一種緊湊型集成化結構的大容量高壓變頻調速裝置

唐東明， 梁曉燕

（國電南京自動化股份有限公司，南京210032）

1 引 言

近年來，節能減排成為人們日益關注的焦點。在火力發電廠中，風機和水泵是主要能耗設備，通常情況下其輸入能量的15%～20%被電機、風機或水泵本身所消耗，約35%～50%的輸入能量被擋板或閥門節流所消耗，能源浪費嚴重。

高壓變頻器通過改變高壓電動機定子繞組的頻率，從而改變同步轉速來實現調速，是目前最有效的節能方式之一。并且高壓變頻器可以改善工藝，延長設備使用壽命，提高工作效率，也被廣泛用于石油化工、冶金鋼鐵等行業，其前景廣闊。

在我國，也迎來了高壓變頻器爆發式增長時期，各廠家均推出自己的高壓變頻裝置，市場競爭激烈。這就要求相關廠家控制設備的成本，降低生產、調試、服務以及用戶維護成本，提高自己產品的競爭力。

2 研發背景

高壓變頻裝置一般由單獨的旁路柜、變壓器柜、功率單元柜和控制柜四個部分拼柜組成，目前市場上的許多高壓變頻器組成柜體多，占地面積大，風機數量多，在包裝、運輸過程中需要拆線，到現場安裝時再拼柜接線。增加了不少工作量，并且容易出現錯誤。

對于1000kW 以下的變壓器柜而言，變壓器本體高度不需要那么高，由于為了并柜的需要，將旁路柜、變壓器柜、功率單元柜的高度設計成一樣，造成變壓器柜空間的浪費。本裝置針對上述存在的問題，提出一種針對1000kW 以下功率等級的小型化高壓變頻裝置，將變壓器柜、功率柜、控制柜一起集成在一個柜體。減少占地面積和體積，運輸裝卸簡便，結構緊湊。

3 設計思路

3.1 總體設計思路

本文通過以下技術方案實現：一種緊湊集成結構的高壓變頻器包括2 個可旋轉控制室，1 個控制進出線室，變頻功率單元，變壓器單元。其特征在于柜體分上下兩部分，變壓器單元位于裝置下部。裝置上部分前后兩部分，前部放置控制室、控制進出線室，后部放置變頻功率單元。

圖1

裝置中，冷卻風有2 路，一路是通過裝置下部前后兩側的進風窗進入裝置，經過變壓器鐵芯，然后從裝置前側控制室與變頻功率單元之間的空間處，由頂部風扇排出；一路從裝置上部后側進風窗進入裝置，經過變頻功率單元，也通過裝置前側控制室和變頻功率單元之間的空間處，與第1 路風同時排出。前側控制室與其后側的通風空間采用半密閉設計，控制室內的熱風，也同時通過通風空間由頂部風機排出。

前側的控制室為可旋轉形式，在檢修時可以打開，便于觀察變頻功率單元的檢查和維護。

裝置前側的上下門可以獨自打開，在裝置需要帶電檢查調試時，有效地做到對于人員安全的防護。

3.2 柜體結構設計

圖1、圖2 是該緊湊集成結構的高壓變頻裝置的實例結構示意圖，圖1（b）包括前側左控制單元7、前側中控制單元8、前側右控制單元9、變頻功率單元11 在裝置上部；變壓器單元10 在裝置下部；和上左前門1、下左前門2、裝置底座3、下右前門4、裝置側門5、頂部散熱風機6 一起組成緊湊集成結構的高壓變頻裝置。裝置側門5 上，留有和相鄰柜體的接線孔，設備進出線均從側面進出。減少底部開挖電纜溝的工作量。

圖1（c）中，將前側左控制單元7、前側中控制單元8能夠旋轉打開，便于觀察變頻功率單元11 的前部情況，也便于變頻功率單元11 的前部零部件裝配。

圖2 裝置實物照片

3.3 風路設計

圖1（d）中冷卻風從共同風道經頂部散熱風機6 排出。風道分2 路，一路通過下左前門2，下右前門4 的進風窗以及后部的進風窗進入，經由變壓器單元10 中部，流向共同風道；另一路從后上部進風窗進入，經由變頻功率單元11，流向共同風道。

4 結 語

此種柜型能解決1000kW 功率以下的高壓變頻裝置的占地體積大，安裝不便的問題；減少客戶單獨建房的費用，降低用戶投資；減少裝卸、接線的工作量。

該種緊湊型集成結構的高壓變頻裝置質量和可靠性很高，且大大降低了生產成本。該裝置可以在切合生產實際的基礎上滿足設備和變頻器的配套使用，同時還減少了資金的投入，可向使用風機、水泵等機械設備的生產企業推廣。