高压变频器教案

1、4.9对高压变频的要求海水淡化高压泵电动机200kW,供电电源为6kV。海水淡化高压泵要求设置一对一变频控制柜，即每台电动机配置一套变频器。高压泵电动机需要为专用变频电动机。卖方需提供接线系统图。变频器设备选用合资及以上产品。4.9.1 高压变频一次原理图及运行控制方式变频器采用自动一拖一方式。一次原理图如下：一次回路图说明：QS1、QS2为刀闸隔离开关。KM1、KM2、KM3为固定式真空接触器。PT为电压互感器。QS1、QS2与KM1、KM2联锁，即QS1、QS2断开时，KM1、KM2合不上。KM3和KM2互锁，KM3和KM1不互锁。KM3和KM2不能同时闭合。自动变频切换工频过程：电机变频

2、运行时，变频器接收到变频切工频”的信号后，断KM1、KM2,然后合KM3,电机工频运行。自动工频切换变频过程：电机工频运行时，变频器接收到工频切变频”的信号后，合KM1,再断KM3,最后合KM2,电机变频运行。检修变频器时断隔离刀闸QS1、QS2。卖方变频装置以及其配套的电气/电子设备须满足在室内环境温度-5C40c条件下无空调长期安全可靠运行，且运行参数保持额定值。且要充分考虑防尘、防雨、散热等措施。4.9.2 高压变频器基本技术要求高压变频器及附属设备的寿命不低于20年；具元器件或部件等易损坏，卖方保证使用寿命不低于100000小时。,并能在第2节各条指明的环境下长期安全运行。>96

3、%满足，以确保整套系统的可靠性。,减少变频器内元件数量，应采用高压大功率的功率半导体元器件，并且功率元器件采用不用不并的单管结构。卖方应提供最新型号的变频装置，并详细说明结构（包括元器件型号、隔离变结构及绝缘）以及主要元器件的供应商、产地。,变频系统在不加任何功率因素补偿的情况下输入侧功率因素必须大于0.95。,变频装置必须保护电机不受共模电压及dV/dt应力的影响。,增加系统的高可靠性，变频器内部一次回路必须为无熔断器设计；直流回路必须采用无需定期更换的长使用寿命的电容器。5191992及中国供电部门对电压失真最严格的要求，高于国标GB14549-93对谐波失真的要求。变频装置对电网反馈的谐

4、波要求也必须符合IEEE5191992及中国供电部门对电压失真最严格的要求，高于国标GB14549-93对谐波失真的要求。6kV电源的瞬间闪变应不会导致变频装置的停机，凝泵应能承受1秒钟瞬时断电不停机。卖方变频器具有掉电3秒不停机的功能、掉电20秒内来电自启动功能和转速跟踪功能变频装置输出波形不会引起电机的谐振，转矩脉动小于0.01%,变频器可自动跳过共振点。,变频装置整个系统的效率（包括输入隔离变压器等）必须达到96%以上。,所测得的变频装置噪声不得超过65分贝（关闭冷却风机的情况下）。,此时变频器不应受损坏。,在-10%+10%电网电压波动时必须满载输出；可以承受35%的电网电压下降而降额

5、继续运行。且变频器在输出侧6kV母线单相接地时变频器须维持运行，采用IGBT作为主开关元件的PWM逆变器。变频器采用无速度传感器的矢量控制。，并可对其进行远程/本地控制的切换。，在整个频率调节范围内，被控电动机均能保持正常运行。在最低输出频率时，应能持续地输出额定电流。在最高输出频率时，应能输出额定电流或额定功率。，稳定数值应符合国际标准。，并能联跳输入侧6kV开关。保护的性能应符合国家有关标准的规定。变频装置系统的控制方式必须符合6kV开关控制系统及机组DCS系统的要求。变频器风扇电源断电时采用断路器保护，当发生短路，断路器立刻跳闸，也可增设过载保护。欠压保护设定的原则:针对生产企业负荷波动

6、大的这种工况，变频器要进行特殊设计，大幅度提高其抗电网波动的能力，做到电压波动在±10%以内时，变频器可以维持满额输出；电网电压降落在-10%-35%以内时，变频器都短时降额运行，不进行欠压保护，等电网电压恢复正常后，20秒内变频器自动恢复到原来的工作状态，大大减少电压跌落造成的停机现象。在有些情况下，关键辅机设备有进行供电母线切换的需要，在母线切换过程中，被切换的辅机设备往往产生短暂的主电源完全失电现象。大部分变频器在发生主电源失电时只能停机，个别变频器虽然不会立即停机，但也只能坚持5个周波（仅20ms），实际上许多母线切换过程并不能在20ms的时间内完成。，具体显示数据可在界面上

7、进行设定。变频器与现场外围控制接口变频器需要提供的开关量输出6路：(1) 变频器待机状态指示：表示变频器已待命，具备启动条件。(2) 变频器运行状态指示：表示变频器正在运行。(3) 变频器控制状态指示：节点闭合表示变频器控制权为现场远程控制；节点断开表示变频器控制权为本地变频器控制。(4) 变频器轻故障指示：表示变频器产生报警信号。(5) 变频器重故障指示：表示变频器发生重故障，立即关断输出切断高压。(6) 电机在工频旁路：表示电动机处于工频旁路状态。以上所有数字量采用无源接点输出，定义为接点闭合时有效。除特别注明外，接点容量均为AC220V、3A/DC24V，1A。2) 变频器需要提供的模拟

8、量2路：(1) 变频器输出转速(2) 变频器电机电流变频器提供2路420mADC的电流源输出(变频器供电),带负载能力均为250Qo3) 需要提供给变频器的模拟量1路：变频器转速给定值现场提供1路420mADC二线制电流源输出，带载能力必须大于250Q,420mADC对应转速低高限，须呈线性关系。4) 需要提供给变频器的开关量有2路：(1) 启动指令：干接点，3秒脉冲闭合时有效，变频器开始运行。(2) 停机指令：干接点，3秒脉冲闭合时有效，变频器正常停机。变频器与其他电气设备接口1) 变频器给高压开关柜的有2路：(1)高压紧急分断：变频器出现重故障时，自动分断高压开关，闭点有效。(2)高压合闸

9、允许：变频器自检通过或系统处于工频状态，具备上高压条件，闭点有效。以上所有数字量采用无源接点输出，定义为接点闭合时有效。除特别注明外，接点容量均为DC220V，3A。2) 高压开关柜给变频器的状态信号1路：高压开关分闸信号：高压开关处于分断时，辅助节点闭合；1个。，开关量输出的内部接点全部为无源接点；模拟量信号全部为420mA转速跟踪。，两种控制功能应具有转换开关或转换键。本柜操作盘应能进行各种控制操作和参数设置。显示面板应具有电流、电压、频率、功率、开、停、故障显示及故障追忆等功能。，能根据负荷的变化及时有效地实现调节，在负荷从100%调节到40%的响应时问宜小于1min(现场1s3600s

10、可调)。当没有转速反馈时，变频器速度调节精度应为额定转速的±0.1%。频率分辩率0.01Hz。，1分钟。，双方在设计联络会商定。，应进行满负载3小时的连续运行试验，并提供试验报告。，应能使变频器退出运行，并切换到原来的调节状态。，变频器设备均能承受并保持结构上的完整性。，其内容应包括名称、型号、技术数据，效率、制造厂、出厂编号、出厂年月等。，原理图），并在图中详细表示其与DCS的接口IO点（包才SIO点名,IO名称,IO形式,报警和保护动作值）.；买方负责提供变频器与DCS接口的连接。14549及IEEE519标准的规定。变频器应考虑将对电网谐波影响减至最小的措施，并在卖书中说明。变

11、频器应对本体控制系统和就地控制柜无谐波影响。变频器应配置电能质量表计，以连续监测和显示输入和输出电能质量。卖方应在卖书中提供谐波分析报告，包括电压和电流谐波的计算。，而不造成电动机绝缘提高、降容和寿命缩短。4.9.3高压变频器设备技术要求 额定电压 额定频率 额定电流 相数 额定 4s 热稳定电流 额定动稳定电流 额定绝缘水平：a. 1 min 工频耐受电压（有效值）34kVb. 雷电冲击耐受电压（峰值） 操作结构7.2V50Hz400A3相25kA50kA对地和相间：30kV；断口间：60kV 操作型式：就地操作，操作回路与上级高压开关电气联锁。 应提供可靠的关合位置指示器，有开合位置信号送

12、至远动位置。输入隔离变压器性能参数及技术要求隔离变压器容量应能适应变频器和电动机的满容量连续运行，且温升不超过IEC规定的温升限值要求。隔离变压器应采用整流型变压器，应能承受过电压和变频器产生的共模电压以及谐波的影响，并满足换流装置连接的要求。隔离变压器应为干式变压器，配套金属防护外壳，并具有就地和远方超温报警和相应的控制功能。隔离变压器技术参数(1) 一次侧额定电压：6.32X5%kV(2) 一次侧额定频率：50±0%Hz(3)二次侧额定电压：710kV(4)阻抗电压：7-9%(5)绝缘等级：H级(按F级绝缘考核温升)(6)接线组别：D,延边绝缘水平(1)高压绕组a.最高电压7.2

13、kVb.额定雷电冲击耐压(峰值)60kVc.额定短时工频耐压(有效值)25kV(2)低压绕组a.额定雷电冲击耐压(峰值)60kVb.额定短时工频耐压(有效值)20kV隔离变压器应选择适当阻抗，以限制故障电流，保证换流装置的安全，并限制换流装置向6kV系统提供谐波电流满足IEEE的要求。应提供进线变压器过负载能力变压器允许过负荷能力应符合IEC干式变压器过负荷导则及相应国标要求。变压器在1.4倍过电压下允许运行时间为5分钟；过载能力为120%,1小时。变压器承受短路电流的能力变压器在各分接头位置时，应能承受线端突发短路的动、热稳定而不产生任何损伤、变形及紧固件松动。噪音水平在离外壳1m,高度为1

14、.5m处测量，噪音水平不大于70dB（A）温升限值（正常运行时变压器的温升不大于90K）部位绝缘系统温度（C）最高温升（K）线圈180125铁心、金属部件和其相邻的材料在任何情况卜不会出现使铁芯本身、其它部件和与其相邻的材料受到损害的温度进线变压器安装在户内，并与高压变频装置布置在一起，也可单独布置。卖方负责进线变压器同高压变频装置之间的连接。变压器进线接线端子应足够大，以便与进线电缆连接。变压器柜内高压引线导体应能满足发热的允许值。（65）采用进口电解电容器。,运行中可选择观察输出电流、电压、频率、转速等参数。,变频器精度应满足模拟量输入，输出信号W.25%I/O类型1）模拟量输入：4-20

15、MA（接地或不接地），最大输入阻抗为256Q。2）模拟量输出：420MA,具有驱动回路阻抗大于600。负载能力。3）开关量输入：开关量输入回路在硬件上采取光电隔离措施，在软件上采取消除接点抖动措施.并作好接地，屏蔽等抗干扰措施。4）开关量输出：开关量输出模件应具有电隔离输出，隔离电压250V直接启动任何中间继电器,卖方应提供对传感器，输入输出信号的屏蔽要求和建议，以满足系统设计的要求。,射频干扰及振动的环境中连续运行.且不降低系统的性能.距电子柜1.2m处以外发出的工作频率470Hz、功率输出达5W的电磁干扰和射频干扰,应不影响系统正常工作。卖方提供的电气柜内的接线端子应提供15%的余量。,参

16、数设定等功能。，并反馈变频装置的主要状态信号和故障报警信号。；(2)滤网2套；(3)快熔5个。4.9.4 机柜和接线要求，必要时应加装防护设施)。,以提高抗射频干扰(RFI)的能力。机柜设计应满足电缆由柜底引入的要求。,应提供通风设施。,端子排应有15%的余量。,电缆夹头,电缆走线槽及接线槽应为阻燃型材料。,使买方能方便地接线,汇线和布线。，电缆屏蔽接地端子(柜门与柜体有接地连接。,铜母线的最小截面为160mm2.接地母线与外壳绝缘，外壳应有接地螺栓，屏内元件须可靠接地。，应考虑散热要求及与相邻元件之间的间隔距离，并应充分考虑电缆的引接方便。,以提高通讯速率和抗干扰能力变频器柜内强信号电和弱电

17、信号应分开布置,以避免干扰。,平均无故障时间应注频装置本身。否则应考虑冗余配置，并自动切换。报警信号应能远传到控制室。每一套冷却装置应拆装方便，应满足变频装置的安全可靠地运行。4.9.5 性能保证变频器平均无故障时间不少于2万小时变频器可用率99%.变频器设备整体寿命不小于20年外壳防护等级为IP31（必要时应加装防护设施）.在20-100%的调速范围内，变频系统在不加任何功率因素补偿的情况下输入侧功率因素必须大于0.95.4.9.6 变频器的质量保证变频器的主要零部件，如功率单元、控制系统、变压器、旁路柜等均应按图纸及技术文件要求进行功能检查和试验，以保证变频器设备满足基本的性能要求。卖方应

18、提供有关质量保证的各项文件。这些文件至少包括：（ 1） 原产地证书；（ 2） 第8条规定的各项试验结果；（ 3） ISO9000质量认证书。变频器从第一次启动运行开始，在一年内，因制造质量问题而发生损坏，或不能进行正常工作时，卖方应免费为买方修理或更换零部件。4.9.7 变频器试验，并提出试验报告.试验前，应将试验内容、试验方法和试验仪器设备通告买方；必要时；买方可派员参加。（ 1） 各部件的功能性试验；（ 2） 各部件的安全性试验；（ 3） 变频器各种故障保护试验；（ 4） 变频器各种故障诊断、显示和报警试验；（ 5） 变频器与旁路运行切换试验；（ 6） 柜门连锁试验；（ 7） 功率单元柜风

19、机故障试验；（ 8） 变频器过载试验；（ 9） 变频器3小时满负载连续试验；（ 10） 行频率调整试验。,由买方组织进行试验，卖方派员参加并指导。(1)变频器带电机时，变频起停试验；(2)变频器带电机时，变频器与旁路运行切换试验；(3)变频器带电机时，72小时满负载连续运行试验;(4)变频器带电机时，变频器与DCS联动试验；(5)买卖双方协商的其他试验。变频器主要技术经济数据输入频率额定输入电压功率因数输出频率范围过载能力辅助电源模拟量输入模拟量输出开关量信号冷却方式环境湿度变频装置效率防护等级50i5%Hz6土0%kV>0.950120Hz120%1min150%3秒200%立即保护3

20、80V±10%AC50土Hz(三相四线)010V420mA任意设定010V420mA可选继电器干接点信号空气冷却或强制空气冷却<55%,无凝结额定负载下>96%IP31进线变压器技术数据进线变压器技术数据规范单位参数备注1使用标准2型式、型号干式3变压器供货商及产地规范单位参数备注4安装地点室内（柜内）5系统取同电压kV6额定容量kVA7额定电压kV8额定电流A9额定枷率Hz10相数3相11接线组别12绕组数13总损耗其中：空载损耗偏差按国标出损耗偏差按国标14阻抗电压允许偏差15调压方式调压范围16绝缘等级17中性点接地方式18冷却方式冷却风机安装在变压器外壳内还是外1

21、9高压侧绝缘水平设备最高电压（肩效值）kV额定短时工频耐受电压（肩效值）kV额定需电冲击电压（全波峰值）kV20设备最高电压（肩效值）kV21泄漏比距差.5cm/kV22局部放电（1.5倍最高相小于10pC规范单位参数备注电压卜，）23过激磁能力（额定电压、额定频率卜）空载，1.1/1.2/1.3倍过电压卜，允许运行时间连续/满载，1.05/1.1/1.4倍过电压卜，允许运行时间连续/24过载能力25噪音水平26变压器可靠性指标（平均无故障工作时间）h27变压器外形尺寸28变压器重量29变压器绕组材料30变压器铁心材料及供货商31变压器绝缘材料32变压器外壳表面防腐处理方式33变压器防护等级3

22、4变压器进线方式35变压器盘前维护还是盘后维护序号规范单位参数备注1使用标准2型式及型号3供货商及产地4安装地点室内5技术方案序号规范单位参数备注6对电动机要求7变频器输入侧有无熔断器8额定输入电压/允许父化范围kV9系统输入电压kV10系统输出电压kV11系统输出电流A12逆发侧最局输出电压kV13额定容量kVA14额定输入频率/允许变化范围15对电网电压波动的敏感性16变频器效率17谐波18可靠性指标（平均无故障工作时间）H19输入侧功率因数20控制E21控制电源22UPS型式、参数及容量23变换器型式及元件24逆变器型式及元件25传动象限26电隔离部分是含采用光纤电缆27噪声等级28冷却方式29冷却系统故障对变频器的影响序号规范单位参数备注30过载能力31变压器损耗（按/、同标号分别填写）kW32系统总损耗（按/、同标号分别填写）kW33标准控制连接34模拟量信号