劉成浩(中國石油工程建設(shè)公司大連設(shè)計(jì)分公司,遼寧 大連 116085)

隨著變頻器在工業(yè)及民用領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，近年在煉油廠電氣設(shè)計(jì)中多有涉及高低壓變頻器，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)真正能完全掌握，并在出現(xiàn)問題后準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)原因還是十分困難的，有些問題在工程設(shè)計(jì)中往往被忽視，本文將針對遇到的一些問題進(jìn)行探討。

1 變頻器基本原理

變頻器是將電源由工頻50Hz 轉(zhuǎn)換為另一頻率的電能控制裝置，現(xiàn)在較常用交—直—交方式，先把工頻電流通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電，然后再將其轉(zhuǎn)換成頻率、電壓可控的交流電供給用電設(shè)備。變頻器電路可由整流、中間環(huán)節(jié)、逆變和控制4 個(gè)部分組成。

2 變頻器選型設(shè)計(jì)要確定的幾項(xiàng)內(nèi)容

(1)負(fù)載類型 主要有恒轉(zhuǎn)矩、恒功率、風(fēng)機(jī)水泵三種類型。

(2)電壓匹配 選擇變頻器的額定電壓應(yīng)與負(fù)載的額定電壓一致。

(3)電流匹配 應(yīng)以電流值作為變頻器選用的依據(jù)，功率作為參考，特別對于高速泵電機(jī)、多級低轉(zhuǎn)速電機(jī)等非常規(guī)電機(jī)更要注意電流的匹配。

(4)轉(zhuǎn)矩匹配 在驅(qū)動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置的負(fù)載時(shí)有可能發(fā)生，像離心機(jī)類負(fù)載為大慣性負(fù)載，起動轉(zhuǎn)矩較大，起動時(shí)間較長，因此要選擇起動過載能力大、具有低頻轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)淖冾l器。

(5)安裝距離 變頻器如與用電負(fù)荷之間距離較遠(yuǎn)，需要采取措施，抑制長電纜對地耦合電容，防止變頻器輸出能力降低，可采取在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器或?qū)⑷萘恳糯笠粰n的方式解決。

3 變頻器的設(shè)計(jì)與安裝

(1)確認(rèn)安裝環(huán)境 選擇變頻器的安裝位置主要考慮溫度、海拔、濕度和腐蝕性氣體、振動、沖擊的影響。

變頻器內(nèi)部主要是電子元件，本身發(fā)熱量大，易受周邊環(huán)境影響，一般要求環(huán)境溫度為0～55℃，最好控制在40℃以內(nèi)。高壓變頻器使用上控制好溫度尤為重要，在某石化電廠1600kW 變頻器安裝中雖然設(shè)置了通風(fēng)系統(tǒng)，但是因?yàn)榉块g里有多臺干式變壓器、較封閉等原因，溫度經(jīng)常超標(biāo)，進(jìn)而造成停機(jī)保護(hù)，后通過增加隔斷和空調(diào)設(shè)施予以解決。在海拔超過1000m 后，部分變頻器輸出功率會有所降低，選用時(shí)要有所考慮。

(2)電纜的選擇和布線方法 ①為減少電纜對地電容，變頻器和負(fù)荷距離應(yīng)盡可能短，有可能的話變頻應(yīng)在負(fù)荷旁就近布置。②動力電纜優(yōu)先選用變頻電纜，控制電纜選用屏蔽電纜。③動力電纜宜獨(dú)立于其它電纜，盡可能不予其他電纜在同一橋架內(nèi)敷設(shè)。

(3)配電及控制電路 下面結(jié)合以往設(shè)計(jì)的電動機(jī)變頻/工頻電路對主要元器件和功能做一介紹：

①主回路：刀熔開關(guān)QA 的作用是提供短路保護(hù)，并在檢修時(shí)切斷主電路。進(jìn)線電抗器是防止變頻器產(chǎn)生的高次諧波反饋回電網(wǎng)，從而影響其他用電設(shè)備，對于90kW 以上變頻器和電源側(cè)電子器件較多、電源容量較小時(shí)建議裝設(shè)。輸出電抗器用以減少高次諧波，當(dāng)變頻器到電機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該安裝輸出電抗器。電動機(jī)如在變頻器的過載保護(hù)范圍內(nèi)，可不再單獨(dú)裝設(shè)，如變頻器容量較大，應(yīng)考慮額外裝設(shè)。接觸器KM1～KM3 用來實(shí)現(xiàn)變頻器變頻和工頻運(yùn)行，如果僅考慮在變頻下運(yùn)行，KM1～KM3 可不裝設(shè)。

②控制回路：轉(zhuǎn)換開關(guān)SA 用來實(shí)現(xiàn)變頻和工頻切換。開關(guān)SB11、SB12 實(shí)現(xiàn)接通主電路，并啟動變頻。在變頻回路的控制上要注意先后順序，即先通電，后運(yùn)行，先停機(jī)，后斷電。同時(shí)要防止變頻器通電和運(yùn)行同時(shí)進(jìn)行，通電后要給與變頻器5～10s 的自檢時(shí)間，因此控制回路中采用KM1 延時(shí)閉合節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。因變頻器輸出端不能反向加電壓，固工頻和變頻要有互鎖，由KM1、KM2 兩接觸器互鎖實(shí)現(xiàn)。

(4)變頻器的接地 變頻器在工作中會產(chǎn)生較多的干擾電磁波，對周圍電子產(chǎn)品會有一定的干擾。因此，變頻器和周邊的電子元件應(yīng)可靠接地，變頻器接地導(dǎo)線的截面不宜小于4mm2，長度不超過5m。

4 故障分析

變頻回路故障基本上可從電源、變頻器、負(fù)載三個(gè)方面考慮，除變頻器本身故障外，還存在以下可能：①過電壓。主要有電源過電壓、負(fù)荷過電壓。②過流。主要有負(fù)載突變、失速，輸出側(cè)短路。③過載。主要有負(fù)載過重，電壓不平衡。

5 結(jié)語

在變頻器設(shè)計(jì)、安裝、使用過程中要首先要充分了解負(fù)荷狀況，合理選擇變頻設(shè)備和附件，合理規(guī)劃安裝位置和選擇電線電纜，從而保障變頻器安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行。

[1]戴廣平.電動機(jī)變頻器與電力拖動[M].北京：中國石化出版社.

[2]卓樂友.電力工程電氣設(shè)計(jì)200 例[M].中國電力出版社.