热工逻辑达到主辅电机任意一台启动不再受其它控制电源限制的目的，从而消除初设的不足。

3.3 低压开关使用微机保护装置后，在原有设计思路和微机保护功能的匹配上应做出平衡，有出现整定值偏低的可能。考虑到空预器变频启动、工频运行、微机保护(采用运行速断)等因素，故速断保护值整定应建立在录取切换电流、厂用电倒换电流参考的基础上进行，这一点这里不再赘述。

3.4 厂用电全失柴油发电机启动后对空预器的影响：

不同于改造前的超越联轴器，改造后的电机与空预器为星型联轴器连接，这一点微小区别，给空预器自启动带来的隐患不容忽视。星型联轴器是严禁带载启动的，鉴于这一前提，这里将这一隐患着重分析。

3.4.1 要建立厂用电失去、柴油机供电是个失电再建立的过程，空预器将面临再启动。柴油机建立电压过程如图二。如2.3 所述，盘电录取空预器由变频向工频切换时，空预器(驱动电机)要存在0.7 秒切换失电过程，此时电机电流达到了5.9 倍额定电流。录取低压母线段电源由工作向备用电源切换时，空预器电流达到了3.56 倍额定电流。通过上述两次现场数据说明：因为空预器负荷性质的特殊性，即使0.7 秒左右的短时失电后再恢复，空预器电流都会有很大(5.9 倍额定)电流。这么大电流的产生是伴随着大的启动和扭力距的，那么柴油机在启动建立电压时失电过程为9-22 秒，这时会给星型联轴器带来严峻考验的。

图二 柴油发电机建立电压、时间过程

3.4.2 如下我们要分析在厂用电全失过程中，主电源开关以及主工频接触器是不能有效跳闸的：

3.4.2.1 对热工空预器逻辑竣工图的查看可以得出如下结论：

在DCS 系统中为了避免因为误下发空预器合闸指令、自保持回路等原因造成空预器启动，设置了下发空预器合闸、指令确认、下发指令2 秒短保持和自保持回路的清零复位等逻辑，但是没有380V母线失电后通过DCS 向空预器主电机下发分闸指令的逻辑回路。

3.4.2.2 在电气二次回路的配置上，空预器主电机电源虽说增设了低电压保护。但是在1#机组380V厂用电全失去的时候，所有380V 母线段的公用控制柜是失去电压的，而380V 母线段所有的单一设备其控制(保护)电源均取自公用控制柜。也就是说在380V 母线电压全部失去时，空预器主电机电源开关的低电压保护因为没有电源而不能正确动作去跳开主电机的电源开关。

3.4.3 综上所述，在厂用电全失时，柴油机延时启动，提供给厂用后半段保安电源的情况下,空预器就会面临带载工频直接启动的隐患，空预器将直接工频启动，启动力矩非常大,而速断保护又是采取的8 倍额定电流、可靠系数1.5 倍运行速断方式，此时将判断为启动状态，运行速断不会动作。如此，直接给星型联轴器带来考验、星型联轴器损坏事故。

3.4.4 经过论证，盘电选择了可靠性高，施工便捷的改进方案：(如图三)

图三 11 空预器就地变频控制柜电源接线原理图

3.4.4.1 在仅增加了时间继电器、改动两处端子、增加一根跳闸线的前提下，对空预器回路进行了完善。

(1)在空预器主电机运行情况下，如果空预器变频控制柜中主电机动力电源监视模块检测到空预器主电机的动力电源失电超过1S 时，即断开主电机工频接触器。

(2)将主电机动力电源监视模块，改为从主电机工频接触器上口接线，图三中红色部分，为便于运行人员测量线路绝缘，主电机电源监视模块接线经由三极开关进行隔离。

3.4.4.2 在排除实施相对困难的因素外，也可以考虑由热控逻辑回路实现，在这里浅谈一下仅供参考，如果运行过程中DCS 同时检测到四台变频柜中的主动力电源监视中间继电器KAdpm 常闭接点闭合，并保持3S 以上时间，则DCS 就可以判断为厂用电全失，此时由DCS 系统下发指令跳开4 台变频控制柜中的主工频接触器KMbm 或辅工频接触器Kmba，并禁止主辅电机之间的切换。另外从厂用段三个后半段的失电延时继电器取接点到 DCS，再经DCS 跳开工频接触器也是可行的。

4 总结

在火力发电企业逐步走向集控运行管理的大氛围下，为设备运行尤其是改造创造一个健康安全的环境，走出各专业认识的局限性至关重要。空预器改造涉及电气、机务及热工等专业，只从单一专业角度进行分析就会有很大的局限性。因此，综合各个专业进行设计论证，发现相关设计隐患，并找出解决办法，避免由于专业局限造成隐患未及时发现，造成设备的重大损坏，机组重要辅机退备，影响机组安全稳定运行。