引风机电机变频改造项目设计方案

北京天福力高科技发展中心
2007年3月

目 录

1. 概述 1
2. 系统改造方案 1
2.1. 主回路方案 1
2.2. 变频器运行方案 1
2.2.1. 变频器正常工况 1
2.2.2. 变频器异常工况 2
2.2.3. 变频器基本性能简介 2
2.2.4. 变频器控制接口(可按用户要求扩展) 3
2.2.5. 变频器结构 4
2.2.6. 变频器的保护 4
3. 施工方案 4
3.1. 变频器的安放 4
3.2. 变频器进线方式 9
3.3. 暖通设计方案 9
3.4. 变频器内部安装接线及端子排出线图 10
3.4.1. 变频器内部的电气接线 10
3.5. 变频器进机组DCS信号（供参考） 13
3.6. 变频器输入输出接口说明 14
3.6.1. 高压接口 14
3.6.2. 低压控制接口 14
3.7. 电源要求、接地要求 15
3.7.1. 电源要求 15
3.7.2. 接地要求 15
3.8. 变频控制方案 15
3.9. 施工方案计划 16
3.10. 施工材料表 16
概述
利用变频器驱动异步电机所构成的调速系统，对于节能越来越发挥着巨大的作用，利用变频器实现调速运行，是变频器应用的最重要的一个领域，尤其是风机、水泵等机械运行的节能效果最为明显。由于变频器可以方便的实现软起动，因而可以有效地减少电动机启停时对电网的冲击，改善电源容量裕度。

系统改造方案
对于内蒙古丰泰发电有限公司引风机电机变频装置，北京天福力高科技中心根据招标书要求提供西门子罗宾康品牌完美无谐波系列(Perfect_Harmony)高压变频器。该系列变频采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。

该变频器具有对电网谐波污染极小，输入功率因数高，输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、dv/dt及共模电压等问题的特性，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机，包括国产电机。

主回路方案
如图一：K1、K2、K3组成旁路刀闸柜； K2与K3互锁，K2闭合，K3断开，电机变频运行；K2断开，K3闭合，电机工频运行。

变频器运行方案
变频器正常工况
此时，变频器满足运行条件，可以变频运行电机，操作如下：
断开旁路柜的旁路刀闸K3；
闭合变频器进线刀闸K1与出线刀闸K2；
闭合6KV高压开关；
启动变频器，此时变频器输出0～50Hz、0～6000V可调的电压，实现变频驱动电机以达到调节风量的目的。图一主回路方案图
变频器异常工况
此时，变频器不满足运行条件，为确保系统持续运行，应工频运行电机。

操作如下：
断开变频器进线刀闸K1与出线刀闸K3（使变频器退出系统）；
闭合旁路柜的旁路刀闸K2；
闭合6KV高压开关；
此时6KV电网直接驱动电机，电机工频运行。

变频器基本性能简介
变频器为高-高结构，6KV直接输出，不需输出升压变压器，输出为单元串联移相式PWM方式，输出相电压至少为13电平，线电压至少为25电平；
系统一体化设计，包括输入干式隔离变压器，变频器等所有部件及内部连线，用户只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可。整套系统在出厂前进行整体测试。；
36脉冲整流输入符合并优于IEEE519～1992及GB/T14519～93标准对电压失真和电流失真最严格的要求；
在20～100%的负载变化情况内达到或超过0.95的功率因数(无需功率因数补偿装置)
无需滤波器变频器就可输出正弦输出电流和电压波形，对电机没有特殊的要求，可以使用普通异步电机，电机不必降额使用。具有软起动功能，没有电机启动冲击引起的电网电压下跌，可确保电机安全、长期运行；
变频装置输出波形不会引起电机的谐振，转矩脉动小于0.1%。可避免风机喘振现象。变频器有共振点频率跳跃功能；
变频装置对输出电缆长度无任何要求，电机不会受到共模电压和dv/dt的影响；
变频器可在输出不带电机的情况下进行空载调试，也可在没有6KV高压情况下用低压电进行空载调试；
控制采用无速度传感器矢量控制，起动转矩可达150%；
变频器对电网电压波动有极强的适应能力，电压下降45%仍可降额运行；
变频器效率为98.5%；