表1
SIEMENSABBROBICON利德华福技术原理三电平PWM三电平PWM多重化-PWM多重化-PWM逆变功率元件HV-IGBTIGCTLV-IGBTIGCT对4.16kV的变频器,
逆变器中需用功率
元件个数 12个高压IGBT6个钳位二极管12个IGCT60个低压 IGBT 输入变压器三绕组变频整流变压器 三绕组输入隔离变压器一体化干式多绕组变压器一体化干式多绕组变压器功率因数
≥96%
≥95%(调速范围内)≥95%95%(>20%负载)变频器本身效率≥98.5%(额定工作点)≥98%≥98.5%(调速范围内)≥95%(额定负载下)谐波输出有低谐波分量有输出正弦滤波器,谐波含量极小谐波非常小谐波非常小最高输出频率150Hz66Hz(可选122Hz)120Hz120Hz逆变器电平数3311多电平适配电机西门子电机最佳其他厂商的电机要另加输出滤波器可与标准的鼠笼型电机配用可与任意厂商生产的交流鼠笼型电机配用可与任意厂商生产的交流鼠笼型电机配用电机电压(kV)2.3 3.3 4.16 62.3 3.3 4.162.3 3.3 4.16 63 6 10电机功率范围800~4000kW315~5000kW 400~7500kW300~4000kW初投资价格(同容量)高高高低不足之处:IGCT元件需要的触发电路要比IGBT元件所需要的触发电路复杂、触发功率大。当适配电机功率超过1800kW时,变频装置需要采用水冷,整套设备占地面积比较大。因对冷却循环水的水质有要求,要加一套净化水设备。实际上,运行人员更习惯于用风冷,也更喜欢用风冷。由于IGCT器件耐压的限制,某些型号的三电平变频器至今尚无输出电压6000伏规格的产品。
表1为4家中压大容量变频装置特性比较。
3 结论
综合各方面因素,经过招标,最后采用的是SIEMENS变频装置(6SE8033-1CA01)和配套电机(1RQ4562-6JV40)。
此规格变频器在欧洲已有应用,在国内水行业中还是头次应用,取得了一些经验。
(1)该工程于2000年10月开始设计,2001年7月一次通水成功,现已运行将近2年时间。通过这段时间的运行看,该泵站运行安全稳定,节能效果显着。根据最典型的应用工况,一期各方案经济比较见表2。
从表2分析结果知,b方案为最优方案,即2台调速泵方案最优。其次方案为a方案,即一台调速与一台恒速泵并联方案。虽然a方案的设备投资比b方案少425万元,但a方案比b方案一年的运行费用多108.84万元,这样b方案3.9年所省的运行费,即可抵消掉其设备所增加的投资,即静态回收期为3.9年。
从表2还可看出全调方案与阀调节方案的比较其节能效果:水位控制变频调速技术为泵站一年省电费378.25万元(一期工程), 静态回收期为2.25年。(注:上述的计算只是针对水库多年平均水位,电费按0.50元/度计算)
通过几年来的运行表明,在大型地表水厂的送水泵房中采用大功率变频器(水行业中最大单机容量2800 kW),虽然一次性投资较大,但是长期运行节能效果非常明显,特别是在较大产水量的情况下,节能效果更加明显,值得推广。
(2) 通过这段时间的运行看,其不足之处有以下几点:
a) 变频装置的进线断路器要具有失压脱扣功能。
当控制电源没有时,不论高压工作电源是否故障,都要跳开进线断路器,使变频装置断开工作电源。此时,当变频装置恰巧发生故障时的跳闸,对变频装置起到了保护的作用。而当变频装置无故障时的跳闸,易额外产生水锤效应,水锤效应具有极大的破坏性:压强过高处,将引起管子的破裂;反之,压强过低处又会导致管子的瘪塌,对供水管线产生危害。此外,水锤效应也可能损坏阀门和固定件,对泵站厂房产生危害,易淹泵房。如何解决这个问题并获得认可,值得研究。
b) 大容量的变频装置的发热是个不能轻视的问题。
从目前使用来看,发热比较厉害,尤其夏季环境温度比较高的时候。对变频装置采取了强排风措施,但排风扇产生的噪声比较大,相应的要采取隔音措施。如何解决大功率高压变频器发热和噪声,将是变频器生产厂家迫切解决的问题。
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