ABB-PLC+PM1000(超导PM1000改造国通变频器)机组LVRT改造操作说明书

华锐风电科技（集团）股份有限公司ABBPLC+PM1000（超导PM1000改造国通变频器）机组LVRT改造操作说明书2011-5-3PAGE331LVRT改造介绍本文档用于指导对SL1500（ABBPLC+PM1000变频器）风机进行LVRT改造，使风机具备低电压穿越功能。LVRT改造措施有三项：（1）更换具备低电压穿越功能的GTE150-SBP变频器。贴有“主动CROWBAR、GTE协议”标签的GTE150-SBP，满足了电网电压跌落期间风机不脱网，且能够对电网进行无功补偿的要求。同PM1000相比，GTE150-SBP提高了IGBT的容量，在同等耐压等级下将最大电流值从300A提高到了450A；将直流母排电容的耐压限值从1100V提高到了1350V，容值从2000µF提高到4700µF；其正常工作电网电压下限值从621V降至552V；变频器具备低电压穿越控制策略，保证风机的不脱网低电压运行，完成穿越过程中对有功功率和无功功率的调节。（2）更换主动CROWBAR。对于改造之前的风机，一旦电网电压跌落，直流母排电压迅速升高，CROWBAR触发，转子电流通过CROWBAR电阻被泄放掉，被动CROWBAR采用的是晶闸管控制，关断不受控制，只有转子电流低于安全阈值时才能关断，如果风机不脱网，风机一直处于电动状态，转子电流不会下降到安全阈值内，所以为了关断CROWBAR，必须脱网。发生电压跌落后，电网比较脆弱，如果大批风机脱网，会对电网造成进一步冲击，而且风机的再次并网需要较长的时间，对于电网的恢复十分不利。主动CROWBAR用IGBT模块替代晶闸管，实现了可控关断，除了有效防止电网电压跌落时刻直流母排过压造成的变频器及电容损坏，还保证在CROWBAR工作过程中，定子接触器和网侧接触器均保持在吸合状态，高效、可控的泄放转子电能。（3）增加UPS。未经改造的SL1500风机，一旦CROWBAR开始工作，定子接触器和网侧接触器会立刻断开，而且在电网电压跌落期间，轮毂及机舱内会出现供电故障，导致变桨系统与主控系统无法正常工作，例如变桨刹车制动失灵，振动传感器失灵等。此次改造在230V供电回路中增加了230V交流UPS，为系统中的网/机侧接触器线圈、轮毂24V、轮毂制动电源和振动传感器等供电，保证电网电压跌落期间风机电气系统的正常供电。2声明（1）本文档仅适用于大连重工起重集团有限公司电控装备厂所生产的，控制器为ABBPLC，变频器为PM1000的1.5MW风机电控系统的LVRT改造。（2）本文档为华锐风电科技（集团）股份有限公司专有技术文档，未经授权不得分发、使用、修改！本公司保留对未经授权而分发、使用、修改本文档的组织或个人起诉的权利。（3）操作人员必须已完成相关电气操作培训，并具备相关工作经验。在改造过程中，必须遵守风机维护、调试规范，以确保人身、设备安全。

3LVRT改造步骤步骤1拆卸（1）切断电源。在塔基操作使风机停机，在箱式变电站低压室内，切断风机690VAC回路电源。在机舱切断风机400VAC、电池供电，为确保所有回路中的电感、电容放电完全，断电后需等待至少10分钟。（2）拆除NCC320右侧柜门。先拆除柜门内侧固定水管的水管夹，之后拆除柜门外侧固定水冷热交换机的六个内六角螺栓，拆除时需要另外一人拖住水冷热交换机。待六个内六角螺栓全部拆除后，可将水冷热交换机横放至控制柜下侧，紧贴控制柜。放置时应小心操作，勿损坏连接水冷热交换机和控制柜的两根水管。所有拆除过程中卸下的螺栓、螺帽、门闩等固定用零件一定要保存好，恢复安装时需要使用。（3）拆除NCC310、NCC320顶板。改造后的机型需要在柜顶预留UPS和CROWBAR电阻的安装位置及进线孔。因此需要换顶板。（4）拆除变频器水管。拆除水管之前，应将每路水管前的水阀关死。水阀关死后，拧开NCC320控制柜外侧六个连接变频模块的水管接头，将残留在变频模块以及水管中的冷却液吹出。与以前国通变频器不同的是，网测变频器下边两个水管改为长管，避免了以前侧板打孔的步骤（如图）（5）拆除变频器连接线。将连接变频模块的交流铜排、直流母排、电缆、控制信号线以及接线端子拆下。控制信号线需要保留。（6）拆除PM1000模块。编号分别为V308.2和V308.4。（7）拆除Crowbar控制器及相关器件。拆掉V312.2、V312.3、V312.3.1、V312.4、R312.6、R316.2.1、C213.6、X312.6、B312.7。拆掉NCC320左室上侧的接线槽及连接件，如下图红色区域所示。对于两端线头皆被拆除掉的接线可以取下，不再使用，例如-X312.6.1与-C312.6.2的连接线等，而如-B312.7.COM和-B312.7.S等仍有一端连接在风机电气回路中的旧线暂时保留。将上图中蓝色区域内的X316.2、K340.6、K340.7移至柜体左侧X314.2处，如下图红色区域所示：拆掉如下图红色区域所示的电阻、壳体及横梁，将PT100移至侧面横梁（如图）。（8）拆掉310柜顶的支架，如下图所示：步骤2吊装用吊车将大小变频模块、Crowbar控制器及电阻、UPS等元件吊至机舱中。在吊装变频器过程中，注意下列事项：1、搬动变频模块时，严禁握住铜排接线柱搬运，因为铜排接线柱直接和IGBT相连，而IGBT的材质为硅板，如手握铜排接线柱搬运变频模块，很容易损坏IGBT。应该握住变频器不锈钢架进行搬运。2、在安装挂钩、挂绳时不要使任何变频器元件受力，应该将挂钩、挂绳系在变频框架上。如下图所示：3、切勿使变频器两端母排接线柱拖地。4、大小模块最好分两次进行吊运并禁止在变频器框架上吊挂其他物品，否则变频器框架承受重力太大，可能导致变形。5、在使用吊车起吊变频模块至塔筒连接处时，应缓慢上吊，且留有专人扶正变频器，防止变频器与塔筒连接处碰撞。如下图所示：步骤3柜体改造（1）NCC320柜体左室背板改造。因为主动CROWBAR及电阻的外观结构与被动CROWBAR有很大区别，因此需要重新钻孔，确定安装位置。工装图如下图所示。（2）NCC310、NCC320柜体顶板改造为了安装CROWBAR电阻，同时将电阻连接线引入NCC320柜，需要更换NCC320柜的顶板，顶板除了用于安装CROWBAR电阻，还要用于固定电阻外罩。NCC310顶板需要固定UPS及其外罩。NCC320、NCC310顶板由电控厂统一直接发往风场，在现场直接更换即可。步骤4元器件固定（1）变频器安装安装注意事项：安装变频器之前，应该对变频器进行开箱检查。如有外壳变形、进水等损坏现象禁止安装使用。安装变频器之前检查绝缘纸是否完好无损，如绝缘纸有破孔、严重划痕、裂纹等严禁使用。如有异物不慎落入变频模块内部，必须将异物取出后方可使用变频模块。进行接线时，螺钉拧到适当位置即可，电路板强度有限，过度拧紧端子接线螺钉会损坏电路板。在安装前，首先将U型转接铜排安装至GSC模块的铜排接线柱上。搬运、安装大变频模块时请勿握住此处，否则将损坏变频器模块。另外，变频器发货的时候会在变频器P1A口处插有一个跳线，用来识别CROWBAR类型，对于主动CROWBAR来说，需要将跳线拔下。变频器安装步骤：固定大变（GSC）。GSC变频模块较重，安装时需要至少两个人抬起，另外一人在柜子后面使用掉绳或者安全带吊住变频模块。待将变频模块移至安装位置时，可由柜后人员稳住变频模块，柜前一人安装固定螺栓、另一人微调变频模块对准安装孔，如下图所示：固定变频模块的所有内六角螺栓必须拧紧，防止变频模块因振动脱落。2、固定小变（LSC）。小变安装与PM1000小变安装过程完全一致。此处不予赘述。3、安装水管取出GTE变频模块自带的水管接头，将小螺帽拧下，取出白色尼龙垫圈。依次将小螺帽、白色尼龙垫圈套在变频器水冷管上，如下图所示。使用两个活口扳手分别咬住变频模块水管接头的内侧和外侧螺柱。转动咬住内侧螺柱的扳手将水管连接好。柜内6根水管连接好后，将卸开的柜外水管接头接好。水管都连接好后，依次将柜外6个水阀打开，检查是否有漏水现象，如有漏水立即关闭水阀，将被水溅湿的元器件擦干，拧紧漏水处连接，使其不再漏水。4、安装直流母排安装变频模块直流母排，只需将直流母排安装在机测变频器和网测变频器之间的接线排上，用螺栓打紧即可。在接线柱正负极上分别接线并且把稳压电容串联在直流母排上。如图直流母排固定直流母排接线稳压电容接线5、安装交流铜排。因为该变频器为超导PM1000变频器改造的来，所以交流铜排为原有铜排，安装方式和以前一样。6、连接LSC网侧输入电缆。连接小变频模块的网侧输入电缆。这3根电缆的热缩套管不能有破口，否则可引起打火、短路。3根电缆相互之间、与变频器外壳之间必须留有足够的安全距离，如安全距离不够，需要增加绝缘隔板以增加安全距离。如图7、连接GSC向转子侧输出电缆连接大变与转子滤波电感之间的输出电缆。如果因为安装位置偏差导致电缆长度不够，可以适当调整电缆与电感之间连接角度。连接完毕的变频器如图所示：8、连接接地线。将原来连接PM1000变频模块的两根接地线分别连接至GTE大小变频模块，如下图所示。9、安装端子继电器-K352.2变频器内部230V继电器电流限值为6A，但是并网时刻网侧接触器线圈电流有可能超过这个值，严重时会发生接口“粘连”，导致无法正常并网甚至是损坏变频器，因此GTE变频器增加了一个230V继电器，用于提高变频器的并网驱动功率。继电器-K352.2安装在NCC320控制柜左侧侧板上、并网接触器-K340.4上端不远处，如下图所示。GTE变频器增加了网侧滤波电容电压检测功能，便于更好的实现网侧同步，检测线从K340.2.1/3/5端引出，这三根线连接到了LSC网侧输入滤波电容上，并送入变频器进行测量，可以用来检测网侧滤波电容电压。10、更换预充电电阻原有的预充电电阻功率为200W，在风机运行过程中，时常因功率小而烧坏，固本次改造用功率为500W，阻值、封装完全相同的预充电电阻对其进行了替换。只需拆掉R314.2与R314.2.1及其接线，将新的预充电电阻两根导线加热缩管后安装在相同位置即可，接线见CROWBAR接线表，位置如下图所示：CROWBAR更换完毕后，不要忘记将X314.2与直流母排连接的线接上，注意不要接反极性，否则会引起直流母排电容爆炸。（2）UPS固定UPS固定在NCC310顶板上，电源线及信号线分别从顶板预留的方孔进入柜体。固定UPS时，UPS下部四角处垫上面积为10cm*5cm胶皮，防止风机运转时震动对UPS造成损坏，U型固定架固定螺栓固定时要涂抹螺纹紧固胶，如图所示：（蓝色指示为垫胶皮处）胶皮胶皮随UPS装箱的有一个延时继电器（K134.7），一个接口卡，一个用于关断UPS的24V（K248.5）继电器，一个UPS操作面板。延时继电器固定在NCC300柜体UPS230V输入处，如下图红色区域所示：将延时继电器的箭头所指时间调为10s，即延时时间为10s。继电器的绿灯U点亮时表明继电器的供电已正常，红灯R点亮时表明其线圈已得电，即辅助触点已动作。24V继电器放置在NCC310柜体内，继电器排的最左边，如下图所示：接口卡固定UPS背部端口，如图所示：UPS操作面板装在UPS前面，注意要将操作面板与UPS前端的信号线连接起来，并将UPS操作面板固定。如果UPS没能正常自动开启和关断时，可以通过操作面板进行开启和关断。在UPS的左侧有一个操作面板，在面板上有两个按钮，图中的右侧按钮为开机按钮，左侧按钮为关机按钮，在关机状态时面板上无指示灯亮。如下图所示：在固定完UPS之后，需要拆下后面板的AP9610，将拨码开关设置为1000（上为1，下为0），如图右下角黄色区域所示：同时需要卸下前面板，将电池线连接好。如图所示：需要说明的是，随着AP9610扩展卡接线方式的不同，拨码开关需要进行调整，详细内容请参考UPS用户手册。由于使用了UPS，X134.6的端子数需要增加，但是根据下图可以看到，X134.6旁边没有可以扩展端子的空间。建议在NCC300柜背板右侧放置三个接线端子，X134.6.3扩展UPS输出L相，X134.6.4，X134.6.5，用于扩展UPS输出N相。安装位置如图白色区域所示：UPS的输出端PE接到NCC310柜的PE端：原有NCC300控制柜内的230V保险F134.6容量太小，容易烧毁，故更换容量更大的保险管将其替换。需要更换保险及辅助开关。如下图所示：（3）CROWBAR固定CROWBAR电路固定在NCC320柜体左侧原CROWBAR处，前文已经介绍了该处背板的打孔要求，CROWBAR电路位置如下图所示：CROWBAR泄放电阻和直流母排稳压电容固定在NCC320柜顶部。电缆从顶盖的圆孔进入柜体，电阻外安装有防护罩。如下图所示：新增加的CROWBAR控制电路24V保险管安装在NCC310柜。步骤5电气连接需要注意的是，个别SL1500柜体，PM1000变频模块的电源在并网之前由-T216.2提供，并网后由变频模块内部提供，该切换动作通过继电器K246.7工作。由于GTE变频器内部的24V电源不够稳定，尤其在电网电压跌落过程中容易出现因电压不稳导致的通信及控制故障，我们修改了控制策略，取消了这一切换过程，但是-K246.7仍然具有复位变频器的功能，这样既可以为变频器提供稳定的24V电源，也可以在塔基对变频器进行复位，避免了需要爬上塔顶才能复位变频器的弊病。还有一些机型，24V电源的切换动作通过网侧接触器-K340.4的常闭辅助触点21/22、41/42完成。此时需要在接触器-K340.4的21、41接线端子处分别将两个回路短接即可。如图1、使用耐压等级为1000V的1.5mm2电线，按照原理图，连接接触器-K340.4下端至变频模块-V308.2的P13B接线端子，注意相序。在接触器-K340.4下端处应适用1.5mm2圆形(M10)的冷压头，-V308.2的P13B端使用1.5mm2针型冷压头。这是国通变频器新增的线路，用于检测网侧滤波电容的电压，以便于更好的实现网侧同步。2、按照原理图，使用耐压等级为500V的1.5mm2电线、1.5mm2针型冷压头，将-K352.2进出线接好并走线网。走线如下图所示3、使用耐压等级为1000V的1.5mm2电线，按照原理图第350页，连接-V308.2的P13A和-V308.4的P13A，在-V308.2的P13A使用双头1.5mm2针型冷压头，在-V308.4的P13A使用1.5mm2针型冷压头。4、按照原理图及GTE150-SBP与PM1000接口对照表将原PM1000变频器的电缆、电线对应的接到GTE变频器上去。5、按照后附原理图纸的第293页，连接变频器光纤。注意光纤颜色深浅与CANSPIDER接口和变频器的光纤接口颜色深浅相一致。否则将会出现变频器无法通信的故障。6、按照后附原理图的第216页、312页连接CROWBAR控制器、24V保险、CROWBAR电阻及变频器之间的连线。详见附CROWBAR接线表。CROWBAR电阻36mm2电缆、连接P18与GSC-P1A口的导线为装箱配备，连接P65口的4mm2，连接24V供电的1mm2电线需要自备。CROWBAR电阻的六根检测线走线槽，35mm2的线走前横梁，不走明线。为防止粗线交叉，盖板上电阻接线从左到右顺序为B、A、C.，使控制柜简洁、美观。CROWBAR的35mm2长线改接在电抗上端7、按照后附原理图的第134页，连接UPS及继电器连线。详见附UPS接线表。必须确保UPS的230V进线和出线电缆与UPS连接良好。如下图所示，在UPS的左侧上方为230V出线电缆插头，右下方为230V进线电缆插头，如果在远程WPM中发现风机无法通讯时，多半是因为UPS的输出电缆插头没有插好，导致整个电控系统掉电。8、校线，清理未使用的线头、连接，所有的控制线都梳理进线槽。将柜内的工具、线头、扎带等影响柜内安全的物品全部清理出控制柜。步骤6并网测试1、UPS测试在箱变400V电源已提供的情况下，将NCC300柜门上的400V电源开关（S110.2）和NCC310门上的电池电源开关（S204.2）都旋到“off”，并且确保UPS为关机状态，如果为开机状态可通过手动操作在UPS操作面板上将其关掉。然后，首先打开400V电源开关，等待10s后，UPS通过延时继电器自动开启，变桨网侧接触器K210.2吸合，T216.2得电，输出供控制系统使用的24V电压，PLC得电启动。在PLC正常工作后，再将电池电源开关打开。一切正常则说明延时继电器工作正常，UPS可以延时启动。将400V电源开关断开，等待2分钟后，PLC通过继电器K248.5将UPS关断，K210.2断开，电池为系统供电，当时间持续到5分钟左右时，PLC通过控制电池放电接触器K257.3将电池供电切断，从而使得整个电控系统掉电。如果在上述操作过程中，UPS没能正常启动和关断，应查找UPS外围电路连接是否牢靠或者AP9610卡的拨码设置是否恰当。当230V交流UPS发生任何故障，或者自检失败、输出过载、需要更换电池时，PLC会产生系统故障Err003（230VUPSfault），此故障监测也是通过UPS的接口卡输出得到的，即COM6和NC6，这是一对常闭触点，当UPS发生以上故障时，此常闭触点便会断开，PLC通过检测此常闭触电的状态来产生故障Err003。2、风机故障排查。接通380VAC、电池组电源，