随着变频器在工业及民用领域得到越来越广泛的应用, 近年在炼油厂电气设计中多有涉及高低压变频器, 同时也发现真正能完全掌握, 并在出现问题后准确发现原因还是十分困难的, 有些问题在工程设计中往往被忽视, 本文将针对遇到的一些问题进行探讨。
1 变频器基本原理
变频器是将电源由工频50Hz转换为另一频率的电能控制装置, 现在较常用交—直—交方式, 先把工频电流通过整流器转换成直流电, 然后再将其转换成频率、电压可控的交流电供给用电设备。变频器电路可由整流、中间环节、逆变和控制4个部分组成。
2 变频器选型设计要确定的几项内容
(1) 负载类型主要有恒转矩、恒功率、风机水泵三种类型。
(2) 电压匹配选择变频器的额定电压应与负载的额定电压一致。
(3) 电流匹配应以电流值作为变频器选用的依据, 功率作为参考, 特别对于高速泵电机、多级低转速电机等非常规电机更要注意电流的匹配。
(4) 转矩匹配在驱动恒转矩负载或有减速装置的负载时有可能发生, 像离心机类负载为大惯性负载, 起动转矩较大, 起动时间较长, 因此要选择起动过载能力大、具有低频转矩补偿的变频器。
(5) 安装距离变频器如与用电负荷之间距离较远, 需要采取措施, 抑制长电缆对地耦合电容, 防止变频器输出能力降低, 可采取在变频器的输出端安装输出电抗器或将容量要放大一档的方式解决。
3 变频器的设计与安装
(1) 确认安装环境选择变频器的安装位置主要考虑温度、海拔、湿度和腐蚀性气体、振动、冲击的影响。
变频器内部主要是电子元件, 本身发热量大, 易受周边环境影响, 一般要求环境温度为0~55℃, 最好控制在40℃以内。高压变频器使用上控制好温度尤为重要, 在某石化电厂1600k W变频器安装中虽然设置了通风系统, 但是因为房间里有多台干式变压器、较封闭等原因, 温度经常超标, 进而造成停机保护, 后通过增加隔断和空调设施予以解决。在海拔超过1000m后, 部分变频器输出功率会有所降低, 选用时要有所考虑。
(2) 电缆的选择和布线方法 (1) 为减少电缆对地电容, 变频器和负荷距离应尽可能短, 有可能的话变频应在负荷旁就近布置。 (2) 动力电缆优先选用变频电缆, 控制电缆选用屏蔽电缆。 (3) 动力电缆宜独立于其它电缆, 尽可能不予其他电缆在同一桥架内敷设。
(3) 配电及控制电路下面结合以往设计的电动机变频/工频电路对主要元器件和功能做一介绍:
(1) 主回路:刀熔开关QA的作用是提供短路保护, 并在检修时切断主电路。进线电抗器是防止变频器产生的高次谐波反馈回电网, 从而影响其他用电设备, 对于90k W以上变频器和电源侧电子器件较多、电源容量较小时建议装设。输出电抗器用以减少高次谐波, 当变频器到电机的距离较远时, 应该安装输出电抗器。电动机如在变频器的过载保护范围内, 可不再单独装设, 如变频器容量较大, 应考虑额外装设。接触器KM1~KM3用来实现变频器变频和工频运行, 如果仅考虑在变频下运行, KM1~KM3可不装设。
(2) 控制回路:转换开关SA用来实现变频和工频切换。开关SB11、SB12实现接通主电路, 并启动变频。在变频回路的控制上要注意先后顺序, 即先通电, 后运行, 先停机, 后断电。同时要防止变频器通电和运行同时进行, 通电后要给与变频器5~10s的自检时间, 因此控制回路中采用KM1延时闭合节点实现。因变频器输出端不能反向加电压, 固工频和变频要有互锁, 由KM1、KM2两接触器互锁实现。
(4) 变频器的接地变频器在工作中会产生较多的干扰电磁波, 对周围电子产品会有一定的干扰。因此, 变频器和周边的电子元件应可靠接地, 变频器接地导线的截面不宜小于4mm2, 长度不超过5m。
4 故障分析
变频回路故障基本上可从电源、变频器、负载三个方面考虑, 除变频器本身故障外, 还存在以下可能: (1) 过电压。主要有电源过电压、负荷过电压。 (2) 过流。主要有负载突变、失速, 输出侧短路。 (3) 过载。主要有负载过重, 电压不平衡。
5 结语
在变频器设计、安装、使用过程中要首先要充分了解负荷状况, 合理选择变频设备和附件, 合理规划安装位置和选择电线电缆, 从而保障变频器安全、经济、可靠运行。
摘要：近年, 高低压变频器在炼油厂中得到越来越广泛的应用, 但是在设计选型和安装中对一些问题的忽视往往造成无法起动、停机等故障, 本文针对在设计和运行中遇到的一些问题, 谈谈在选用中要注意的问题。
关键词：变频器,选用,匹配
参考文献
[1] 戴广平.电动机变频器与电力拖动[M].北京:中国石化出版社.
[2] 卓乐友.电力工程电气设计200例[M].中国电力出版社.