淺談3kV高壓變頻器應用環(huán)境及可行性

杜輝

摘? ? 要：隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，國家對節(jié)能降耗提出了新的要求，高壓變頻器的技術日漸成熟和廣泛應用，使得高壓變頻器的應用廣度和深度都得到不斷地強化。因此，本文對3kV變頻器應用進行了簡單分析。

關鍵詞：3kV變頻器;應用環(huán)境

1? 引言

近些年來，電力電子技術及計算機控制技術發(fā)展迅速，涌現(xiàn)出了一些新型的器件，改善了原有系統(tǒng)的不足之處。我們平時所說的高壓變頻器，輸入的電源電壓一般都在3kV以上，屬于大功率變頻器。就目前的國內(nèi)市場來看，電壓等級從3kV～10kV不等，種類也有高-低-高、低-高和高-高之分。對于傳統(tǒng)的高壓變頻器，主要包含可控硅整流、硅逆變等結構，存在許多不足之處，其產(chǎn)生的諧波將影響到電網(wǎng)和電機的正常使用。

2? 3kV變頻器的應用

2.1? 3kV高壓變頻器在應用安全性分析

依據(jù)變頻器調(diào)節(jié)原理，其啟動時頻率不高、轉(zhuǎn)速低以及電流小，在運行期間較為平穩(wěn)等方面的優(yōu)點，使得實現(xiàn)了“軟起動”目標，該目標的實現(xiàn)，有效避免了以往工頻起動過程中，大電流轉(zhuǎn)矩給電機、電纜以及開關等帶來的沖擊，這在一定程度上有效延長了設備的應用壽命。受到產(chǎn)品使用環(huán)境、運行參數(shù)設置以及認為操作等方面因素的影響，高壓變頻器在應用期間會常常出現(xiàn)一些故障，這些故障降低了變頻器的應用效率，更加影響了其運行安全性。例如某年某鋼廠在應用高壓變頻器期間，出現(xiàn)了幾次跳停故障，這導致軋機高速斷帶堆鋼，導致酸軋機組被迫停車。這不僅給公司的安全生產(chǎn)帶來了負面影響，同時也給公司的經(jīng)濟帶來了極大的沖擊。

2.2? 環(huán)境改造建設空間具有局限性

首先是建設空間的局限性，空間位置具有局限性，為降低高壓變頻器的基礎建設投資，以及提高改造效率，優(yōu)化高壓變頻器的工作環(huán)境，一般對我國現(xiàn)有的3kV變頻器等高壓變頻器采用改造的方式，空間的局限性使后期追加項目很難實施。其次技術接口的不對稱，在現(xiàn)有的3kV變頻器中存在大量落后的技術，隨著技術的不斷發(fā)展，與當前技術接口存在一定的不適應性，阻礙了3kV變頻器的運行環(huán)境的改進。

2.3? 導致超高壓變頻器事故的環(huán)境因素多樣

我國國家電網(wǎng)建設已經(jīng)非常完善，在很多高能耗的企業(yè)需要單獨使用高壓變頻器，其中3kV變頻器應用在海邊鋼廠，其工作環(huán)境惡劣，并不能保證3kV變頻器應用環(huán)境的恒定，沿海鋼廠使用的3kV變頻器應用環(huán)境，晝夜溫差大、高粉塵、高腐蝕性，沿海地區(qū)濕度、鹽度大，惡劣的使用環(huán)境嚴重影響了鋼廠3kV變頻器的運行的穩(wěn)定性。根據(jù)相關調(diào)查，重工業(yè)企業(yè)由于變頻器事故導致斷電，造成的經(jīng)濟損失不斷的加劇，嚴重影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。我國在高壓變頻器的特殊環(huán)境應用以及野外應用環(huán)境方向的研究，投入很大，運行環(huán)境是當前額待解決的重要問題。

2.4? 高壓變頻器對運行環(huán)境適應狀態(tài)

高壓變頻器在工作中會有能量的消耗，通過熱量的方式散失，應用環(huán)境的不同對能量的損耗有一定的影響，一般產(chǎn)生3%～4%的熱量損耗，3kV變頻器的多為水冷型變頻器，在元器件靜電的作用下將變頻器附近空氣中的灰塵和氧化鐵粉吸附在變頻器表面，使變頻器的環(huán)境變得惡劣，在當前的3kV變頻器工作不穩(wěn)定的原因主要是由于工作環(huán)境變化導致的電路板中電阻、電容的特性變差，母線間絕緣降低導致放炮，由于變壓器的工作環(huán)境具有多樣性，而變頻器生產(chǎn)制造具有通用性，不具有特殊工作環(huán)境的針對性，嚴重時導致故障。

3? 當前3kV變頻器設備分析

3.1? 3kV變頻器設備的工藝流程與裝配模塊化

首先，當前大型變頻器一般采用現(xiàn)場裝配作業(yè)，并沒有實現(xiàn)工藝流程的模塊化，因此在3kV變頻器設備的安裝中會出現(xiàn)與使用環(huán)境和使用空間不協(xié)調(diào)的問題，另外安裝精度不能有效保障，工作效率低下，在后期運行中不能有效發(fā)揮3kV變頻器設備的電力配置作用，系統(tǒng)運行不夠穩(wěn)定。其次保證3kV變頻器設備產(chǎn)品質(zhì)量，保證在出廠前進行安裝運行環(huán)境的有效測試或者虛擬現(xiàn)實模擬測試，從應用環(huán)境層面進行層面保障更加可控由于設備出廠前組裝、調(diào)試完畢后，即被固化下來。

3.2? 整體設計、調(diào)試標準的一體化

3kV變頻器的使用一般需要特定的電氣室，并對其進行封閉性處理，但是由于安裝空間已經(jīng)裝配空間需求限制，基建項目周期很難控制，因此基于3kV變頻器的模塊化設計，將產(chǎn)品的主要零部件的安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場完成，根據(jù)由于采用產(chǎn)品生產(chǎn)將現(xiàn)場的安裝和空間需求在產(chǎn)品制造過程中解決，因此，節(jié)省了后期大量的基建工程項目，有效解決3kV變頻器安裝中基建投入大、安裝精度不高的問題。電氣室必須加裝恒溫、恒濕控制系統(tǒng)，中央空調(diào)必須加裝濾網(wǎng)，濾網(wǎng)定期更換。

3.3? 對電網(wǎng)電壓波動的適應能力

當現(xiàn)場所有電機起動時對變頻器運行的影響，這與變頻器允許的輸入電壓波動范圍參數(shù)有關。軋機主電機變頻器設計對電網(wǎng)電壓適應范圍為：85%～115%，當電網(wǎng)瞬時停電或有大型用電設備成組運行時母線電壓跌落至85%以下導致變頻器停機。由于變頻器內(nèi)部存在大容量濾波電容，使得電機受電網(wǎng)電壓的影響變的很小。

4? 可行性應用分析

基于3kV變頻器模塊化結構的開發(fā)成功，提高了系統(tǒng)的適配能力。模塊化變頻器的出現(xiàn)，解決了變頻器在使用過程中損壞后修復困難的問題。目前，通常高壓變頻器都要進行分體運輸，到現(xiàn)場就位后再進行設備組裝、接線調(diào)試。這與設備在生產(chǎn)中進行整機組裝測試，通過多個獨立部門進行實施和工序控制，最后通過質(zhì)檢部進行檢驗出廠的流程控制而言具有不確定性。

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