1 引言
内蒙古国电能源投资有限公司乌斯太热电厂位于阿拉善左旗乌斯太经济技术开发区内，在黄河、包兰铁路和110国道西侧，距黄河直线距离约7公里处。该热电厂i期供热工程，总机组发电容量为2×300mw，于2008年10月26日一期2台300兆瓦空冷供热发电工程1号机组一次并网成功。工程采用了空冷、烟气脱硫、等离子点火、中水回收利用、静电高效除尘等先进技术。该工程的建设不仅解决了当地严重的缺电问题，同时还可满足700万平方米用户取暖。
2 变频改造项目工况介绍
该热电厂i期工程1#机组有2台引风机，风量调节为入口挡板调节方式。机组运行中，引风机的入口挡板开度最大不到85%。由于这样的调节方法仅仅是改变通道的流通阻力，节流损失相当大，浪费了大量电能。其主要弊端主要表现为：
（1）调节挡板前后压差增加，工作安全特性变坏，压力损失严重，造成能耗增加；
（2）风机定速运行，挡板调整节流损失大，出口压力高，系统效率低，造成能源的浪费；
（3）风道压力过高，威胁系统设备密封性能；
（4）长期的40～70％挡板开度，加速挡板自身磨损，导致挡板控制特性变差；
（5）设备起动冲击电流大，需增加配电设备容量而增加投资。
为了解决上述问题，经过了大量的技术论证，内蒙古国电能源投资有限公司乌斯太热电厂决定用高压变频器替代传统的挡板调节风量、风压的方法。风机的稳定运转对正常生产至关重要，对设备要求特别苛刻，因此在高压变频器的选用上要非常谨慎。为了克服单台引风机变频改造造成的“抢风”现象发生，乌斯太热电厂选用山东新风光电子科技发展有限公司生产的“风光牌”高压变频器对2台引风机同时进行变频改造。2台电机和变频器的技术参数如表1和表2。
3 锅炉引风机高压变频调速系统特点
引风机调速是由电厂操作人员通过dcs系统的显示器上的模拟操作器，参照烟气温度、锅炉蒸汽温度、负压等参数，对dcs的输出值进行调节，此输出值为反馈给变频器的4～20ma标准信号，对应不同的频率(速度)给定值，变频器通过比较转速输出量与dcs速度给定之间的大小，自动调节电机的转速，实现风机转速控制，从而达到调节风量的目的。
图1 高压变频改造一次系统接线图
锅炉引风机变频系统具有如下特点：锅炉引风机变频系统，既可以变频调速运行，也可以直接投工频运行，同时增加可靠的闭锁回路；为变频器提供的交流220v控制电源掉电时，由于变频器的控制电源和主电源没有相位及同步要求，变频器可以使用ups继续运行，不会停机；在现场dcs速度给定信号掉线时，变频器提供报警的同时，可按原转速继续运行，维持机组的工况不变；变频器配置单元旁路功能，在局部故障时，变频器可将故障单元旁路，降额继续运行，减少突然停机造成的损失，保留原电机继续使用；不改变原有风机设备任何基础，和电厂的dcs系统实现无缝连接。
4 高压变频器技术要求及改造方案
4.1 对变频调速系统的主要要求
(1)要求变频器要有高可靠性，长期运行无故障。
(2)要求变频器有旁路功能，一旦出现故障，可使电机切换到工频运行。
(3)调速范围要大，效率要高。
(4)有共振点跳转设置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘振。
4.2 变频改造方案
改造前：原系统6kv高压开关柜至电机，电机与风机直接连接，通过风门挡板的开度来调节流量。
改造后：系统6kv高压开关柜至风光高压变频器，风光高压变频器与电机相连，通过调节电机的转速来调节风量，此时电机与风机间不用做任何改动，且变频调节时风门档板可全开。根据现场要求，此次2台变频器采用一拖一手动旁路控制方案，其一次电路如图1所示。
qf为用户原高压开关；
k1、k2和k3为变频器旁路开关柜高压隔离开关；
bpq为风光jd-bp37系列高压变频器；
m为高压电动机。
变频器控制风机为一拖一控制，旁路开关柜用于工/变频切换。k1，k2和k3为3个高压隔离开关，要求k2和k3不能同时闭合，在机械上实现互锁的同时实现电磁互锁。k2断开，k1和k3闭合，风机变频运行；k1和k3断开，k2闭合，风机工频运行。
4.3 dcs系统改造方案
如图2所示，利用dcs控制系统的预留点，设计高压变频改造控制、运行监视系统，系统包括工、变频的运行、停止命令按钮；转速调节按钮；变频器复位按钮、紧急停止按钮；变频器运行电流、电机转速显示；高压柜以及变频合闸显示；变频器故障报警显示等。
如图3所示，dcs系统输出4~ 20ma电流信号，控制jd-bp37高压变频调速系统的运行频率，来控制电机的运行转速。jd-bp37高压变频调速系统反馈4~20ma电流信号指示jd-bp37高压变频调速系统的输出频率、输出电流。jd-bp37高压变频调速系统同时接收dcs控制系统的启动、停止、急停、复位控制信号，调整运行状态。
当jd-bp37高压变频调速系统故障时，系统输出故障停机和报警信息，用于提示用户启动故障处理措施，同时jd-bp37高压变频调速系统将信号发送给dcs，在dcs系统上显示故障，以便于及时的排除故障。如果系统出现紧急情况，dcs监视人员立即点击变频器紧急停止按钮，此时变频器立即封锁输出，并及时跳开现场6kv小车开关。
为保证jd-bp37高压变频调速系统操作的安全性，需从改造电机的进线开关柜把断路器的状态信号接入jd-bp37高压变频调速系统。jd-bp37高压变频调速系统输出的故障跳闸信号接入断路器的分闸回路，连跳高压信号接入安全回路，当出现严重故障时及时跳开断路器保护jd-bp37高压变频调速系统及电机。
如图4所示，当所有开机条件都具备后，dcs发出变频运行命令，变频器内置plc发出“合闸”信号至6kv高压柜，现场6kv小车开关合闸，变频器进行软充电，5s后充电完成，变频器处于就绪状态，由dcs给出4~20ma信号控制变频器频率来改变电机转速。
图2 dcs画面方案
图3 高压变频器外围控制回路
图4 变频器控制逻辑示意图
5 现场调试
5.1 模拟试机
现场拆除电机与风机之间的连接轴。dcs给出开机信号，变频器接收到开机信号后，变频器送出合闸信号至高压开关柜，高压断路器合闸，高压开关柜送出高压就绪信号至变频器，变频器就绪5s后开始起动，在dcs侧调节变频器的频率，得到相应的电机转速，变频调速系统运行正常。
5.2 速断值的整定
变压器应设电流速断保护，它与瓦斯保护配合，可快速切除变压器高压侧及其内部的各种故障，构成变压器的主保护。变压器速断保护的动作电流按下列条件整定：
（1）为了保护选择性，速断保护的动作电流，按躲过变压器二次侧母线短路时流过保护装置的最大短路电流整定：
iset=krelikmax
试中，krel为可靠性系数，对于dl型继电器，取1.3~1.4，对于gl型继电器，取1.5~1.6；ikmax为最大运行方式下，变压器二次侧母线发生短路时，折算到一次侧的次暂态电流。
（2）电流速断保护的动作电流还应躲过变压器空载投入时的励磁涌流（通常取3~5倍的变压器额定电流）。
iset=(3～5)in
（3）取上述条件中的较大数值作为速断保护的一次动作电流。
在调试过程中，首先按躲过5倍变压器额定电流整定，在合闸过程中出现2次电流速断跳闸；而按7倍变压器额定电流整定后，多次合闸均未出现合闸时电流速断跳闸情况。因此，高压变频器中移相变压器的继电保护速断值应按下式整定：
iset=71n
5.3 过流值的整定
因移相变压器二次侧只有连接线及功率单元，很难按电力变压器整定原则中提到的方法整定。当功率单元出现故障时，应由变压器内部保护进行排除。为防止变压器低压侧出现故障时，主保护未发生作用，在高压侧设置如下过流保护定值：
