高壓電動機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國50% ~ 60%的發(fā)電量用于交流電動機(jī)，其中額定電壓為3~10kV的電動機(jī)占電動機(jī)總裝機(jī)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(diào)速提高電動機(jī)能效空間、挖掘節(jié)能潛力，是我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)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(xì)化發(fā)展，高壓變頻器在石化企業(yè)的應(yīng)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(diǎn)是長周期連續(xù)性生產(chǎn)、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(jī)、高壓電纜短路等內(nèi)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(shí)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(shè)備失壓釋放而掉閘，導(dǎo)致生產(chǎn)裝置波動、非計(jì)劃停機(jī)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(jì)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(jī)時(shí)，由于電機(jī)接線盒內(nèi)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(luò)電壓瞬間跌落引起工段上設(shè)備失壓保護(hù)而跳閘。

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

3）C車間煙氣余熱發(fā)電機(jī)并網(wǎng)高壓開關(guān)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(shè)備低壓動作跳閘。

上述事故的發(fā)生，在電網(wǎng)恢復(fù)后，這些電機(jī)又不能自動恢復(fù)運(yùn)行，必須人工操作恢復(fù)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從停車到再次開車正常，一次損失達(dá)幾百萬元。

晃電的影響

晃電是指電壓有效值降至標(biāo)稱值的10%~90%，且持續(xù)10ms至1min（典型持續(xù)時(shí)間為10ms~600ms）的電能質(zhì)量事件。晃電會造成電流超過國家標(biāo)準(zhǔn)值，5次諧波電流超過國家標(biāo)準(zhǔn)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(guān)快速切換裝置。由于雙電源開關(guān)切換時(shí)間一般有150ms左右的時(shí)間，因此在電網(wǎng)電壓陡降的情況下存在150ms時(shí)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(dǎo)致的主回路電機(jī)等負(fù)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?jǐn)嗖⒂绊懴。瑖?yán)重時(shí)導(dǎo)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(fèi)用以及后期維護(hù)蓄電池的成本。而且無法解決6kv、10kV高壓電機(jī)的晃電問題。

高壓變頻器解決晃電問題

來自維諦技術(shù)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(jī)械條件，最大限度地減少停機(jī)時(shí)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(yīng)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(yùn)行。在-20%～+15%電網(wǎng)電壓波動時(shí)能夠滿載輸出；能夠適應(yīng)惡劣的輸入電壓波動母線電壓在-45％之內(nèi)，能夠降額降速繼續(xù)運(yùn)行。

2、當(dāng)輸入電壓低于-45%的深度波動時(shí)，MegaVert也具有瞬間掉電不停機(jī)功能，能可靠保證供電瞬時(shí)失電連續(xù)運(yùn)行不跳閘。當(dāng)電網(wǎng)瞬時(shí)失電后的5個(gè)周波之內(nèi)，變頻器運(yùn)行不受任何影響；如果超過5個(gè)周波，變頻器自動降額運(yùn)行，待輸入電壓恢復(fù)正常后，自動重新提升輸出頻率到給定值。如果失電時(shí)間超過5秒（5-20秒可整定)范圍內(nèi)，變頻器的輸出繼續(xù)跟蹤感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)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(guān)機(jī)點(diǎn)。如果上述故障在時(shí)間范圍之內(nèi)恢復(fù)，并且電機(jī)的轉(zhuǎn)速對應(yīng)的同步頻率大于5Hz，變頻器恢復(fù)正常運(yùn)行；如果上述故障在20s內(nèi)沒有恢復(fù)，或者電機(jī)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的同步頻率小于5Hz，變頻器執(zhí)行相應(yīng)的保護(hù)功能，變頻器保護(hù)停機(jī)，備用設(shè)備工頻起動，變頻器需要系統(tǒng)復(fù)位后再次自動追蹤電動機(jī)轉(zhuǎn)速，無需顧慮電機(jī)實(shí)際是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)狀態(tài)，均可實(shí)現(xiàn)高壓變頻器的既時(shí)啟動。

3、單純控制回路晃電甚至長時(shí)間失電均不影響變頻器正常運(yùn)行。目前，同類產(chǎn)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(shè)置小容量UPS供電的缺點(diǎn)卻是相當(dāng)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(shí)候能正常工作。獨(dú)立的小容量UPS沒有電池管理系統(tǒng)，容易在維保時(shí)被遺忘，導(dǎo)致迅速老化，在真正需要使用時(shí)容量不足。二是，小容量UPS根據(jù)應(yīng)用場景分為很多種，適用工廠環(huán)境的UPS與通用型在防負(fù)載沖擊能力、環(huán)境適應(yīng)能力、電磁兼容性等可靠性指標(biāo)上區(qū)別較大。雜牌通用型產(chǎn)品在高壓變頻器柜內(nèi)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(shù)作為全球UPS領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)品牌，MegaVert中壓變頻器設(shè)計(jì)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(shí)間；同時(shí)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(yùn)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(shí)間內(nèi)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(yīng)用技術(shù)積累為保障，采用自主研發(fā)的IGBT驅(qū)動保護(hù)技術(shù)，保護(hù)電路領(lǐng)先可靠。可確保在發(fā)生高壓輸出電纜到高壓電機(jī)間發(fā)生相間短路、匝間絕緣故障的瞬間，變頻器快速及時(shí)封波避免因瞬間電流過大引起的功率單元損毀。這一點(diǎn)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(qiáng)央企控股子公司，中國石油化工百強(qiáng)企業(yè)。從2014年第一臺變頻器MegaVert正式投產(chǎn)運(yùn)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(jià)。優(yōu)良的產(chǎn)品品質(zhì)使維諦技術(shù)MegaVert高壓變頻器成為該企業(yè)拖動風(fēng)機(jī)和泵類高壓設(shè)備的首選品牌。

審核編輯：湯梓紅