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，進入干燥塔頂部的空氣分配器，然后呈螺旋狀均勻地進入干燥室。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)機排出。回轉(zhuǎn)窯噴霧干燥塔配備四臺高壓吸風(fēng)機（電機和風(fēng)機參數(shù)見下表），如果采用全壓啟動，電機啟動時沖擊電流大，沖擊轉(zhuǎn)矩大，造成電機、電纜的加速老化和風(fēng)機葉片、軸承的磨損。且電機啟動時沖擊可能造成整個電網(wǎng)的停運。鑒于以上事實，必須要對四臺高壓風(fēng)機配備軟啟動設(shè)備。
電機參數(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 | 轉(zhuǎn)速 | 1450轉(zhuǎn)/分 |
| 功率 | 630kW | ||
| 制造商 | 四川鼓風(fēng)機有限公司 | ||
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，電機電流由負載決定。啟運轉(zhuǎn)矩可達到電動機的最大轉(zhuǎn)矩Tem，應(yīng)用不受限制。啟運時間、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)中電機和機械的壽命，對電網(wǎng)沒有沖擊，不影響網(wǎng)上其它電力設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。
青海中信國安項目軟啟動系統(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。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，用于電動機的軟啟動，一旦電機運行到工頻轉(zhuǎn)速后變頻軟啟動器自動脫離電機撤出運行，同時將電機接入電網(wǎng)工頻運行。
變頻軟啟動器由操作箱進行協(xié)調(diào)控制，根據(jù)運行工況實現(xiàn)各臺電機的軟啟動。當(dāng)電機由0轉(zhuǎn)速運行到額定轉(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)，在保持電機的磁通為恒定的情況下啟動，對電機的供電電壓和頻率協(xié)調(diào)控制，使供給電機的電壓按照預(yù)定的斜坡曲線從零達到額定值，電機的起動過程變得平穩(wěn)。從而降低對電機電源的容量要求，并減少對供電電網(wǎng)的影響和電機本身的機械沖擊。軟啟動器還具有對電機的過載、短路、過流、欠壓、缺相保護等功能。
系統(tǒng)主回路方案：
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根據(jù)現(xiàn)場實際情況，變頻軟啟動器為HARSVERT－A10/050，額定容量為400kVA，短時最大容量790kVA。
三、變頻軟啟動器軟啟動器技術(shù)特點
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)運行，電網(wǎng)電壓在+10％～-10％波動時能平穩(wěn)滿額輸出，-10％～-35％降額運行。避免了電網(wǎng)電壓向下浮動，造成的電機堵轉(zhuǎn)對電機的損害問題。
整個啟動過程采用大功率器件無觸點控制，電機平滑加速，最大限度的保護了電機及其連接的機械傳動裝置。
四、運行效果
為了實現(xiàn)輕載啟動，啟動的過程中將風(fēng)機風(fēng)門關(guān)閉。在實際啟動電機過程中（0到50Hz），電機電流沒有突變，運行平穩(wěn)，始終小于電機的額定電流（45.2A）。順利完成各臺電機的啟動，有效地保護了電機和風(fēng)機，保證了電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。
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：
※ 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是不需要長時間的滿負荷運行，只需要將電機拖動至工頻轉(zhuǎn)速即可，所以可以利用干式變壓器短時過載能力強的特點而減少了干式變壓器的額定容量，節(jié)省了增容改造費用和綜合投資費用，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，對電機和電網(wǎng)基本沒有沖擊，啟動時間寬范圍設(shè)定的優(yōu)點。
※ 變頻軟啟動器具有完整的保護功能，保證電機可靠運行。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，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。