變頻器在水泥廠的應(yīng)用

　　回顧我國(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展歷史，逐漸從規(guī)模小、技術(shù)落后、資源浪費(fèi)型工業(yè)向集團(tuán)規(guī)?；?、計(jì)算機(jī)集中控制、節(jié)能增效型現(xiàn)代化管理企業(yè)轉(zhuǎn)變。伴隨著這種轉(zhuǎn)變，不論從宏觀方面處于國(guó)家政策大力提倡推行的節(jié)能大趨勢(shì)下出發(fā)，還是從企業(yè)本身的降低電耗成本增加產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的需求出發(fā)，節(jié)能已成為目前水泥工廠設(shè)計(jì)和建設(shè)中不可缺少的環(huán)節(jié)。在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，電能消耗非常大，電費(fèi)在水泥生產(chǎn)成本中占了很大的比例。在水泥廠的工藝設(shè)備配置中，生料制備和熟料燒成段風(fēng)機(jī)功率約占設(shè)備總功率的40％左右。所以風(fēng)機(jī)的電耗直接影響到水泥企業(yè)的生產(chǎn)成本。能否控制好風(fēng)機(jī)的電耗，特別是大型風(fēng)機(jī)的電耗，對(duì)降低水泥生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是至關(guān)重要的。實(shí)踐證明，采用變頻器控制風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)量，能達(dá)到顯著的節(jié)能效果。

　　目前新建的新型干法生產(chǎn)線，規(guī)模大、技術(shù)要求高、投資較大，因而生產(chǎn)線上高溫風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、廢氣風(fēng)機(jī)通常為大功率高壓電機(jī)，高壓變頻器的應(yīng)用不可避免地越來(lái)越多。那么在實(shí)際應(yīng)用中，如何根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選擇?在方案制定及施工圖設(shè)計(jì)時(shí)需要注意什么問(wèn)題?以下就結(jié)合高壓變頻器的節(jié)能原理、類別及應(yīng)用方式對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行探討。

　　一、高壓變頻器的節(jié)能原理

　　所謂的“節(jié)能”，不僅僅是節(jié)省能耗，還包括不浪費(fèi)能源，用一句最簡(jiǎn)單的話說(shuō)就是：“你需要多少，我就給你提供多少!”。通過(guò)流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩類負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率lP具有如下關(guān)系Q∝n H∝n2 P∝n3。即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往利用調(diào)節(jié)高溫風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)風(fēng)量。而隨著轉(zhuǎn)速的降低，風(fēng)機(jī)在維持效率不變（風(fēng)阻不變?yōu)榍疤幔┑臓顟B(tài)下，軸功率以轉(zhuǎn)速的立方關(guān)系下降，電機(jī)消耗的電能急劇減小。例如風(fēng)量下降到80％，轉(zhuǎn)速也下降到80％時(shí)，其軸功率則下降到額定功率的5 1％；若風(fēng)量下降到50％，軸功率將下降到額定功率的13％，其節(jié)電潛力非常大。而采用進(jìn)口導(dǎo)流葉片調(diào)節(jié)時(shí)，風(fēng)量下降導(dǎo)致風(fēng)機(jī)效率降低和風(fēng)壓的升高，運(yùn)行工況偏離額定工況越遠(yuǎn)效率越低。因此，風(fēng)量雖然下降了，但風(fēng)機(jī)軸功率及電機(jī)消耗的電能變化并不大，這就是風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的節(jié)能依據(jù)。

　　而在風(fēng)機(jī)調(diào)速的的方法上，目前使用較多的還有液力偶合器調(diào)速及液體電阻調(diào)速。液力偶合器是一種以液體（多數(shù)是油）為工作介質(zhì)，利用液體傳遞能量的傳動(dòng)裝置。通過(guò)改變液力偶合器工作腔內(nèi)液體的充滿度，就可以改變液力偶合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩和輸出軸的轉(zhuǎn)速，使液力偶合器電機(jī)端和風(fēng)機(jī)端的轉(zhuǎn)速不一致，從而在電動(dòng)機(jī)速度不改變的條件下對(duì)風(fēng)機(jī)調(diào)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。由于液力偶合器在調(diào)節(jié)過(guò)程中要產(chǎn)生轉(zhuǎn)差功率損耗、容積損耗、機(jī)械損耗，這些損耗所產(chǎn)生的熱量需要大量冷卻介質(zhì)來(lái)冷卻，而液力偶合器傳動(dòng)效率等于轉(zhuǎn)速比，速度越低，液力偶合器效率越低。所以液力偶合器節(jié)能效果不太理想。它主要有以下一些不足：效率低、損耗大、調(diào)速精度低、速度響應(yīng)慢、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、滑差大、有時(shí)丟轉(zhuǎn)、需配備相應(yīng)的油系統(tǒng)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)、可靠性低。

　　而液體電阻調(diào)速器是通過(guò)調(diào)整液體電阻中兩極板間的距離，來(lái)改變串入電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的電阻，從而改變轉(zhuǎn)差率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。由于繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈串入不同電阻后，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率不同。電阻越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越低；電阻為零，電機(jī)達(dá)到全速，這就是液體電阻啟動(dòng)調(diào)速器的基本原理。由于液體電阻調(diào)速器在調(diào)節(jié)過(guò)程中要產(chǎn)生轉(zhuǎn)差功率損耗、電阻通電所產(chǎn)生的熱耗，所以液體調(diào)速器節(jié)能效果也不太理想。它的缺點(diǎn)主要是：調(diào)速范圍小，最大為2：1；由于通過(guò)檢測(cè)實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定值比較來(lái)升降極板，在實(shí)際運(yùn)用中，調(diào)速精度低、速度響應(yīng)慢、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、易受溫度影響；并且在調(diào)速過(guò)程中，電解液中流過(guò)轉(zhuǎn)子電流會(huì)產(chǎn)生大量熱量，需使用循環(huán)水進(jìn)行冷卻；采用繞線型電機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)工作量大，需增加轉(zhuǎn)子電纜接線。

　　而交流變頻調(diào)速的特點(diǎn)是效率高，沒(méi)有調(diào)速帶來(lái)的附加轉(zhuǎn)差損耗，調(diào)速的范圍大、精度高、無(wú)級(jí)調(diào)速，并且實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命，減小啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊。使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠耐用、維護(hù)方便的鼠籠式電動(dòng)機(jī)，又能達(dá)到節(jié)電的顯著效果，是風(fēng)機(jī)節(jié)能的較理想的方法。

　　二、高壓變頻器的類別

　　比較實(shí)用并已產(chǎn)品化的高壓變頻器，按其主接線可分為“交一交”變頻和“交一直一交”變頻兩大類，在“交一直一交”變頻領(lǐng)域中較有代表的主流產(chǎn)品按中間直流濾波環(huán)節(jié)的不同，主要可分為電流源型、三電平電壓源型、單元串聯(lián)多電平電壓源型。

　　1 .“交一交”變頻器

　　“交一交”變頻器是采用晶閘管實(shí)現(xiàn)無(wú)直流環(huán)節(jié)的直接由交流到交流的變頻器，也叫做周波換流器。當(dāng)電壓在3 kV以下時(shí)，每相要用12只晶閘管，三相共36只；當(dāng)電壓超過(guò)3 kV時(shí)，晶閘管必須串聯(lián)使用，所用的晶閘管要成倍增加。其優(yōu)點(diǎn)是可用于驅(qū)動(dòng)同步和異步電機(jī)；堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和保持轉(zhuǎn)矩大；動(dòng)態(tài)過(guò)載能力強(qiáng)；可四象限運(yùn)行；電機(jī)功率因數(shù)可為COSφ=1；極佳的低速性能；弱磁工作范圍廣；轉(zhuǎn)矩質(zhì)量高；效率高。其缺點(diǎn)是功率因數(shù)與速度有關(guān)，低速時(shí)功率因數(shù)低；最大輸出頻率為電源頻率的1／n（n=2，3，…．）；最大轉(zhuǎn)速<500 r／min；網(wǎng)側(cè)諧波大，此類變頻器適用于軋鋼機(jī)、船舶主傳動(dòng)和礦石粉碎機(jī)等低速轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，不適合在水泥廠應(yīng)用。

　　2.GTO（SGCT）電流源型變頻器

　　采用自關(guān)斷器件GOT（SGCT）的電流源型變頻器，直流電路有大電感，可起到保護(hù)開(kāi)關(guān)器件的作用?？捎糜诋惒诫姍C(jī)的調(diào)速，其功率范圍可達(dá)1．5～10 Mw，電壓范圍可達(dá)1．5～6 kV，輸出頻率可達(dá)220 Hz。電壓超過(guò) 3 kV時(shí)，功率器件需要串聯(lián)。其優(yōu)點(diǎn)是采用合適的：PWM脈沖形式時(shí)可得到很低的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；輸出頻率高，可達(dá)220 Hz；電機(jī)的損耗小；可四象限運(yùn)行；動(dòng)態(tài)性能高；可實(shí)現(xiàn)無(wú)熔斷器設(shè)計(jì)，可靠性高；對(duì)電機(jī)絕緣無(wú)損害，電纜長(zhǎng)度無(wú)限制。其缺點(diǎn)是不宜弱磁運(yùn)行；功率因數(shù)與速度有關(guān)。當(dāng)網(wǎng)側(cè)采用晶閘管整流時(shí)，輸入電流諧波大，需加多相隔離變壓器，采用18脈沖整流以減少網(wǎng)側(cè)諧波，但如果在網(wǎng)側(cè)采用PWM整流器，不僅能滿足諧波標(biāo)準(zhǔn)而且可取消隔離變壓器。此類變頻器適用于水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等。

　　3．三電平電壓源型變頻器

　　采用高壓HV_IGBT或IGCT的三電平電壓源型變頻器，功率范圍可達(dá) 9 100kVA，電壓范圍可達(dá)6600V，輸出頻率可達(dá)150 Hz。其優(yōu)點(diǎn)是效率高，輸出頻率高；動(dòng)態(tài)性能好，過(guò)載能力強(qiáng)；轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，電機(jī)噪聲??；網(wǎng)側(cè)配置多樣化，可實(shí)現(xiàn)12、18或24脈沖整流，以減少網(wǎng)側(cè)諧波；對(duì)電機(jī)絕緣無(wú)影響，輸出電纜長(zhǎng)度無(wú)限制；與基波一致的功率因數(shù)；高可靠的無(wú)熔斷器設(shè)計(jì)。其缺點(diǎn)是不可控二級(jí)管整流器，單象限運(yùn)行，要四象限運(yùn)行需采取額外的措施；如果采用GTO或IGCT器件，需要復(fù)雜的緩沖電路及門極觸發(fā)電路；直流環(huán)節(jié)需扼流圈，并需要輸出濾波器。此類變頻器適用于風(fēng)機(jī)、水泵、傳送帶、礦石粉碎機(jī)、軋機(jī)、擠壓機(jī)、窯傳動(dòng)等。[Page]

　　4．單元串聯(lián)多電平電壓源型變頻器

　　采用低壓LV-IGBT的單元串聯(lián)多電平電壓源型變頻器其功率范圍可達(dá)3～220 MW，電壓范圍可達(dá)10 kV。其優(yōu)點(diǎn)是極低的輸出諧波含量，在無(wú)輸出濾波器的情況下，可使I-ID<0．3％，堪稱“完善無(wú)諧波”變頻器；極低的轉(zhuǎn)矩紋波和電機(jī)噪聲；功率因數(shù)可達(dá)0．95；對(duì)電機(jī)絕緣無(wú)損害，電纜長(zhǎng)度無(wú)限制；便于冗余設(shè)計(jì)。其缺點(diǎn)是只能單象限運(yùn)行；不能進(jìn)行旁路切換；不能實(shí)現(xiàn)無(wú)熔斷器設(shè)計(jì)；體積大，笨重；元器件非常多，因而可靠性差；電容器多，易發(fā)生漏電問(wèn)題；功率節(jié)點(diǎn)多，增加連接難題；多電平結(jié)構(gòu)的變壓器必須和變頻器集成在一起，使電氣室的空間和散熱成為問(wèn)題；考慮空間要求時(shí)，大容量裝置只能采用水冷方式。此類變頻器適用于風(fēng)機(jī)、水泵。

　　三、高壓變頻器的應(yīng)用方式

　　高壓變頻器在水泥廠的應(yīng)用中通常采用“交一直一交”變頻方式，而“交一直一交”變頻又可分為 “高一低一高”方式及“高一高”方式?！案咭坏鸵桓摺狈绞?，其實(shí)質(zhì)上還是低壓變頻，只不過(guò)是從電網(wǎng)和電動(dòng)機(jī)兩端來(lái)看是高壓。該方式是中壓變頻技術(shù)發(fā)展中的一種由低壓變頻向中壓變頻過(guò)渡的方式。因其存在著中間低壓環(huán)節(jié)需要增加變壓器、無(wú)功補(bǔ)償器、諧波濾波器，控制復(fù)雜，可靠性較低，檢修比較困難，設(shè)備占地面積和體積較大，系統(tǒng)的整體效率較低，設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用和故障均會(huì)相應(yīng)提高，目前已處于逐步淘汰的階段。而隨著中壓變頻技術(shù)的發(fā)展，特別是新的大功率可關(guān)斷器件的研制成功，直接高壓變頻即“高一高”方式，因沒(méi)有中間的低壓環(huán)節(jié)，所以效率高、主回路簡(jiǎn)單、工作可靠，是目前高壓變頻應(yīng)用的主流。

　　1．“高低一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)

　　此種調(diào)速控制方案是將高壓通過(guò)降壓變壓器，使變頻器的輸入電壓降低，這樣可以采用各大公司一般的交流變頻器，然后將變頻器的輸出電壓通過(guò)升壓變壓器提高到6 kV以滿足交流電動(dòng)機(jī)的電壓要求，但此方案存在著以下問(wèn)題：

　?。?）“高一低一高”變頻系統(tǒng)需要用2個(gè)變壓器，設(shè)備環(huán)節(jié)比較多，占地面積比較大，從而降低了效率，且降壓、升壓變壓器不能互換，升壓變壓器需要特制，以減弱高次諧波的影響，成本會(huì)有所上升。

　?。?）該系統(tǒng)輸出波形畸變較大，高次諧波含量較高，對(duì)電機(jī)的絕緣要求很高。

　　（3）該系統(tǒng)中的變頻器整流部分普遍采用可控硅橋式整流電路，在電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)變頻器的功率因數(shù)比較低，波形畸變很大，逆變部分大多采用6脈沖或12脈沖，輸出波形失真較大，有大量高次諧波存在。

　?。?）該系統(tǒng)中的變頻器工作在低電壓狀態(tài)，為滿足功率輸出的要求，工作電流會(huì)很大，往往要求變頻器元件進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行，為此必須進(jìn)行元件配對(duì)，加均流措施，檢修要求比較高。

　　2．“高一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)

　　“高一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)（又稱直接高壓變頻系統(tǒng)）是20世紀(jì)90年代針對(duì)“高一低一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)缺陷   所研制成功的新一代變頻調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)從根本上解決了“高一低一高”變頻調(diào)速系統(tǒng)存在的問(wèn)題，是一種性能優(yōu)越的變頻調(diào)速設(shè)備，它的優(yōu)勢(shì)在于：

　?。?）此系統(tǒng)一般使用l臺(tái)變壓器與電網(wǎng)隔離，變頻器輸出直接到電機(jī)。由于采用了橋式整流電路，在整個(gè)調(diào)速過(guò)程中功率因數(shù)很高，coS遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于O．85，不需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置；又因?yàn)椤案咭桓摺弊冾l調(diào)速系統(tǒng)采用多重化脈寬控制，通過(guò)模塊輸出串聯(lián)迭加消除高次諧波的影響，不需要再裝諧波濾波器。

　　（2）簡(jiǎn)化了主電路和控制電路的結(jié)構(gòu)，變頻器在中央處理器調(diào)節(jié)器控制下，調(diào)整整流及逆變部分的控制量，通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器的脈沖寬度和輸出電壓頻率，既實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，又實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，在處理器中集成了高精度的電機(jī)理論模型，高速采集變頻器和電機(jī)的狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化處理，調(diào)節(jié)器進(jìn)行無(wú)偏差的前饋控制，使控制誤差降到了最小，從而使裝置的體積小，重量輕，可靠性高，占地面積小。

　?。?）改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，變頻器中逆變器的輸出頻率和電壓，都在逆變器內(nèi)控制和調(diào)節(jié)，因此，調(diào)節(jié)速度快，調(diào)節(jié)過(guò)程中頻率和電壓的配合較好，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能好。

　?。?）該系統(tǒng)有很好的對(duì)負(fù)載供電的波形。變頻器的逆變器輸出電壓和電流波形接近正弦波，從而解決了由于以矩形波供電引起的電機(jī)發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩降低問(wèn)題，改善了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，“高一高”變頻系統(tǒng)適用于常規(guī)電機(jī)和電纜的絕緣要求，現(xiàn)有的電機(jī)、電纜均可以繼續(xù)使用。

　?。?）該系統(tǒng)變頻器工作在高壓狀態(tài)，功率模塊均封裝在絕緣板箱內(nèi)，拆裝方便，用戶可以安全方便地對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行診斷和查找故障，系統(tǒng)的檢查和調(diào)正可以在變頻器運(yùn)行中進(jìn)行，操作人員可以在線調(diào)整參數(shù)。

　?。?）采用高精度、高速度和光纖數(shù)字通訊控制技術(shù)，保證了低壓控制部分和高壓電機(jī)部分可靠電壓隔離。

　　四 高壓變頻器的方案設(shè)計(jì)

　　由于在實(shí)際工程中存在種種不同的情況以及不同的要求，高壓變頻調(diào)速的應(yīng)用方式也多種多樣，由于“高一低一高”變頻方式處于淘汰階段，所以主要針對(duì)在“高一高”變頻方式應(yīng)用中需要重視的幾個(gè)方面進(jìn)行探討。

　　1．整流方案選擇

　　采用高壓變頻器的調(diào)速系統(tǒng)因其節(jié)能效果明顯、調(diào)節(jié)方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而被越來(lái)越多地應(yīng)用。但它的非線性、脈沖性用電的工作方式，帶來(lái)的干擾問(wèn)題亦倍受關(guān)注。對(duì)于一臺(tái)高壓變頻器來(lái)講，它的輸入端和輸出端都會(huì)產(chǎn)生高次諧波，輸入端的諧波會(huì)通過(guò)輸入電源線對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生影響。一般來(lái)講，變頻器對(duì)容量大的電力系統(tǒng)影響不是十分明顯，但是對(duì)于系統(tǒng)容量小的系統(tǒng)，諧波產(chǎn)生的干擾就不可忽視，它對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染，客觀的存在對(duì)公用電網(wǎng)和其它系統(tǒng)的危害大致有：

　?。?）諧波使公用電網(wǎng)的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的使用率，大量的三次諧波流過(guò)中線時(shí)會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。

　?。?）諧波影響各種電氣元件的正常工作。諧波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪音和過(guò)電流，使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱，絕緣老化、壽命縮短以至損壞。

　?。?）諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述的危害大大地增加，甚至引起嚴(yán)重事故。[Page]

　　（4）諧波會(huì)對(duì)臨近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致通訊質(zhì)量降低，甚至信息的丟失，使通訊系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

　　通常抑制諧波的方法基本思路有三，其一是裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)償諧波；其二是對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為l；其三是在市電網(wǎng)絡(luò)中采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)抑制諧波。在高壓變頻器應(yīng)用實(shí)例中主要采取以下幾種措施來(lái)達(dá)到抑制諧波的效果，同時(shí)也產(chǎn)生了高壓變頻器在整流部分的幾種應(yīng)用方案：

　　（1）采用新型的整流器，取消隔離變壓器。大容量的變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術(shù)。高功率因數(shù)整流器主要采用PWM整流器，可構(gòu)成四象限交流調(diào)速用變頻器。這種變頻器不但輸出電壓、電流為正弦波，輸入電流也為正弦波，且功率因數(shù)為l，還可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳遞，代表了這一技術(shù)的發(fā)展方向。當(dāng)電網(wǎng)電壓與變頻器和電機(jī)電壓相同時(shí)，推薦采用電源側(cè)串AC電抗器+PWM整流器的方案，由于PWM整流器在滿足電網(wǎng)對(duì)諧波要求的同時(shí)還提供了近似于1的功率因數(shù)，并優(yōu)化了變頻的運(yùn)行性能，采用此方案可獲得高系統(tǒng)效率，小安裝尺寸，低使用成本的變頻最佳效果。

　?。?）三相隔離變壓器+諧波濾波器。在一些變頻器容量占總負(fù)荷比例較小、諧波并非主要問(wèn)題的項(xiàng)目中，采用三相隔離變壓器+6脈沖整流器+諧波濾波器是消諧的最經(jīng)濟(jì)方案。此時(shí)隔離變壓器應(yīng)選用D一YNll接線組別的三相配電變壓器，以保證相電動(dòng)勢(shì)接近于正弦形，從而避免相電動(dòng)勢(shì)波形畸變的影響。在此種項(xiàng)目中如對(duì)安裝尺寸有特別限制，也可在電源側(cè)串適當(dāng)?shù)腁C電抗器取代隔離變壓器，但對(duì)諧波抑制的效果較差，對(duì)電網(wǎng)的干擾較大，且僅適用于新電機(jī)。

　?。?）采用多相脈沖整流。當(dāng)電網(wǎng)電壓與變頻器和電機(jī)電壓不同、并且電機(jī)功率較大、對(duì)諧波干擾要求較高時(shí)，適合采用多相脈沖整流的方案。根據(jù)產(chǎn)品的不同（羅克韋爾、ABB、西門子、羅賓康等）有12脈沖整流、18脈沖整流、24脈沖整流、30脈沖整流的方案；配套的隔離變壓器也有較大差別。從實(shí)用角度來(lái)看整流橋組成12相脈沖整流即可消除5、7次諧波，已基本滿足電網(wǎng)諧波要求，因此900 kW以下采用12相脈沖整流即可，l 000．kW以上采用18脈沖整流、24脈沖整流、30脈沖整流均可達(dá)到要求的諧波標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)加大隔離變壓器的容量對(duì)抑制諧波、減少對(duì)電源的干擾也具有一定效果，具體指標(biāo)可咨詢相關(guān)廠家的技術(shù)人員。

　　2. 其他注意事項(xiàng)

　　確定了電壓等級(jí)及整流方案后，高壓變頻器的應(yīng)用方案就已經(jīng)基本確定了，接下來(lái)就是對(duì)各商家產(chǎn)品的了解與考察。目前在大中型水泥廠運(yùn)用較多的還是國(guó)外的知名品牌，如羅克韋爾、ABB、西門子、羅賓康等，這幾大公司的產(chǎn)品在工作原理上屬于不同類別的變頻器，不過(guò)總的來(lái)說(shuō)都具有較高的平均無(wú)故障率，能穩(wěn)定可靠的工作，在實(shí)際工程中都有成功的應(yīng)用案例。他們?cè)诠ぷ髟?、功率元器件、控制方式、制造技術(shù)、降低故障率、維護(hù)性能、方案配置上各有特色，可以針對(duì)以上因素及各項(xiàng)電氣指標(biāo)進(jìn)行綜合比較，最終確定產(chǎn)品。

　　在進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)時(shí)需注意以下幾個(gè)方面：在提出土建資料時(shí)，必須參考產(chǎn)品的詳細(xì)資料，根據(jù)變頻器（及隔離變壓器）的安裝尺寸、荷載、電纜路徑等提出合適、合理的土建資料，如有隔離變壓器，應(yīng)盡量靠近變頻器布置，同時(shí)在布置室內(nèi)外電纜溝或橋架時(shí)，盡量讓變頻器的進(jìn)出線電纜使用單獨(dú)的路徑，特別是要避開(kāi)控制及信號(hào)電纜，這樣可盡量減少變頻器工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾。在進(jìn)行電氣室布置時(shí)，必須考慮高壓變頻器的工作環(huán)境問(wèn)題。由于變頻器是電子裝置，內(nèi)含電解電容、電路板、芯片等電子元器件，如果環(huán)境溫度太高或含塵量較大，會(huì)影響其壽命及穩(wěn)定性。所以盡可能設(shè)置單獨(dú)的變頻器室，同時(shí)進(jìn)行散熱及防塵處理，通常采用以下方法：

　?。?）外循環(huán)散熱方式：制作散熱風(fēng)管，利用變頻器的內(nèi)裝風(fēng)扇或外加排風(fēng)扇將變頻器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量排出到室外，同時(shí)從室外補(bǔ)充溫度較低的冷空氣，這時(shí)需根據(jù)變頻器所需的冷卻風(fēng)量提供足夠的進(jìn)風(fēng)口面積，同時(shí)在進(jìn)風(fēng)口做好防塵處理。

　?。?）內(nèi)循環(huán)散熱方式：變頻器室作密閉防塵處理后，在室內(nèi)安裝空調(diào)，控制溫度在20～25℃之間，空調(diào)制冷量根據(jù)房間面積及變頻器發(fā)熱量確定，一般情況下由于高壓變頻器發(fā)熱量較大，所需空調(diào)功率較大。

　　另外需要注意的是隔離變壓器的溫度信號(hào)及瓦斯信號(hào)最好進(jìn)變頻器作為聯(lián)鎖信號(hào)，當(dāng)隔離變壓器發(fā)生溫度或瓦斯故障時(shí)，變頻器可立即停止運(yùn)行，然后再向隔離變壓器的高壓配電裝置發(fā)出故障跳閘信號(hào)，從而跳掉變壓器的高壓側(cè)開(kāi)關(guān)。這樣避免了變頻器在工作狀態(tài)時(shí)突然失去電源而對(duì)內(nèi)部元器件造成損傷。還有在新建項(xiàng)目中進(jìn)行高壓變頻主回路方案考慮時(shí)，可不考慮普通的備用回路，因?yàn)槿绻紤]備用回路，特別在電機(jī)功率較大的情況下，就會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：鼠籠電機(jī)直接啟動(dòng)電流太大需增加啟動(dòng)設(shè)備，需增加配電柜、切換柜、電容補(bǔ)償柜等設(shè)備，投資大量增加，高壓柜保護(hù)參數(shù)也需變化，并且主回路及控制回路復(fù)雜，增加施工及調(diào)試難度。而高壓變頻器發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)是一種技術(shù)成熟、性能可靠的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，擁有很高的平均無(wú)故障時(shí)間，完全值得信賴，所以沒(méi)有必要考慮備用控制回路。

　　五、結(jié)束語(yǔ)

　　在水泥廠工程中推廣使用高壓變頻器，帶來(lái)的不僅是節(jié)能所產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益，還有其他的附加效益：通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)，降低了啟動(dòng)電流，避免了啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)壽命；采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠耐用的鼠籠電機(jī)，從而降低了電動(dòng)機(jī)的價(jià)格、維護(hù)工作量及費(fèi)用；水泥廠排風(fēng)系統(tǒng)中粉塵含量較大，對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)中的風(fēng)機(jī)及檔板磨損很大，采用變頻調(diào)速后，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，檔板全開(kāi)，磨損大大減小，延長(zhǎng)了使用壽命，降低了設(shè)備檢修費(fèi)用；通過(guò)轉(zhuǎn)速對(duì)風(fēng)壓及風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，操作簡(jiǎn)單靈活，反應(yīng)時(shí)間快，易與DCS系統(tǒng)構(gòu)成自動(dòng)控制回路，提高了自動(dòng)化控制水平。所以在水泥廠采用高壓變頻器是不可避免的趨勢(shì)，希望通過(guò)本文對(duì)高壓變頻器的一些介紹及探討，對(duì)設(shè)計(jì)人員應(yīng)用高壓變頻器時(shí)能有所幫助，在實(shí)際工程中科學(xué)、合理地應(yīng)用高壓變頻器，讓高壓變頻器為水泥行業(yè)的節(jié)能增效發(fā)揮出更好的功效。