高壓變頻軟啟動器在現(xiàn)場應(yīng)用的介紹
北京利德華福電氣技術(shù)有限公司 徐昌余
一、工程概況
青海中信國安技術(shù)發(fā)展有限公司是一家從事化肥和化工原料生產(chǎn)的企業(yè)，地處柴達(dá)木盆地中央，地理位置十分偏僻。生產(chǎn)生活用電由自備電廠提供，電網(wǎng)容量有限，不能承受較大的沖擊。其回轉(zhuǎn)窯噴霧干燥塔的工作原理是空氣通過過濾器和加熱器，進(jìn)入干燥塔頂部的空氣分配器，然后呈螺旋狀均勻地進(jìn)入干燥室。料液由料液槽經(jīng)過濾器由泵送至干燥塔頂?shù)碾x心霧化器，使料液噴成極小的霧狀液滴，料液與熱空氣并流接觸，水份迅速蒸發(fā)，在極短的時(shí)間內(nèi)干燥為成品。成品由干燥塔底部和旋風(fēng)分離器排出，廢氣由風(fēng)機(jī)排出。回轉(zhuǎn)窯噴霧干燥塔配備四臺高壓吸風(fēng)機(jī)（電機(jī)和風(fēng)機(jī)參數(shù)見下表），如果采用全壓啟動，電機(jī)啟動時(shí)沖擊電流大，沖擊轉(zhuǎn)矩大，造成電機(jī)、電纜的加速老化和風(fēng)機(jī)葉片、軸承的磨損。且電機(jī)啟動時(shí)沖擊可能造成整個(gè)電網(wǎng)的停運(yùn)。鑒于以上事實(shí)，必須要對四臺高壓風(fēng)機(jī)配備軟啟動設(shè)備。
電機(jī)參數(shù)：
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型號 |
YKK500—4 |
功率 |
630kW |
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額定電壓 |
10kV |
轉(zhuǎn)速 |
1489轉(zhuǎn)/分 |
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額定電流 |
45.2A |
功率因數(shù) |
0.86 |
| 流量 | 18萬立方米/時(shí) | 轉(zhuǎn)速 | 1450轉(zhuǎn)/分 |
| 功率 | 630kW | ||
| 制造商 | 四川鼓風(fēng)機(jī)有限公司 | ||
二、方案及設(shè)備配置
通過比較各種方案，最終選擇北京利德華福電氣技術(shù)有限公司提供的高壓變頻軟啟動器方案。
為了減少啟動電流，較大功率的交流電動機(jī)需用啟動器啟動。一般的軟啟動器采用降壓不降頻(恒頻50Hz)啟動，可降低啟動電流，但轉(zhuǎn)矩也降低了很多，使應(yīng)用受到限制。另外，調(diào)相降壓的方法也產(chǎn)生很大的諧波，對電網(wǎng)的損害較大。本產(chǎn)品是變壓變頻軟啟動器，電壓V和頻率f由零開始上升，并保持恒壓頻(V/f=C)比，電機(jī)電流由負(fù)載決定。啟運(yùn)轉(zhuǎn)矩可達(dá)到電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tem，應(yīng)用不受限制。啟運(yùn)時(shí)間、啟動轉(zhuǎn)矩可調(diào)，使用很方便。使用本產(chǎn)品可延長電力拖動系統(tǒng)中電機(jī)和機(jī)械的壽命，對電網(wǎng)沒有沖擊，不影響網(wǎng)上其它電力設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
青海中信國安項(xiàng)目軟啟動系統(tǒng)為一拖四方案，配備一臺變頻軟啟動器循環(huán)啟動4臺電機(jī)。變頻軟啟動器接于10kV電壓等級的主動力電源系統(tǒng)，在海拔2800米的高原上，用于電動機(jī)的軟啟動，一旦電機(jī)運(yùn)行到工頻轉(zhuǎn)速后變頻軟啟動器自動脫離電機(jī)撤出運(yùn)行，同時(shí)將電機(jī)接入電網(wǎng)工頻運(yùn)行。
變頻軟啟動器由操作箱進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，根據(jù)運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)各臺電機(jī)的軟啟動。當(dāng)電機(jī)由0轉(zhuǎn)速運(yùn)行到額定轉(zhuǎn)速后，變頻軟啟動器向操作箱發(fā)出切換信號，由操作箱完成變頻—工頻切換。
高壓變頻軟啟動器軟啟動是應(yīng)用現(xiàn)代變頻調(diào)速SPWM技術(shù)，在保持電機(jī)的磁通為恒定的情況下啟動，對電機(jī)的供電電壓和頻率協(xié)調(diào)控制，使供給電機(jī)的電壓按照預(yù)定的斜坡曲線從零達(dá)到額定值，電機(jī)的起動過程變得平穩(wěn)。從而降低對電機(jī)電源的容量要求，并減少對供電電網(wǎng)的影響和電機(jī)本身的機(jī)械沖擊。軟啟動器還具有對電機(jī)的過載、短路、過流、欠壓、缺相保護(hù)等功能。
系統(tǒng)主回路方案：
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根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，變頻軟啟動器為HARSVERT－A10/050，額定容量為400kVA，短時(shí)最大容量790kVA。
三、變頻軟啟動器軟啟動器技術(shù)特點(diǎn)
變頻軟啟動器為高－高結(jié)構(gòu)，采用單元串聯(lián)移相式PWM方式，10kV直接輸出。
系統(tǒng)采用8級串聯(lián)結(jié)構(gòu)，48脈沖輸入基本消除了對電網(wǎng)的諧波干擾。
變頻軟啟動器能在寬電壓范圍內(nèi)運(yùn)行，電網(wǎng)電壓在+10％～-10％波動時(shí)能平穩(wěn)滿額輸出，-10％～-35％降額運(yùn)行。避免了電網(wǎng)電壓向下浮動，造成的電機(jī)堵轉(zhuǎn)對電機(jī)的損害問題。
整個(gè)啟動過程采用大功率器件無觸點(diǎn)控制，電機(jī)平滑加速，最大限度的保護(hù)了電機(jī)及其連接的機(jī)械傳動裝置。
四、運(yùn)行效果
為了實(shí)現(xiàn)輕載啟動，啟動的過程中將風(fēng)機(jī)風(fēng)門關(guān)閉。在實(shí)際啟動電機(jī)過程中（0到50Hz），電機(jī)電流沒有突變，運(yùn)行平穩(wěn)，始終小于電機(jī)的額定電流（45.2A）。順利完成各臺電機(jī)的啟動，有效地保護(hù)了電機(jī)和風(fēng)機(jī)，保證了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
相對常規(guī)的軟啟動方案，用高壓變頻軟啟動器做軟啟動器有以下優(yōu)點(diǎn)：
※ 專門用做軟啟動的高壓變頻軟啟動器（以下簡稱變頻軟啟動器）和常規(guī)的高壓變頻器（以下簡稱變頻器）的主要區(qū)別在于：變頻軟啟動器的工作特點(diǎn)是不需要長時(shí)間的滿負(fù)荷運(yùn)行，只需要將電機(jī)拖動至工頻轉(zhuǎn)速即可，所以可以利用干式變壓器短時(shí)過載能力強(qiáng)的特點(diǎn)而減少了干式變壓器的額定容量，節(jié)省了增容改造費(fèi)用和綜合投資費(fèi)用，節(jié)約了成本。
※ 變頻軟啟動器相對普通的軟起設(shè)備具有啟動過程更為平滑，電流沒有突變，對電機(jī)和電網(wǎng)基本沒有沖擊，啟動時(shí)間寬范圍設(shè)定的優(yōu)點(diǎn)。
※ 變頻軟啟動器具有完整的保護(hù)功能，保證電機(jī)可靠運(yùn)行。包括：過壓、欠壓、過載、過流、缺相、過熱等。
※ 變頻軟啟動器采用進(jìn)口的功率器件，具有高可靠性和高穩(wěn)定性。
※ 變頻軟啟動器緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，體積更小，外形更美觀。
※ 變頻軟啟動器的高、低壓間采用光纖接口，具有良好的隔離和可靠的觸發(fā)作用。
※ 變頻軟啟動器具有良好的人機(jī)界面，使操作更簡單直觀。
五、結(jié)束語
高壓變頻軟啟動器在青海中信國安項(xiàng)目的正式交付使用，開拓了利德華福公司的產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，使產(chǎn)品線更加豐富，可以為客戶提供更加完善的解決方案。