高压变频器安装与应用

1、 目 录摘要3一、 引言3二、高压变频器的基本原理4三、高压变频器安装5四、高压变频器装置调试13五、运行18六、经济效益19结语21致谢21参考文献22摘要 随着我国国民经济的飞速发展，很多工矿企业逐步实现规模化、自动化，大功率电机在工厂应用所占比例加重，提高生产效率，节约能源消耗从而提高产品质量，降低产品生产成本现已被每个企业越来越重视，为此，作者浅析一下高压变频器调速技术在实际生产中的重要意思及应用。本文阐述了高压变频调速技术原理，结合XXX有限公司循环水高压电机的采用高压变频器控制的安装、调试及实际应用，及在经济效益方面的体现。关键词：高压变频器 调试 运行 节能一、 引言国民经济要不

2、断向前发展，能源消耗也在不断增加，我国乃至全世界能源已出现供应紧张，并且我国能源还存在浪费严重的现象，如何高效利用能源，降低浪费已被世界所重视。据有关资料显示,我国60%的电用在电动机上，高压电机就约站50%左右。且高压电机多数负荷是风机、泵类和压缩机。特别是石油化工行业，石油化工行业应用变频调速技术的理由有两个：第一，生产工艺要求调速运行，提高产量和质量，从而降低生产成本；第二，技能减排、环境保护的需要。因为石油化工行业有众多的泵类和气体压缩机。二、高压变频器的基本原理高压变频器是一种高压电机调速产品，它是指输入电源电压在3KV以上的大功率变频器，其主要电压等级是3KV-10KV等电压等级的

3、高压大功率变频器。它的每个功率单元相当于一个三电平的二相输出的低压变频器，通过叠加成为高压三相交流电（如图一）图一 高压变频器的基本原理高压变频器的性能主要有三方面的特点：第一，调速的范围比较宽，可以从零转速到工频转速的范围内进行平滑调节。在大电机上能实现小电流的软启动，启动时间和方式根据实际情况进行调整。频率的调整是根据电机在低频下的压频比系数进行电压和频率的输出，在低转速下，电机不仅是发热量低，而且输入电压低，因此可使电机绝缘老化速度降低；第二，效率高，可达90%多以上，远高于其它调速装置；第三，高压变频器对电机不产生谐波，有效降低了电机的发热量，噪声与采用工频供电时相近，转矩脉冲很低，不

4、会导致电机等设备共振，同时也减少了传动机构的磨损，输出波形完美，失真度小于1%。电动机的电应力强度与采用工频供电时相近，无需配备特殊电动机，与电机的练级不受电缆长度限制。三、高压变频器安装高压变频器的种类繁多，其分类方法也多种多样。按着中间环节有无直流部分，可分为交交变频器和交直交变频器；按着直流部分的性质，可分为电流型和电压型变频器；按着有无中间低压回路，可分为高高变频器和高低高变频器；按着输出电平数，可分为两电平、三电平、五电平及多电平变频器；按着电压等级和用途，可分为通用变频器和高压变频器；按着嵌位方式，可分为二极管嵌位型和电容嵌位型变频器等等。 我们以XXX循环水高压电机运用的Powe

5、rSmart TM 10000变频调速装置为例,浅析下其基本原理、安装、调试及实际应用。PowerSmart TM 10000变频调速装置采用了先进的切分技术、优化的串联叠加技术、独特的单相桥式逆变技术、优秀的光纤传送技术、完善的保护技术、波形连续变换技术以及远程通讯控制技术等等。可以将具有固定频率和幅值的3000-10000V高压交流电源系统进行功率变换后，产生可调频率且电流随负载而定的高压交流系统，从而能够对三相电动机实现连续调速，达到平滑减速，延长电机使用寿命，减少对电网的冲击和提高工艺的目的。1、PowerSmart TM 10000变频调速装置基本原理 PowerSmart TM 1

6、0000变频调速装置是一种串联叠加型变频器，即采用多台单相三电平逆变器串联连接，输出多电平、可变频变压的高压交流电。变频器本身由变压器柜、功率柜、控制柜三部分组成。（如图二）三相高压电经用户侧的高压开关柜进入变频器，经输入变压器的降压、移相给功率单元柜内的功率单元供电，功率单元分为三组，一组为一相，每相得功率单元的输出首位相串。主控制柜中德控制单元通过光纤实时对功率柜中德每一功率单元进行逆变控制与检测，通过操作界面进行频率的给定，控制单元把控制信息发送到功率单元进行相应的控制，最终输出用户需要的电压等级。图二系统单线原理图2、PowerSmart TM 10000变频调速装置技术特性2.1性能

7、特性双DSP控制系统，使其具有极强的处理能力，指令在纳秒级完成，成本提高了系统可靠性。控制系统与功率单元之间采用光纤通讯，从而保护信号不受外界电磁场的干扰。自我诊断，具有动静检测两种功能，能及时地对系统中各种突发事件作出准确地预警和检测。旋转启动功能，在电机自由旋转情况下，搜索电机实际速度对应的频率，以此频率为起始频率使电动机平滑投入高压变频器控制的运行状态，缩短启动时间，减小冲击电流。单机和“一拖多”功能。工/变频自动互切换2.2保护特性IGBT过流系统过流/过压/短路/超载/电压过低功率单元过热/直流超压控制系统故障冷却系统异常2、PowerSmart TM 10000变频调速装置安装与配

8、线2.1安装环境安装地点满足通风散热和操作，背面离墙不小于600mm,正面不小于1500mm，顶部不小于500。变频器安装于室内，工作环境温度040，需配备通风或空调装置。控制室内相对湿度，避免凝露。安装地点无明显振动，不得有过量灰尘、腐蚀、爆炸性气体或导电尘埃。2.2基础型钢安装 按厂家提供尺寸制作采用10#槽钢制作柜体基础，牢固安装与土建预留孔洞上方，槽钢基础对角两点50mm2多股铜绞线与全厂接地网相连。2.3变频器装置安装安装前需确认铭牌是否与设计与订货一致。检查外观在运输途中是否受损。检查螺丝与紧固件是否松动。变频器采用8T吊车先吊至电气室预留设备吊装口，吊装过程应缓慢平稳，避免与其它

9、物体产生撞击。采用滚筒法将变频器缓慢平稳移动至安装基础型钢上，调正。用螺栓将变频器柜体与基础型钢牢固连接，（必要时可将柜体底座点焊与基础型钢上）并形成可靠电气接地。2.4高压变频器安装注意事项防止变频器受到撞击和震动及柜体倒置，倾斜度不到超过30度。所有柜体要安装牢固，连接成一个整体。变频器屏蔽层及接地端子一起和柜体与全厂接地网可靠连接。变频器安装时需遮挡物进行必要遮挡，避免掉落杂物。3. PowerSmart TM 10000变频调速装置配线电气配线主要包括柜体到现场的输入输出高压电缆、柜体之间的连接电缆、柜体和现场的控制信号电缆。（如图三）图三A 变频器外部配线图图三B 变频器内部配线图

10、电气配线输入和输出电缆必须分开配线，防止绝缘损坏造成危险。现场到变频器的信号线，应该与强电电线分开布线，信号线必须采用屏蔽线，屏蔽线的一端可靠接地四、高压变频器装置调试1.电缆及变压器试验1.1高压电缆试验试验仪器：2500V绝缘电阻仪、高压直流发生器、高压直流测试仪、万用表、导线、抹布若干等。测量绝缘电阻直流耐压试验机泄露电流测量检查电缆线路两端的相位1.2变压器试验变压器试验前，首先脱开变压器与其它外部构件相连。再按一下步骤进行试验。试验仪器：双臂电桥、变比电桥、2500V绝缘电阻仪、试验变压器、交流发生器、导线、万用表、若干等。测量绕组连同套管的直流的电阻检查所有分接头的电压比检查变压器

11、的三相接线组别测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数绕组连同套管的交流耐压试验额定电压下的冲击合闸试验检查相位3.参数设置参数设置操作系统采用微软公司的嵌入式操作系统WindowsCE.NET。该系统采用MCGS组态软件作为应用平台。3.1触摸屏功能介绍状态指示灯允许：允许高压合闸外控：允许外部控制合闸：高压合闸指示灯就绪：合闸就绪接通：高压接通运转：系统运转中旁通：有功率单元旁通告警：系统产生故障或告警远控：系统处于远控状态DCS：系统处于DCS控制状态闭环：系统处于闭环控制状态操作按键启动：启动变频器加速：按一次按照频率设定的值增加减速：按一次按照频率设定的值减少停止：停止变频器复位

12、：复位变频器故障曲线：查看电机定子电压电流曲线设置：设定P参数3.2参数设置检查全部连线正确无误后，接通控制电源变频器初始化设置a. 按下面板设置键进入设置界面b. 根据说明书在键入P参数代码262，P参数下传输入1，按下“P参数下设”按钮，5秒后，“P参数当前值”输入框值自动变为1。c. 同样步骤在P参数代码设成4，P参数下传输入,3，按下“P参数下设”按钮，5秒后，“P参数当前值”输入框值自动变为3。在控制柜上按下复位按钮，旁路柜的C4，C5真空接触器吸合，变频器初始化完成。本地、远控及DCS的操作选择a. 本地控制打开设置界面，将P4的参数下设为3，此时在触摸屏的远控箱和DCS的显示灯都

13、未亮，表明触摸屏处于本地状态，此时控制屏的高压合闸，高压分闸，复位的按钮处于有效状态，在远控柜和DCS的高压合闸，高压分闸，复位的按钮处于失效状态。b. DCS控制将触摸屏的操作界面打开，触摸屏弹出外控选择操作界面，在“远控选择”图中按下“DCS”键，主界面上的DCS灯被点亮，触摸屏界面将如下图所示。表明变频器已处于DCS控制状态，此时DCS的高压合闸，高压分闸，复位有效，控制柜失效。c. 远控箱控制按“远控箱”键，主界面远控灯亮，这时高压合闸、分闸、复位按钮有效，就地和DCS按钮失效。设置变频运行状态将控制柜上“工频/变频”转换开关旋到变频位置，在控制柜上的工频显示灯灭。在主回路加电后，将“

14、工频/变频”转换开关转到工频位置或变频器出现故障，则将变频器自动切除，并自动转换为工频运行。变频器的主回路加电a. 设置由远控箱控制的状态，就地与DCS同原理b. 变频器状态的确认：远控灯亮，其它不亮c. 合高压 按下远控柜上的合闸按钮，高压开关合上，此时允许、外控、合闸、就绪、远控箱灯亮，则表明主回路已经加电。d. 分高压当变频器处于就绪状态时，按下高压分闸按钮，高压开关将跳闸，此时故障灯亮。按下复位按钮，系统将恢复初始状态。五、运行1.变频器运行1.1变频器运行前系统确认控制柜的“工频/变频”转换开关在变频位置，在控制柜上的电源灯亮，工频显示灯灭。触摸屏显示允许、外控、合闸、就绪、远控箱灯

15、亮，表明变频装置已处在远控柜控制状态下的就绪状态。变频器运行前的转速设定通过参数设定界面设置代码50，设置在30HZ下运行，即设置P参数下传值30，在设定完成后按下“P参数下设”的按键，相应的“P参数当前值”的数据框中出现设定值。1.2变频器的启动按下触摸屏上的“启动”按键，然后确认，显示屏将出现“定子电压，定子电流，实际频率”将出现数值，只是该数值可能会不同。属正常现象，这表明电机已成功启动，并处于运行状态，此时我们要确认电机运行情况是否正常，若不正常立即按“停止”键。1.3变频器的速度调节变频器处于运行中时，可通过参数设定界面对P50参数进行重新设定。也可以通过按触摸屏的“加速”或“减速”

16、键来调整速度，其步长可通过界面上的“频率频距”项输入或设定每次操作的步长。1.4变频器的停止按下触摸屏上的“停止”按键，然后确认。电机转速按降速设定时间下降，当转速为零时，电机停止转动，变频系统恢复为就绪状态。六、经济效益我们通过循环水泵在工频和变频两种情况对比来说明高压变频器在经济效益方面体现。1.铭牌数据1.1循环水泵高压电机性能参数：项目参数型号YKK800-8额定功率1600KW额定电压10KV额定电流118.7A额定转速740R/min1.2高压变频调速装置参数：项目参数型号PowerSmart TM 10000 A/138额定输入电压10KV额定功率2250KVA额定输出电压10K

17、V额定输出电流138A额定频率50HZ额定频率调节范围050HZ2.节能分析运行方式频率电压平均电压电流平均电流挡板开度耗电量(h)工频运行50HZ10KV10KV70A50%-100%943.6kWh变频运行20HZ4KV6KV24A36A100%592.4 kWh30HZ6KV36A40HZ8KV48A3.节能计算3.1工频运行耗电量工频运行时耗电量（70÷118.7）×1600×1h=943.6kWh工频运行日耗电量943.6kWh×24h=22646.4kWh工频运行年耗电量22646.4kWh×365=8265936kWh3.2变频运

18、行耗电量变频运行时耗电量1.732×10KV×36A×0.95=592.4kWh变频运行日耗电量691.1kWh×24h=142176kWh变频运行年耗电量16586.4kWh×365=65189424kWh3.3采用高压变频运行后节电量（电费单价1元/度）年节电量8265936kWh5189424kWh=3076512kWh平均节电率3076512kWh÷8265936kWh=37.2%年节约电费3076512kWh×1元/kWh=3076512元=307.6512万元/台通过以上数据说明采用高压变频器控制电机具有良好的经济效益，节电达4