1.高低压穿越概述
高低压穿越的最早提出，是应用于风电，在风机并网的过程中，会造成电压大幅度降低的情况，容易造成风机过压、过流、超转速等暂态故障现象。而通过高低压穿越技术在并网是可以稳定电压直至电网电压恢复，最终实现高低压时间段或者区域的“穿越”。
结合近几年来我厂发生的外线故障来看，最严重的的一次机端电压跌至55%，厂用400V母线电压降至60%。虽然主保护并未动作，但是厂用母线低电压导致几台大容量的制粉系统变频器过流跳闸，危及机组的稳定运行。
2.外线故障造成变频器过流跳闸原因
我厂使用变频器其工作方式为交-直-交，将变频器进线侧的三相交流电进行整流，变换为直流电供给直流滤波电路。直流滤波电路将输入直流滤波电路的直流电转换为更加稳定的高质量直流电，电压大约为380*1.414=537V左右。直流电经过由半导体元件构成的逆变器，通过规律性通断将直流电转换为频率、电压可调的交流电，从而实现电动机的控制。
我厂使用的ABB公司的ACS550变频器在进线电压突变下降时，通过降低电机转速，将负载的惯性能量回馈到变频器的直流母线来维持直流电压。但当发生外线故障时，通过查阅变频器故障记录发现：变频器进线电压降低，变频器内部直流母排电压高达750V，转矩为-32%，可见负载反馈容量过大导致变频器过流保护动作。
所以，想要解决因进线电压突变而造成的变频器跳闸，首先要稳定直流母线电压。目前我厂经过充分考察和论证，采用了在变频器直流母线侧外接高低压穿越设备，以保证在变频器上级电源晃动时能够在一段时间内保持稳定运行。
3.高低压穿越系统改造方案
3.1改造方案
3.1.1系统组成：充电系统、储能单元、电压暂降保护器、直流隔离单元、执行单元、 监控单元等组成。
3.1.2在变频器直流母线上外加一路直流电源，当外部扰动引起常用电源短时中断或电压降落时，由外加直流电源向变频器不间断供电，不采用外加串联不间断电源等不可靠方案。
3.1.3电网电压正常时，由厂内三相交流电直接给变频器供电，高低电压穿越装置处于热备用状态；电网电压跌落，动力母线电压跌落到0%~90%或暂升到110%、130%额定电压范围内系统瞬时〔＜0.2ms〕启动工作，保证变频器正常运行，电压跌落时（0%~90%额定电压）变频器持续工作时间可维持60秒，电压暂升时（110%、130%额定电压）变频器持续工作时间分别可维持60秒、0.5秒。当动力母线电压恢复时，高低电压穿越装置自动退出工作状态，转为热备用状态，变频器自动转换由厂用动力母线供电。
3.2变频器动力回路的改动
本次高低压穿越改造，涉及炉下排#1-#8台变频器（5.5kW），炉上排#10、#11、#14、#15变频器。空预器方面，对118、219(22kW)两台变频器加装高低压穿越设备。同时，对118、119、218、219四台变频器进行操作电源改造。原操作电源取自变频器三相进线端，现操作电源改至热控盘2LB06、2LB09,由UPS进行供电。这样改动主要因为空预器变频器的出线端经过接触器KM送至就地电机。KM的分合与变频器的启停存在关系。若进线母线电压低，高低压穿越装置投入，变频器正常运行，但操作电源受到影响，可能会导致接触器KM断开，造成高低压穿越未能够起到有效支撑的作用。
3.3高低压穿越系统二次控制回路
3.3.1电源
低电压厂用电系统为380V 三相四线 50HZ，取自炉下排给粉进线端子，盘内线采用4*4规格电缆，接至MCB11进线端。电池柜内采用18节免维护阀控式铅酸蓄电池，120AH,放电倍率3.5，正常运行时蓄电池由充电系统进行浮充。
3.3.2支撑回路
支撑回路是高低压穿越设备向变频器直流母线供电，维持变频器正常输出。支撑回路由3台充电机及18台铅酸蓄电池向TP汇流母线供电，汇流母线向各台变频器供电，电缆规格是2*2.5硬线，接至空预器变频器的Udc+、Udc-；给粉变频器的BRK+,控制板X10。
4.试验过程及结果
4.1试验方案
图 1 变频器高低电压穿越试验接线
由电压暂降发生仪模拟电压暂降和电压暂升，并对下列电气量进行测量或录波
（1）通道一：变频器输入交流电压U1；
（2）通道二：变频器内部直流电压U2；
4.2变频器低电压穿越性能
图 2电压突降90%额定电压 图3电压突降60%额定电压 图4电压突降20%额定电压
以上波形可以看出，在变频器输入电压降低至90%额定电压期间，变频器直流母线电压略有降低，此时低电压穿越装置未向给粉机变频器主功率回路提供能量，变频器保持正常运行。
在变频器输入电压降低至60%额定电压期间，变频器直流母线电压略有降低，通过低电压穿越装置向给粉机变频器主功率回路提供能量，变频器保持正常运行。
在变频器输入电压降低至20%额定电压期间，变频器直流母线电压略有降低，通过低电压穿越装置向给粉机变频器主功率回路提供能量，变频器保持正常运行。
4.3变频器高电压穿越性能
图 11变频器电压升至110%额定电压 图 12变频器电压升至130%额定电压
以上波形可以看出，在变频器输入电压暂升至130%额定电压期间，变频器输出电压略升高，变频器保持正常运行。
在变频器输入电压暂升至110%额定电压期间，变频器输出电压略升高，变频器保持正常运行。
5.结语
通过试验模拟厂用母线在晃电的情况下，新安装的高低压穿越系统能够及时投入，变频器在技术规范要求的时间范围内提供直流电源，保证变频器的正常运行。当厂用母线电压恢复时，高低压穿越系统也能够及时退出，变频器工作稳定、运转正常。在正式投运至今，安装了高低压穿越系统的变频器很好的躲过了数次厂用母线的波动，避免了变频器的跳闸，大大提高了机组运行的可靠性。
参考文献
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