一种紧凑型集成化结构的大容量高压变频调速装置

唐东明， 梁晓燕

（国电南京自动化股份有限公司，南京210032）

1 引 言

近年来，节能减排成为人们日益关注的焦点。在火力发电厂中，风机和水泵是主要能耗设备，通常情况下其输入能量的15%～20%被电机、风机或水泵本身所消耗，约35%～50%的输入能量被挡板或阀门节流所消耗，能源浪费严重。

高压变频器通过改变高压电动机定子绕组的频率，从而改变同步转速来实现调速，是目前最有效的节能方式之一。并且高压变频器可以改善工艺，延长设备使用寿命，提高工作效率，也被广泛用于石油化工、冶金钢铁等行业，其前景广阔。

在我国，也迎来了高压变频器爆发式增长时期，各厂家均推出自己的高压变频装置，市场竞争激烈。这就要求相关厂家控制设备的成本，降低生产、调试、服务以及用户维护成本，提高自己产品的竞争力。

2 研发背景

高压变频装置一般由单独的旁路柜、变压器柜、功率单元柜和控制柜四个部分拼柜组成，目前市场上的许多高压变频器组成柜体多，占地面积大，风机数量多，在包装、运输过程中需要拆线，到现场安装时再拼柜接线。增加了不少工作量，并且容易出现错误。

对于1000kW 以下的变压器柜而言，变压器本体高度不需要那么高，由于为了并柜的需要，将旁路柜、变压器柜、功率单元柜的高度设计成一样，造成变压器柜空间的浪费。本装置针对上述存在的问题，提出一种针对1000kW 以下功率等级的小型化高压变频装置，将变压器柜、功率柜、控制柜一起集成在一个柜体。减少占地面积和体积，运输装卸简便，结构紧凑。

3 设计思路

3.1 总体设计思路

本文通过以下技术方案实现：一种紧凑集成结构的高压变频器包括2 个可旋转控制室，1 个控制进出线室，变频功率单元，变压器单元。其特征在于柜体分上下两部分，变压器单元位于装置下部。装置上部分前后两部分，前部放置控制室、控制进出线室，后部放置变频功率单元。

图1

装置中，冷却风有2 路，一路是通过装置下部前后两侧的进风窗进入装置，经过变压器铁芯，然后从装置前侧控制室与变频功率单元之间的空间处，由顶部风扇排出；一路从装置上部后侧进风窗进入装置，经过变频功率单元，也通过装置前侧控制室和变频功率单元之间的空间处，与第1 路风同时排出。前侧控制室与其后侧的通风空间采用半密闭设计，控制室内的热风，也同时通过通风空间由顶部风机排出。

前侧的控制室为可旋转形式，在检修时可以打开，便于观察变频功率单元的检查和维护。

装置前侧的上下门可以独自打开，在装置需要带电检查调试时，有效地做到对于人员安全的防护。

3.2 柜体结构设计

图1、图2 是该紧凑集成结构的高压变频装置的实例结构示意图，图1（b）包括前侧左控制单元7、前侧中控制单元8、前侧右控制单元9、变频功率单元11 在装置上部；变压器单元10 在装置下部；和上左前门1、下左前门2、装置底座3、下右前门4、装置侧门5、顶部散热风机6 一起组成紧凑集成结构的高压变频装置。装置侧门5 上，留有和相邻柜体的接线孔，设备进出线均从侧面进出。减少底部开挖电缆沟的工作量。

图1（c）中，将前侧左控制单元7、前侧中控制单元8能够旋转打开，便于观察变频功率单元11 的前部情况，也便于变频功率单元11 的前部零部件装配。

图2 装置实物照片

3.3 风路设计

图1（d）中冷却风从共同风道经顶部散热风机6 排出。风道分2 路，一路通过下左前门2，下右前门4 的进风窗以及后部的进风窗进入，经由变压器单元10 中部，流向共同风道；另一路从后上部进风窗进入，经由变频功率单元11，流向共同风道。

4 结 语

此种柜型能解决1000kW 功率以下的高压变频装置的占地体积大，安装不便的问题；减少客户单独建房的费用，降低用户投资；减少装卸、接线的工作量。

该种紧凑型集成结构的高压变频装置质量和可靠性很高，且大大降低了生产成本。该装置可以在切合生产实际的基础上满足设备和变频器的配套使用，同时还减少了资金的投入，可向使用风机、水泵等机械设备的生产企业推广。