变频调速真空自控系统

一、高压变频调速系统方案1.系统切换方案http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312031444_480482_2831619_3.jpg 注：开关QF1、QF7、QF8、QF14和电机M1、M2为现场原有设备。上图以同步电机为例。两套变频器的协调控制由独立的一台协调控制柜实现。此套系统包含同步投切电抗器+激磁涌流抑制柜、高压变频器、协调控制柜和真空开关柜。主要功能：可以实现两台风机变频调速装置的互为备用和在线切换。在互为备用的两台变频调速装置中，当一台故障时，另一台可以启动故障变频调速装置所带的电机的要求；以两台变频调速装置分别对应拖动两台风机运行，当TF1变频调速装置出现故障的工况为例，系统切换过程如下：协调控制单元向TF2发出同步切换至工频请求→TF2拖动M2提速至50Hz后实时检测对比TF2电源输入侧与变频调速装置输出侧电压幅值、相位角度、频率，经过计算并调整后当电压幅值误差≤2%；相位误差≤3°；频率误差≤0.05Hz时向协调控制单元发出同步切换合闸指令→协调控制单元控制QF14合闸，合闸完成后由TF2向协调控制单元发出同步切换分闸指令→协调控制单元控制QF8、QF12分闸，M2完全转换为工频直接拖动→协调控制单元向TF2发出的同步切换请求指令撤销，同时向QF8、QF13发合闸指令，由TF2拖动M1→协调控制单元向TF2发出同步切换至工频请求→TF2拖动M1提速至50Hz后实时检测对比TF2电源输入侧与变频调速装置输出侧电压幅值、相位角度、频率，经过计算并调整后当电压幅值误差≤2%；相位误差≤3；频率误差≤0.05Hz时向协调控制单元发出同步切换合闸指令→协调控制单元控制QF7合闸，合闸完成后由TF2向协调控制单元发出同步切换分闸指令→协调控制单元控制QF8、QF13分闸，M1完全转换为工频直接拖动。2.高压变频系统的主要构成整套变频调速系统由2套变压器柜、2套功率柜、2套控制柜、2套电抗器+激磁涌流抑制柜(含QF3/QF4/QF10/QF11)、一套协调控制柜、4高压开关柜（QF5/QF6/QF12/QF13）组成。 2.1激磁涌流抑制柜该柜内主要元器件为限流电阻和真空断路器等，可限制上电时的激磁涌流。变频器上电时充电电流可达额定电流的6～10倍，此充电电流对电网构成强烈的冲击，造成电网电压瞬间跌落，干扰其他设备的正常运行；其次高压变频器短时间内断电重新上电，虽然直流环节残电电压较高，充电电流较小，但由于变压器的剩磁与合闸时电网电压相位的不匹配，使得变压器在高压上电时激磁偏磁导致铁心饱和，进而产生2至10倍于额定电流的激磁涌流，对电网构成干扰。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312031445_480483_2831619_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312031445_480483_2831619_3.jpg为解决上述问题，在变频调速装置内特设激磁涌流及预充电电路，该电路能够将变频器高压上电电流限制在1倍额定电流之内，真正实现对电网的零冲击。该电路由高压真空断路器和高压限流电阻构成。高压上电前，真空断路器处于分断状态，高压上电时，电网通过高压限流电阻向变频器充电，1秒后充电完成，变频器自动闭合真空断路器切除限流电阻。2.2高压变频器调速系统：ATV1200系列高压变频调速系统本体由变压器柜、功率柜及控制柜组成。下图为高压变频调速系统示意图： http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312031445_480484_2831619_3.jpg注：上图仅为示意，针对此项目一台变频器配一台移相变压器。ATV1200系列变频调速装置采用单元串联多电平结构，为高-高结构，10kV输入，10kV直接输出，即每相9个低压的功率单元串联实现高压输出，输入侧的变压器采用移相方式，将网侧高压变换为二次侧的多组低压，各二次绕组在绕制时采用延边三角形接法，相互之间有固定的相位差，形成多脉冲整流方式，使得变压器二次侧各绕组（即各功率单元输入）的谐波电流相互抵消，不反映到高压侧，从而大大改善了网侧的电流谐波，基本消除了对网侧的谐波污染；变压器的每个二次侧低压绕组相互独立，并单独为一个功率单元供电；而功率单元为变频器实现变压变频输出的基本单元，每个功率单元相当于一台交-直-交电压型单相输出的低压变频器，每个模块输出等幅PWM电压波形，但相互之间有确定的相位偏移，串联叠加之后，在变频器输出侧得到正弦阶梯状PWM波形，其输出为完美无谐波正弦波，高压变频器在不加任何滤波器的情况下，对电网的谐波完全符合IEEE 519 -1992 国际标准，以及GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》的要求。2.3 协调控制柜该柜可实现两台变频器的协调控制，所有自动切换功能均自动完成，无需人工干预，自动化程度高，避免人为频繁操作相关断路器的繁重工作，同时避免由于人为错误操作导致设备损坏或系统瘫痪。主要功能：可以实现两台风机变频调速装置的互为备用和在线切换。在互为备用的两台变频调速装置中，当一台故障时，另一台可以启动故障变频调速装置所带的电机的要求；以两台变频调速装置分别对应拖动两台风机运行，当TF1变频调速装置出现故障的工况为例，系统切换过程如下：协调控制单元向TF2发出同步切换至工频请求→TF2拖动M2提速至50Hz后实时检测对比TF2电源输入侧与变频调速装置输出侧电压幅值、相位角度、频率，经过计算并调整后当电压幅值误差≤2%；相位误差≤3°；频率误差≤0.05Hz时向协调控制单元发出同步切换合闸指令→协调控制单元控制QF14合闸，合闸完成后由TF2向协调控制单元发出同步切换分闸指令→协调控制单元控制QF8、QF12分闸，M2完全转换为工频直接拖动→协调控制单元向TF2发出的同步切换请求指令撤销，同时向QF8、QF13发合闸指令，由TF2拖动M1→协调控制单元向TF2发出同步切换至工频请求→TF2拖动M1提速至50Hz后实时检测对比TF2电源输入侧与变频调速装置输出侧电压幅值、相位角度、频率，经过计算并调整后当电压幅值误差≤2%；相位误差≤3；频率误差≤0.05Hz时向协调控制单元发出同步切换合闸指令→协调控制单元控制QF7合闸，合闸完成后由TF2向协调控制单元发出同步切换分闸指令→协调控制单元控制QF8、QF13分闸，M1完全转换为工频直接拖动。2.4 同步投切同步投切过程：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312031445_480485_2831619_3.jpg