崔健生（1965－）
男，黑龍江省林業設計研究院熱電規劃設計院總工程師，高級工程師，注冊電氣師。（黑龍江省林業設計研究院，黑龍江 哈爾濱 150080 ），從事火力發電廠、熱源廠、熱網換熱站、生物質發電工程、風力發電項目電氣、儀表及自動化控制專業設計。

摘要：本文針對國內中等容量電動機變頻調速應用范圍不夠廣泛的現狀，提出一種高—低低變頻調速方案，以拓展中等容量電動機變頻調速的應用領域。

關鍵詞：高—低低變頻調速；電動機繞組；電壓等級

Abstract: Aiming at the current situation of the limited application areas of variable frequency speed control design of medium capacity motors, a scheme of low variable frequency speed control is proposed to expand the application areas of the high and low voltage transformer.

Key words: Low variable frequency speed control；high and low voltage transformer；Motor windings；Level of voltage

    如今，在小容量電動機的調速系統中，雖然變頻器的應用幾乎達到普及階段，但是其應用范圍僅限于低壓電動機的調速系統，而中等容量的高壓電動機調速系統由于高壓變頻器存在著技術程度復雜、運行可靠性有待完善以及價格十分昂貴等問題，其應用范圍仍然不夠廣泛。本文針對這種情況，提出一種中等容量電動機高—低低變頻調速方案，來拓展中等容量電動機變頻調速的應用領域。

1 中等容量電動機調速系統應用高壓變頻器的由來

    目前，國內電網的配電電壓等級僅有0.4千伏、6千伏與10千伏，電壓等級可供電動機電源的選擇。這種單一性的電壓等級使之國內低壓電動機（包括變頻調速電動機）的最大功率標準多定位在220~280千瓦（相應機座號H355至H400），而以上功段的電動機限于工藝制造的難度，其電源的電壓等級多選擇6千伏或10千伏。在這種國情的限制下，中等容量電動機變頻調速系統只能選擇高壓變頻器。

2 中等容量電動機高—低低變頻調速系統組成

    該系統由高壓變壓器、低壓變頻器與低壓電動機組成。高壓變壓器將高壓電源的電壓等級（6~10千伏）變成低壓電源的電壓等級（400~690伏）再向相應電壓登記的低壓變頻器和低壓電動機供電。在較大的中等容量電動機變頻調速系統中，應當選擇690伏的電壓等級，以便降低其額定電流。

    該系統的設備既可以向變壓器廠和電機廠直接定貨，也可以利用原有設備改制。該系統組成詳見圖1。

圖1   電氣原理圖

3 中等容量電動機高—低低變頻調速方案實施的可行性

    （1）該方案對于新建工程或新增設備的技術改造項目來說，可以根據具體情況，選擇相應電壓等級的變壓器和電動機直接向生產廠訂貨。國內630千瓦以下功率段的變頻器已有較多的生產廠能夠批量供貨，產品價格遠低于高壓變頻器的價格，其使用的可靠性已經得到用戶普遍的認可，可以說從產品的性價比角度考核，應該是用戶的首選。

    現在，國產或進口的高壓變頻器的單位功率售價為1200~2300元/千瓦，而國產或進口的低壓變頻器單位功率售價為300~500元/千瓦。在規范的使用維護條件下，低壓變頻器內主電路的逆變器平均無故障工作時間已經超過5萬小時，國內已有大量的成功應用案例可供用戶參考借鑒。

    （2）該方案對于原有設備的技術改造項目來說，需要對原有的中、高壓（3~10千伏）的電動機進行相間與極間繞組連接結構的改制，建議此工程優先委托原高壓電動機制造廠完成。同時還需要采購一臺非標準的干式變壓器將原電源的電壓（6~10千伏）變車與改制電動機互匹配的電壓等級。變壓器的安裝位置應盡量靠近變頻器，以降低輸電線路損耗及諧波干擾影響。由于干式變壓器每千伏安售價僅有200元，因此，變壓器費用增加后的工程總投資也遠遠低于選用高壓變頻器工程方案的投資。

4 中等容量電動機高—低低變頻調速與應用高壓變頻器的比較

    根據典型的500千瓦風機電動機高—低低變頻調速系統工程實施考核，中等容量電動機高—低低變頻調速工程方案與應用高壓變頻器工程方案的經濟技術指標比較具有以下優越性：

    （1）該系統工程方案投資比應用高壓變頻器系統工程方案節省投資約51.20%。

    （2）該系統工程方案投資回收期比應用高壓變頻器工程方案投資回收期縮短約44.40%。

    （3）該系統設備運行節省電費與應用高壓變頻器系統運行持平。

    （4）該系統的設備維護維修技術難度低于高壓變頻器系統設備。

    （5）該系統設備運行可靠性高于高壓變頻器設備的運行系統。

5 結論

    綜上所述，本文提出的中等容量電動機的高—低低變頻調速方案對于資金不足且堅持實施節能技術改造的企業來說，是有參考借鑒作用。尤其是低壓變頻器于低壓電動機的運行可靠性以及維護維修技術較為成熟，將更符合過內企業的實際情況。

參考文獻

    [1] 倪洲.高壓變頻器與內饋調速電動機的比較［J］.節能技術,2005,(2).

    [2] 張志芬.變頻控制電機過熱損壞的原因分析及對策［J］.電世界,2001,(5).

    [3] 劉亮喜.提高變頻調速系統的效率［J］.電世界,2003,(5).

    [4] 馮垛生.變頻器的應用與維護［M］.廣州:華南理工大學出版社,2001.