戶外箱式變頻器應用研究與技術實現

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摘要：本文主要研究了戶外整裝結構箱式變頻器的工程應用，并對技術實現方案進行了詳細介紹，結果表明戶外箱式變頻器全面解決了高壓變頻器應用中的房屋建造、冷卻配套、環(huán)境控制等一系列問題，成功的將工程應用產品轉化為制造產品，并在石油、電力、鋼鐵、礦山等行業(yè)得到實際應用。

關鍵詞：戶外箱式變頻器、高壓變頻器應用、環(huán)境控制 一、概述       隨著各行各業(yè)對節(jié)能降耗的迫切需求，高壓變頻器的應用領域得到不斷拓展。對高壓變頻器的應用空間、運行環(huán)境、安全防護等方面提出更高的要求?，F場往往由于安裝位置空間小而不能滿足變頻器安裝的空間需求；再者，現場環(huán)境溫度高、粉塵大、空氣中含有腐蝕性氣體或金屬粉末等因素直接影響變頻器的安全穩(wěn)定運行。戶外整裝結構箱式變頻器的研制成功，從技術層面上解決了通用高壓變頻器環(huán)境適應能力差、現場要求運行條件多、自身功能單一等問題。       利德華福通過多年的經驗積累，和對高壓變頻器在各行業(yè)應用環(huán)境的適應情況以及變頻器運行安全與環(huán)境的關系研究，針對性的開發(fā)出“BLH-OEC系列戶外整裝結構箱式變頻器”，簡稱“戶外箱式變頻器”。 二、戶外箱式變頻器的技術需求       戶外箱式變頻器著力解決高壓變頻器的運行環(huán)境問題、應用問題，對提高變頻器的運行安全性、穩(wěn)定可靠性具有重要的現實意義。         1）高壓變頻器產品的防護等級由通用的IP20或IP31提高到新型結構形式下的IP43及以上。（變頻器室部分為IP54，整體防護等級IP43。）         2）戶外箱式變頻器自動配備互為冗余的制冷系統(tǒng)，解決變頻器自身散熱問題。無需用戶再考慮提供空調、風道等冷卻。      3）配備SCS環(huán)境控制系統(tǒng)，實現密閉條件下的環(huán)境溫度、濕度等指標控制。保證變頻器在高溫潮濕、鹽霧腐蝕中運行穩(wěn)定；即便是在設備停用時，室內也具有良好的存儲條件。         4）內部適配消防、應急通風、報警等設備，保證高壓變頻器室出現異常時發(fā)出報警；并自動開啟消煙通風措施。          5）室內設有配電、檢修照明，以及應急照明等設施；確保變頻器室內設備及檢修等安全需要。          6）設備占地面積小、空間利用率高，較通用變頻器使用空間節(jié)約40%。采用集裝箱式結構，便于運輸、轉運。            7）設備就位即安裝完畢，大大縮短了現場施工周期、節(jié)約工程施工成本和寶貴的節(jié)能收益時間。      8）戶外箱式變頻器在箱體側部預留設備與現場連接接口（高壓端子箱），省去電纜溝道開挖的繁瑣；直接提供高可靠性連接器，安裝方便，使其應用更加簡單便于拆裝。 三、戶外箱式變頻器的系統(tǒng)方案       為了解決高壓變頻器的環(huán)境控制問題，提高系統(tǒng)安全可靠性、降低施工和運營成本。戶外箱式變頻器采用集裝箱式結構，整體吊裝可以直接戶外獨立放置安裝。其結構不僅包括高壓變頻器部分（變壓器柜、功率柜、控制柜、旁路柜）及配套組件，還包括室內照明、配電、冷卻、加熱、除濕、保溫、通風和消防報警及檢修設備等。         1）電氣系統(tǒng)方案       戶外箱式變頻器在電氣系統(tǒng)上的原則是不改變變頻器內部結構及電氣設計，保證變頻器的安全、可靠性。安裝在箱體內的電氣設備及輔助控制設備，采用統(tǒng)一的自動雙電源互為備用的自動切換負荷分配方案。正常情況下，現場僅需要提供一路380VAC電源，另一路電源變頻器通過10KV高壓側變壓器三次線圈提供。       所有控制電纜的接線端子標牌標識清楚，容易辨認；電氣設備的內部連接線通過電器端子排連接，提供電氣外接端子，端子排上預留20%的備用端子。        動力電纜采用高壓端子箱，將變頻器與現場連接用電纜集中引出箱體，解決變頻器及環(huán)境控制設備與現場接口的問題，在設備到達現場后可直接打開接線盒進行線纜連接。   2）環(huán)境控制方案          在變頻器室配備開放式冷卻/加熱裝置，與變頻器一體化設計，解決變頻器散熱和停機條件下的存儲問題，保證設備在5～30℃的環(huán)境下持續(xù)運行，避免高溫、高濕條件下的設備內凝露等問題。          開放式冷卻裝置主要由壓縮機組和電控制柜組成。為保證變頻器安全運行穩(wěn)定性，兩套冷卻裝置互相隔離分別控制，即當其中一套裝置故障后，另一套冷卻裝置不受影響。每套冷卻裝置配備兩臺不同功率的壓縮機，正常運行時由兩路電源分別供電，根據設備負荷大小和環(huán)境溫度選擇開啟一臺或兩臺工作，提高冷卻裝置的安全經濟性能。當單段電源故障時，另外一側電源帶兩臺壓縮機100%負荷運行；正常運行中一臺壓縮機工作跳閘時，自動啟動另外一臺運行。為保持壓縮機組始終處于良好運行狀態(tài)，系統(tǒng)自動實現輪換制度，兩臺壓縮機交替使用，壽命相當。          同時，由于變頻器排出的熱風全部通過冷卻裝置進行直接冷卻后引至變頻器，實現變頻器風路循環(huán)的完全100%交換，大大提高了冷卻系統(tǒng)的循環(huán)效率，達到節(jié)能的目的。          同時，變頻器室內獨立安裝除濕裝置，實時檢測環(huán)境內濕度自動進行空氣除濕；保證變頻器室內環(huán)境的相對濕度維持在60～90%RH之間。         3）空間安全解決方案          ①照明         箱體內配有照明、插座配電、應急照明，插座配出回路采用漏電斷路器，漏電動作電流30mA。室內按照設備檢修、巡檢的需要進行照明配置，照明燈具采用新型熒光燈或LED燈，照明度不低于100Lux；并設置應急照明，應急照明采用帶蓄電池(照明持續(xù)時間為20-30分鐘)的照明燈具，應急照明度不低于50Lux；標配3個單相（二孔、三孔）插座。       照明開關安裝于檢修門和人門入口側室內墻體1.2～1.4m位置，便于操作；設置2～3只翹板開關，方便并根據情況開啟照明，減少不必要的電能浪費和燈具獨立檢修和更換。    ②通風及消防安全設施          壓縮機室部分采用百葉窗結構設計，保證壓縮機組能夠有效工作。變頻器室向壓縮機室側安裝有消煙通風機，變頻器室底部安裝有兩個煙霧檢測傳感器，當兩臺傳感器均檢測到信號時，自動發(fā)出報警信號，并開啟排煙通風機。將變頻器室內的危害氣體排出，避免對巡檢人員進入時的危害。另可根據現場情況，選配氣體消防設施，有效控制火災或重大事故的發(fā)生。          箱體內部的地板、墻體保溫均采用防火地板及巖棉等阻燃材料施工，確保房間內不會由于溫度過高或出現易燃易爆等危及人員和設備安全的情況。          ③接地         在箱體的對角兩端，提供合適的接地端子板，保證箱體內所有的電氣設備的非帶電金屬部分與箱體有良好的電氣接地連接。為了便于安裝及檢修，箱體上每個需要現場安裝的設備都應提供一個接地端子，通過接地線與箱體兩端的接地端子板上的接地端子相連。接地端子板上的接地端子與箱體上獨立安裝的設備數相配合，接地端子應配有鎖緊螺母和墊圈。選擇的接地線和連接導體應有適當的載流量，絕緣接地電纜顏色為黃綠相間。          4）箱體結構       戶外箱式變頻器的箱體結構設計滿足箱體運輸和起吊轉運的要求，按照變頻器自身的重量分配進行箱體結構的承重強度設計，合理分配內部設備布局。變頻器按照后部靠墻的方式安裝固定，箱體本身針對變頻器的檢修、維護需要，設置檢修門、設備門及人門。在進行現場檢修時，可根據情況開啟不同位置，進行操作，提供更為有效的操作空間。        箱體保溫的設計上，采用巖棉+聚苯保溫板的形式，保證在夏季最高45℃條件下，不會由于箱體的導熱或暴曬浪費電能。箱體門縫采用錯封加密封條的結構設計，避免雨水和粉塵進入。箱體頂部及兩側設計導流槽，在雨水條件下保證排水措施有效，避免箱體溢流。   5）現場安裝方案       目前，戶外變頻器箱體的尺寸按照9米（長9144mm×寬2438mm×高3180mm）和12米（長12192mm×寬2438mm×高3180mm）兩種規(guī)格進行設計，符合公路運輸的標準。同時，箱體采用四角吊裝方式轉運，設備總重量不大于20噸。設備安裝就位時，要求占地面積平整，采用混凝土澆筑地面的單位面積承重載荷不小于1500Kg/m2。設備就位之后，只需進行簡單的線纜連接并做好箱體的接地工作即可，大大減少了現場施工量，為用戶提供了便利，也為公司創(chuàng)造了價值。          四、結束語       戶外箱式變頻器的實際運用，在徹底解決了高壓變頻器應用中還需要現場房屋、冷卻等配套設施建設的問題，將工程產品轉化為制造產品在高壓變頻器生產制造過程中得到全面解決。為高壓變頻器項目的工期控制和解決高危環(huán)境條件下的運用提供了有效的技術實現手段。目前，該戶外箱式變頻器結構已經在石油、電力、鋼鐵、礦山等行業(yè)得到實際應用。