崔健生（1965－）
男，黑龍江省林業(yè)設(shè)計(jì)研究院熱電規(guī)劃設(shè)計(jì)院總工程師，高級(jí)工程師，注冊(cè)電氣師。（黑龍江省林業(yè)設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080 ），從事火力發(fā)電廠、熱源廠、熱網(wǎng)換熱站、生物質(zhì)發(fā)電工程、風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目電氣、儀表及自動(dòng)化控制專業(yè)設(shè)計(jì)。

摘要：本文針對(duì)國(guó)內(nèi)中等容量電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速應(yīng)用范圍不夠廣泛的現(xiàn)狀，提出一種高—低低變頻調(diào)速方案，以拓展中等容量電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：高—低低變頻調(diào)速；電動(dòng)機(jī)繞組；電壓等級(jí)

Abstract: Aiming at the current situation of the limited application areas of variable frequency speed control design of medium capacity motors, a scheme of low variable frequency speed control is proposed to expand the application areas of the high and low voltage transformer.

Key words: Low variable frequency speed control；high and low voltage transformer；Motor windings；Level of voltage

    如今，在小容量電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中，雖然變頻器的應(yīng)用幾乎達(dá)到普及階段，但是其應(yīng)用范圍僅限于低壓電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，而中等容量的高壓電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)由于高壓變頻器存在著技術(shù)程度復(fù)雜、運(yùn)行可靠性有待完善以及價(jià)格十分昂貴等問(wèn)題，其應(yīng)用范圍仍然不夠廣泛。本文針對(duì)這種情況，提出一種中等容量電動(dòng)機(jī)高—低低變頻調(diào)速方案，來(lái)拓展中等容量電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的應(yīng)用領(lǐng)域。

1 中等容量電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用高壓變頻器的由來(lái)

    目前，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的配電電壓等級(jí)僅有0.4千伏、6千伏與10千伏，電壓等級(jí)可供電動(dòng)機(jī)電源的選擇。這種單一性的電壓等級(jí)使之國(guó)內(nèi)低壓電動(dòng)機(jī)（包括變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)）的最大功率標(biāo)準(zhǔn)多定位在220~280千瓦（相應(yīng)機(jī)座號(hào)H355至H400），而以上功段的電動(dòng)機(jī)限于工藝制造的難度，其電源的電壓等級(jí)多選擇6千伏或10千伏。在這種國(guó)情的限制下，中等容量電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)只能選擇高壓變頻器。

2 中等容量電動(dòng)機(jī)高—低低變頻調(diào)速系統(tǒng)組成

    該系統(tǒng)由高壓變壓器、低壓變頻器與低壓電動(dòng)機(jī)組成。高壓變壓器將高壓電源的電壓等級(jí)（6~10千伏）變成低壓電源的電壓等級(jí)（400~690伏）再向相應(yīng)電壓登記的低壓變頻器和低壓電動(dòng)機(jī)供電。在較大的中等容量電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)選擇690伏的電壓等級(jí)，以便降低其額定電流。

    該系統(tǒng)的設(shè)備既可以向變壓器廠和電機(jī)廠直接定貨，也可以利用原有設(shè)備改制。該系統(tǒng)組成詳見(jiàn)圖1。

圖1   電氣原理圖

3 中等容量電動(dòng)機(jī)高—低低變頻調(diào)速方案實(shí)施的可行性

    （1）該方案對(duì)于新建工程或新增設(shè)備的技術(shù)改造項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)具體情況，選擇相應(yīng)電壓等級(jí)的變壓器和電動(dòng)機(jī)直接向生產(chǎn)廠訂貨。國(guó)內(nèi)630千瓦以下功率段的變頻器已有較多的生產(chǎn)廠能夠批量供貨，產(chǎn)品價(jià)格遠(yuǎn)低于高壓變頻器的價(jià)格，其使用的可靠性已經(jīng)得到用戶普遍的認(rèn)可，可以說(shuō)從產(chǎn)品的性價(jià)比角度考核，應(yīng)該是用戶的首選。

    現(xiàn)在，國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口的高壓變頻器的單位功率售價(jià)為1200~2300元/千瓦，而國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口的低壓變頻器單位功率售價(jià)為300~500元/千瓦。在規(guī)范的使用維護(hù)條件下，低壓變頻器內(nèi)主電路的逆變器平均無(wú)故障工作時(shí)間已經(jīng)超過(guò)5萬(wàn)小時(shí)，國(guó)內(nèi)已有大量的成功應(yīng)用案例可供用戶參考借鑒。

    （2）該方案對(duì)于原有設(shè)備的技術(shù)改造項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，需要對(duì)原有的中、高壓（3~10千伏）的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行相間與極間繞組連接結(jié)構(gòu)的改制，建議此工程優(yōu)先委托原高壓電動(dòng)機(jī)制造廠完成。同時(shí)還需要采購(gòu)一臺(tái)非標(biāo)準(zhǔn)的干式變壓器將原電源的電壓（6~10千伏）變車與改制電動(dòng)機(jī)互匹配的電壓等級(jí)。變壓器的安裝位置應(yīng)盡量靠近變頻器，以降低輸電線路損耗及諧波干擾影響。由于干式變壓器每千伏安售價(jià)僅有200元，因此，變壓器費(fèi)用增加后的工程總投資也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于選用高壓變頻器工程方案的投資。

4 中等容量電動(dòng)機(jī)高—低低變頻調(diào)速與應(yīng)用高壓變頻器的比較

    根據(jù)典型的500千瓦風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)高—低低變頻調(diào)速系統(tǒng)工程實(shí)施考核，中等容量電動(dòng)機(jī)高—低低變頻調(diào)速工程方案與應(yīng)用高壓變頻器工程方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比較具有以下優(yōu)越性：

    （1）該系統(tǒng)工程方案投資比應(yīng)用高壓變頻器系統(tǒng)工程方案節(jié)省投資約51.20%。

    （2）該系統(tǒng)工程方案投資回收期比應(yīng)用高壓變頻器工程方案投資回收期縮短約44.40%。

    （3）該系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行節(jié)省電費(fèi)與應(yīng)用高壓變頻器系統(tǒng)運(yùn)行持平。

    （4）該系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)維修技術(shù)難度低于高壓變頻器系統(tǒng)設(shè)備。

    （5）該系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行可靠性高于高壓變頻器設(shè)備的運(yùn)行系統(tǒng)。

5 結(jié)論

    綜上所述，本文提出的中等容量電動(dòng)機(jī)的高—低低變頻調(diào)速方案對(duì)于資金不足且堅(jiān)持實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造的企業(yè)來(lái)說(shuō)，是有參考借鑒作用。尤其是低壓變頻器于低壓電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行可靠性以及維護(hù)維修技術(shù)較為成熟，將更符合過(guò)內(nèi)企業(yè)的實(shí)際情況。

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