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利德华福高压变频器在7100kW/6kV吸风机上的应用


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摘要： 陕西某发电有限公司#3机组扩容改造，将原两台吸风机改为一台大吸风机，为了提高效能为电机配套了一台北京利德华福高压变频器。大功率电机的变频拖动在北 京利德华福的高压变频应用中并不少见，但电厂为了机组运行可靠要求变频器在在突然异常的情况下尽可能切入工频运行，保证机组不停机。

这种应用在以前的调试中也偶尔遇到，但功率大多在1000kW以下，如此大功率电机的应用调试就存在很大风险，调试不好很有可能损坏电机或者变频器，甚至造成厂用电供电事故。

关键词：大功率电机变频紧急切工频

一、 现场情况概述

电机参数：

型号
SPKK900-6
额定频率
50Hz
额定功率
6900kW
功率因数
0.87
定子电压
6000V
定子电流
789A
调频范围
25 Hz-50 Hz
出厂日期
2013.6
生产厂家
湘潭电机股份有限公司

变频器参数：
型号
HARSVERT-VA06/850
额定容量
8875kVA
输入电压
6kV
输出电压
6kV
输入频率
50Hz
出厂日期
2013.7
生产厂家
北京利德华福电气技术有限公司
 

现场设计结构如图(1)所示，由于电流比较大，回路切换均使用高压断路器，正常情况下依次合闸QF0-QF2-QF3,电机变频主回路接通，QF1在检查到变频器带高压时延时自动合闸，抑制变频器上电瞬间的励磁涌流。

变频器启动后电机变频运行，但当变频器发生重故障跳闸时，自动分开QF2、QF3,变频器判断是否可以切工频，如果非电机过流故障，非电机接地故障，发出合工频允许信号，DCS根据锅炉运行情况分析是否可以切工频，如果允许就合QF4，电机切换至工频运行。

 图1 切换控制的主电路

图1 切换控制的主电路
 
做电机变频切工频转换时大多会遇到过这样的情况：电机由变频运行状态直接向工频运行状态切换时有时会产生特别大的冲击电流，能达到其直接启动电流的两倍，约为其额定电流的十四五倍，但有的时候却几乎没有电流冲击；而断开变频一段时间后再转向工频时就不会再出现太大的冲击电流，延时的时间越长出现的冲击电流的峰值就会越小。但时间越长容易导致风机转速下降，炉膛正压造成危险，所以具体多长时间切是个关键问题。
 
二、问题的分析
三相电动机正常运行时，以同步转速旋转的主磁场在定子三相绕组内感应对称的三相电动势。若断开电源后，主磁场消失，但曾经被主磁场磁化的转子铁芯依然存在剩磁，与此同时由于惯性转子依然高速旋转，在定子线圈产生的感应电动势并不会在极短的时间内消失，只是有所衰减。图2是电机两相之间,在断开变频器输出前、后的的定子绕组的电压波形，由此可看出，断开电源后定子线圈的感应电动势逐渐衰减的过程。图3是图2的展开，仔细观察该图可以看出，随着转速的降低，转子绕组电压频率也在缓慢的下降。

图2 定子电压衰减波形1

图2 定子电压衰减波形1

图3 定子电压衰减波形2

图3 定子电压衰减波形2
 
由于变频器输出的是PWM波，其相位不易观察，测得在工频状态下的电压波形进行进一步的分析。因为变频器50Hz时的输出电压与工频电压作用在电机上基本时等效的，并不影响分析结果。图4是电机在工频电源下突然断开电源后的电压波形图，由该图可以看出，电压波形没有跳变，所以断开瞬间感应电动势与电源电压是 同相位的,其幅值也是基本相等的。随着剩磁的慢慢消失，电压幅值逐渐降低，同时伴随着转速的降低感应电动势的频率逐渐下降，其相位也逐渐与电源相位拉开。频率越低，单位时间内拉开的相位差也就越大。
 
为了确定QF4的合闸时机，必须等待一定的时间，保证反电动势足够小，这样冲击电流才会被限制在预期范围以内，保证投切可靠，否则会使冲击电流过大QF0速断保护跳闸而投切失败。但时间越长电机失速越大，QF4合闸后长时间不能到达额定转速，电机加速时电流过大并持续时间过长，超过综合保护装置中设定的电机启动时间导致过流一段动作跳闸而投切失败。其次电机功率比较大，启动时间过长，电机大电流导致厂用电母线电压拉低，其他设备运行失常或故障。所以确定合闸时机是一个很重要的问题。

图4 电机在工频下断开电源后的电压波形

图4 电机在工频下断开电源后的电压波形
 
三、验证试验

为了电机的变频切工频能够试验，我们必须做以下几个实验，一方面验证切换逻辑的正确性和可靠性，另外一方面就是设定切换时机和保护定值。

3.1不带高压逻辑验证实验
空载模拟实验主要是验证切换逻辑的正确性和可靠性，根据变频器程序设计要求，变频器若在运行中突然发生重故障，若要切至工频需要满足以下几个条件：
?· 没有输出接地故障
?· 变频器参数设定为允许切工频
?·  QF2、QF3确实已经分闸
?· 变频器并非停机减速过程中
?· 变频器重故障并非过流故障
 
【文章来自米尔自动化网】http://www.mirautomation.com/pages/2014-06/s37259.shtml
本文标签： 利德华福   高压变频器   吸风机  

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