高壓變頻器如何幫助化工企業(yè)克服晃電影響

高壓電動機在工業(yè)領域應用非常廣泛，據(jù)統(tǒng)計我國50% ~ 60%的發(fā)電量用于交流電動機，其中額定電壓為3~10kV的電動機占電動機總裝機容量的 40%~ 50%。2020年，我國已成為二氧化碳排放最多的國家，約占世界排放總量的30.9%，單位GDP能耗約是世界平均水平的1.5倍。因此節(jié)能降耗刻不容緩，而通過高壓變頻調速提高電動機能效空間、挖掘節(jié)能潛力，是我國實現(xiàn)碳達峰碳中和，建立以高效、綠色、循環(huán)、低碳為重要特征的現(xiàn)代工業(yè)體系的重要途徑。隨著石化企業(yè)向著大規(guī)模、精細化發(fā)展，高壓變頻器在石化企業(yè)的應用也會更加普遍。

除此之外，高壓變頻器在幫助化工企業(yè)克服晃電影響方面也有不容忽視的作用。石化企業(yè)的顯著特點是長周期連續(xù)性生產、對供電可靠性性要求高。在供電工程中，由于上級電源或者由于高壓電機、高壓電纜短路等內部故障以及操作人員誤操作等造成的影響，這種電壓瞬間跌落或短時甚至數(shù)秒的失電現(xiàn)象發(fā)生，都可能造成斷路器、接觸器等設備失壓釋放而掉閘，導致生產裝置波動、非計劃停機甚至燃燒、爆炸等重大安全事故，對企業(yè)造成極大的經(jīng)濟損失。

以某化工企業(yè)為例，近十年發(fā)生類似故障三次：

1）A車間啟動10kV二氧化碳壓縮機時，由于電機接線盒內因出現(xiàn)斷裂引發(fā)相間短路，造成很大的短路電流，已知供電網(wǎng)絡電壓瞬間跌落引起工段上設備失壓保護而跳閘。

2）B車間某制冷壓縮機開車時，電動機先單相接地再兩相短路；引起合成工段配電房10kv電機出線柜跳閘，上級110kv變電站內10kV母線出線跳閘，直接影響整個生產系統(tǒng)安全生產。

3）C車間煙氣余熱發(fā)電機并網(wǎng)高壓開關柜爆炸起火，熱電10kV二段母線相間短路，母線上的低壓電氣設備低壓動作跳閘。

上述事故的發(fā)生，在電網(wǎng)恢復后，這些電機又不能自動恢復運行，必須人工操作恢復電機運轉，從停車到再次開車正常，一次損失達幾百萬元。

晃電的影響

晃電是指電壓有效值降至標稱值的10%~90%，且持續(xù)10ms至1min（典型持續(xù)時間為10ms~600ms）的電能質量事件。晃電會造成電流超過國家標準值，5次諧波電流超過國家標準值一倍以上。

晃電解決措施

一般采用解決方式有如下幾種

1）雙電源開關快速切換裝置。由于雙電源開關切換時間一般有150ms左右的時間，因此在電網(wǎng)電壓陡降的情況下存在150ms時間的死區(qū)。

2）采用永磁接觸器，避免接觸器二次回路欠壓釋放導致的主回路電機等負載停電。但由于永磁接觸器長期使用有可能造成接觸器鐵芯磁化難以分斷并影響消弧，嚴重時導致觸頭融粘。

3）0.4kV采用UPS電源供電，雖然低壓供電可靠性提高，但增加了投資費用以及后期維護蓄電池的成本。而且無法解決6kv、10kV高壓電機的晃電問題。

高壓變頻器解決晃電問題

來自維諦技術的MegaVert高壓變頻器，一直致力于在為工業(yè)客戶提供滿足工業(yè)環(huán)境中最惡劣的電氣和機械條件，最大限度地減少停機時間，幫助客戶提升過程效率。創(chuàng)造性地為工業(yè)客戶提供業(yè)界最寬的電壓適應范圍和抗晃電能力。

1、MegaVert高壓變頻器裝置對電網(wǎng)在-45%～+15%之間的波動均可正常運行。在-20%～+15%電網(wǎng)電壓波動時能夠滿載輸出；能夠適應惡劣的輸入電壓波動母線電壓在-45％之內，能夠降額降速繼續(xù)運行。

2、當輸入電壓低于-45%的深度波動時，MegaVert也具有瞬間掉電不停機功能，能可靠保證供電瞬時失電連續(xù)運行不跳閘。當電網(wǎng)瞬時失電后的5個周波之內，變頻器運行不受任何影響；如果超過5個周波，變頻器自動降額運行，待輸入電壓恢復正常后，自動重新提升輸出頻率到給定值。如果失電時間超過5秒（5-20秒可整定)范圍內，變頻器的輸出繼續(xù)跟蹤感應電動機的轉速，并且維持所有功率模塊的直流母線電壓大于直流母線欠壓關機點。如果上述故障在時間范圍之內恢復，并且電機的轉速對應的同步頻率大于5Hz，變頻器恢復正常運行；如果上述故障在20s內沒有恢復，或者電機轉速對應的同步頻率小于5Hz，變頻器執(zhí)行相應的保護功能，變頻器保護停機，備用設備工頻起動，變頻器需要系統(tǒng)復位后再次自動追蹤電動機轉速，無需顧慮電機實際是正轉還是反轉狀態(tài)，均可實現(xiàn)高壓變頻器的既時啟動。

3、單純控制回路晃電甚至長時間失電均不影響變頻器正常運行。目前，同類產品大都選用的雙電源+小容量UPS供電方案，但在高壓變頻器中設置小容量UPS供電的缺點卻是相當明顯的：一是，電池通常每隔半年都要放電一次，方可保證UPS在需要的時候能正常工作。獨立的小容量UPS沒有電池管理系統(tǒng)，容易在維保時被遺忘，導致迅速老化，在真正需要使用時容量不足。二是，小容量UPS根據(jù)應用場景分為很多種，適用工廠環(huán)境的UPS與通用型在防負載沖擊能力、環(huán)境適應能力、電磁兼容性等可靠性指標上區(qū)別較大。雜牌通用型產品在高壓變頻器柜內使用有可能額外造成控制電源故障，造成更大影響因此，維諦技術作為全球UPS領域的領導品牌，MegaVert中壓變頻器設計控制電源為冗余回路，不需要雙回路低壓工供電的切換。一路低壓供電來自用戶低壓電源，另一路控制電源來自高壓供電回路。由于兩路電源熱冗余備份，保證了任何一路電源失電的情況下，沒有任何切換時間；同時做到了即使市電電源掉電的情況下，只要高壓存在就能可靠的保證變頻器穩(wěn)定運行。此外再加超級電容或本公司GXE系列UPS確保高低壓全部掉電后控制回路可短時間內穩(wěn)定工作。

4、另外，MegaVert高壓變頻器功率單元以數(shù)十年電力電子應用技術積累為保障，采用自主研發(fā)的IGBT驅動保護技術，保護電路領先可靠?？纱_保在發(fā)生高壓輸出電纜到高壓電機間發(fā)生相間短路、匝間絕緣故障的瞬間，變頻器快速及時封波避免因瞬間電流過大引起的功率單元損毀。這一點使系統(tǒng)安全性得到極大的提高。

山東某知名石化企業(yè)是世界500強央企控股子公司，中國石油化工百強企業(yè)。從2014年第一臺變頻器MegaVert正式投產運營至今，MegaVert高壓變頻克服高壓晃電的性能受到用戶的高度評價。優(yōu)良的產品品質使維諦技術MegaVert高壓變頻器成為該企業(yè)拖動風機和泵類高壓設備的首選品牌。

審核編輯：湯梓紅