，高壓電動機的應(yīng)用尤為廣泛，它是工礦企業(yè)中的主要動力。在冶金、鋼鐵、石油、化工、水處理等各行業(yè)的大、中型廠礦中，用于拖動風(fēng)機、泵類、壓縮機及各種大型機械。其消耗的能源占電機總能耗的70%以上，而且絕大部分都有調(diào)速的要求，但目前我國的調(diào)速和起動方法仍很落后，浪費了大量的能源且造成機械壽命的降低。因此，推廣應(yīng)用高壓節(jié)電控制系統(tǒng)的效益和潛力非常巨大的。
目前國家對電費價格的上調(diào)以及在能源管理上的遠期規(guī)劃，會導(dǎo)致能源價格的繼續(xù)上升。對于一個企業(yè)來講，生產(chǎn)輔助設(shè)備，特別是高壓大功率交流電機類拖動設(shè)備的耗能越多，產(chǎn)品成本就會上漲越多，這樣就會影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，對一個企業(yè)來講，使用高壓節(jié)電器，提高用電的效率，提高整個生產(chǎn)系統(tǒng)的工作效率，節(jié)約能源，就意味著節(jié)約生產(chǎn)成本，而且使用高壓節(jié)電器將有很長遠的效益空間。
蘇州徠卡節(jié)能電氣技術(shù)有限公司自主研發(fā)、生產(chǎn)的高壓節(jié)能控制系統(tǒng)以高壓變頻調(diào)速為基礎(chǔ)，配套、現(xiàn)代控制系統(tǒng)，可使高壓電機在更優(yōu)經(jīng)濟當量運行，降低能源損耗，提高電機效率。
二. 系統(tǒng)工作原理
1. 主電路拓撲原理
電網(wǎng)電壓經(jīng)主變壓器隔離移相后為功率單元供電，每個功率單元為一個單相交-直-交電壓型逆變器，單元串聯(lián)星接后形成三相變頻電源給高壓電動機供電。主變壓器采用移相整流方式，輸入功率因數(shù)高，輸入電壓電流諧波小。滿足IEEE519-1992和GB/T 14549-93對電壓和電流嚴格的諧波失真要求。無需任何功因補償和諧波抑制裝置。節(jié)電器輸出采用多重化PWM技術(shù)，輸出為近乎的正弦波，無須加輸出濾器。電動機諧波損耗小，轉(zhuǎn)矩脈動小，無明顯電動機噪聲。電動機不需降額使用。輸出dV/dt和共模電壓小，對電動機無附加電應(yīng)力損害。
2. 功率單元原理
功率單元采用三相交流輸入，整流濾波后形成直流電壓，經(jīng)IGBT H橋逆變后輸出脈寬調(diào)制（PWM）電壓。功率單元控制板由IGBT驅(qū)動電路和監(jiān)測保護電路、光纖通信電路、單元旁路電路和控制電源組成。運行中功率單元故障時，節(jié)電器可將故障單元自動旁路并繼續(xù)運行，等情況允許時再停機排除故障。
3. 旁路原理
旁路過程無需人為操作，由系統(tǒng)自動完成。即在節(jié)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可將節(jié)電系統(tǒng)進行旁路，將電動機直接接入原電網(wǎng)繼續(xù)運行。旁路的型式有自動旁路和手動旁路兩種型式，主要的區(qū)別在于：配置手動旁路功能者，其內(nèi)部操作機構(gòu)由隔離刀閘組成，當省電裝置出現(xiàn)故障時需要按照操作規(guī)程進行手動操作將省電裝置退出，將電機恢復(fù)至工頻運行狀態(tài)。當配置了自動工頻旁路后，其內(nèi)部操作機構(gòu)由隔離刀閘和真空接觸器組成，隔離刀閘已預(yù)置到相應(yīng)位置，僅為檢修時提供高壓斷開點，當省電裝置出現(xiàn)故障時在系統(tǒng)控制器的控制下自動退出省電裝置而切換至工頻運行狀態(tài)；當省電裝置檢修完畢后又可以在瞬間由工頻運行狀態(tài)轉(zhuǎn)至變頻運行狀態(tài)，用戶的負載無需停車，不影響生產(chǎn)，即可實現(xiàn)工頻→節(jié)能或是節(jié)能→工頻的雙向互切功能。對于重要工藝情況的負載可采用此種旁路型式。
產(chǎn)品原理圖
三. 高壓節(jié)能控制系統(tǒng)主要特點：
1. 一體化設(shè)計，安裝調(diào)試簡單；
2. 無須更改原有電機，可實現(xiàn)工頻切換；
3. 不需另加升壓變壓器、輸入濾波器、輸出濾波器、電抗器、功率因數(shù)補償裝置和緩沖電路等附加電路；
4. 諧波污染尤小，對周圍設(shè)備無電磁干擾；
5. 功率因數(shù)高、效率高；
6. 各類保護完善、操作簡單、運行穩(wěn)定、可靠。
四. 節(jié)能改造實現(xiàn)效果：
1. 節(jié)約用電量，大大降低運行成本；
2. 將運行設(shè)備改用節(jié)能控制后，可避免大功率電動機啟動時的沖擊力矩對電機的損壞；
3. 延長了電機和管道的檢修周期，減輕了檢修人員的維護工作量；
4. 提高了機組自動裝置的穩(wěn)定性，為機組的經(jīng)濟優(yōu)化運行提供了可靠保證；
5. 實現(xiàn)閉環(huán)自動控制后，提高了工作質(zhì)量，減輕了勞動強度，可實現(xiàn)無人值班，節(jié)約管理費用；
6. 功率因數(shù)得以提高，可省去功率因數(shù)補償裝置；
7. 可實現(xiàn)空載軟啟動，啟動峰值電流和時間大為減少，避免了因啟動電流大造成的絕緣老化及由于較大電動力矩造成對電機的機械沖擊，延長了電機的壽命，減少了對電機的維護工作量；
8. 節(jié)流裝置全開，不僅達到了節(jié)能降耗的目的，同時還減小了管道系統(tǒng)的振動，使管道壓力波動減小，延長了管道的使用壽命和檢修周期及檢修的工作量，使系統(tǒng)運行穩(wěn)定性得到改善；
9. 頻率的調(diào)節(jié)性能，有利于實現(xiàn)分散控制系統(tǒng)改造，進一步提高系統(tǒng)的優(yōu)化改造。
五. 電氣規(guī)格參數(shù)：
| 項目 | 電壓 | 6kV系列 | 10kV系列 |
| 輸入 | 輸入額定電壓 | 3相50/60Hz，6kV | 3相50/60Hz，10kV |
| 電壓波動范圍 | 6kV/10kV±10% 滿載運行，-10%～-35%允許長期降額運行 | ||
| 頻率變化范圍 | 50Hz±10% | ||
| 單元輸入電壓 | 690V | ||
| 輸入功率因數(shù) | ≥0.95（20%負荷以上） | ||
| 輸入電流諧波 | ≤2% 滿足IEEES19-1992和GB/T14549-93標準 | ||
| 輸出 | 輸出電壓范圍 | 0～6kV | 0～10kV |
| 輸出容量范圍 | 230～15000kVA | 250～25000kVA | |
| 單元輸出電壓 | 690V | ||
| 輸出頻率范圍 | 0～50Hz max 330Hz 120Hz以上廠家定制 | ||
| 調(diào)速比 | 40：1（通用矢量） 100：1（SVC） 200：1（FVC） | ||
| 轉(zhuǎn)速精度 | ±0.5%(SVC) ±0.2%(FVC) | ||
| 轉(zhuǎn)矩響應(yīng) | ＞750rad/s | ||
| 啟動轉(zhuǎn)矩 | 0.5Hz/150%（SVC） 0Hz/180%（FVC） | ||
| 技術(shù)方案 | 單元級聯(lián)、交直交、高高方式 | ||
| 控制方式 | 通用矢量、無/有速度傳感器控制方式（SVC/FVC） | ||
| 整流形式 | 二尤管三相全橋 | ||
| 逆變形式 | IGBT逆變橋 | ||
| 加減速時間 | 0.1～6500秒， ＞6500秒廠家定制 | ||
| 起停控制 | 本地或遠方 | ||
| 控制系統(tǒng) | ARM、DSP、FPGA、CPLD、HMI | ||
| 面板顯示 | 觸摸屏/LCD可選，簡體中文 | ||
| 過載能力 | 120%額定電流，1分鐘 | ||
| 整機效率 | ≥96% | ||
| 裝置有無熔斷器 | 功率單元輸入側(cè)帶熔斷器 | ||
| 電氣隔離部分是否采用光纖 | 是 | ||
| 是否需要輸入濾波器 | 否 | ||
| 是否需要輸出濾波器 | 否 | ||
| 是否需要功率因素補償 | 否 | ||
| 功率單元保護 | 過壓、欠壓、均壓、輸入缺相、過流、超溫、通訊等 | ||
| 系統(tǒng)保護 | 電機過載、輸出過載、輸出短路、輸出接地、輸入過流、輸入過壓、輸入不平衡、輸入接地、冷卻風(fēng)扇故障報警、門開關(guān)連鎖保護、變壓器過熱報警、變壓器過熱跳閘等 | ||
| 平均時間 | 5000小時 | ||
| 通訊接口 | CAN、Modbus、RROFIBUS 特殊可按用戶定制 | ||
| 開關(guān)量輸入 | 10路， 繼電器干式接點 | ||
| 開關(guān)量輸出 | 16路， 繼電器干式接點 | ||
| 模擬量輸入 | 4路， 4～20mA或0～10V | ||
| 模擬量輸出 | 5路， 4～20mA或0～10V | ||
| 使用環(huán)境 | 室內(nèi) | ||
| 環(huán)境溫度 | -10℃～+40℃，+40℃～+50℃降額運行；低于-10℃，啟動前需要預(yù)熱 | ||
| 環(huán)境濕度 | 5%～95%，無凝霜 | ||
| 海拔高度 | ≤1000m，大于1000m需要降額運行，具體請在訂貨時說明 | ||
| 設(shè)備總噪聲 | ≤75dB | ||
| 冷卻方式 | 強迫風(fēng)冷 | ||
| 防護等級 | IP30 | ||
| 柜體型式 | GGD組合型 | ||
| 進出線方式 | 下進下出/上進上出，特殊可按用戶定制 | ||
| 控制電源 | 380V±10%AC 三相四線 | ||
六. 現(xiàn)場安裝及散熱方案
高壓節(jié)能控制系統(tǒng)屬于大型電子設(shè)備，對環(huán)境要求比較嚴格，需統(tǒng)計多臺設(shè)備的運行情況。由于現(xiàn)場環(huán)境溫度過高而引起的設(shè)備故障比例較大，因此我們總結(jié)了兩種現(xiàn)場經(jīng)常采用的散熱方案，供用戶參考。
兩種方案：1、加裝風(fēng)道；2、加裝空調(diào)；
兩種方案各有其適用的范圍，具體方案的選擇應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境及用戶的使用習(xí)慣而定。下面將就現(xiàn)場安裝、現(xiàn)場布線的注意事項以及兩種方案的原理和適用范圍做一個簡單的描述，供用戶參考。
1. 現(xiàn)場安裝
LK-GY高壓節(jié)能控制系統(tǒng)基本配置包括變壓器柜、功率單元柜、主控制器柜三部分，其中功率單元柜和主控制器柜是一個整體，三個部分整體布置，切換柜為可選件，采用可與節(jié)電器整體安裝也可分開安裝；另外工頻旁路柜本方案中已經(jīng)選配，工頻旁路柜與變壓器柜等非一個整體，可分開運送安裝。
A.現(xiàn)場安裝技術(shù)要求如下：（如下圖）
（1）節(jié)電器周圍預(yù)留空間，前面1.5米，后面1.0米，左右0.8米，頂部1.0米（風(fēng)機到頂部），此預(yù)留空間為小值；
（2）電纜溝可根據(jù)實際線纜數(shù)量確定深度，必須具備防水、防塵、防鼠等功能；
（3）設(shè)備基礎(chǔ)使用12#槽鋼預(yù)埋，外形見上圖，安裝平面必須平整，且露出地面5mm；
（4）電纜溝內(nèi)做好電纜支架；
（5）節(jié)電器直接焊接在基礎(chǔ)預(yù)埋12#槽鋼上，接地點與基礎(chǔ)槽鋼焊點結(jié)實，以保證節(jié)電器柜體與廠房大地連接可靠。
B. 現(xiàn)場條件
（1）安裝場地不應(yīng)有嚴重粉塵污染，不存在腐蝕和爆炸性氣體；
（2）安裝場地應(yīng)有容量不小于15KVA，電壓為AC380V±10%的專用控制電源；
（3）應(yīng)有為節(jié)電器提供的可靠接地尤，接地電阻不大于4歐姆。
（4）為節(jié)電器提供的高壓電源點已經(jīng)采取了有效的防雷措施。
（5）節(jié)電器設(shè)備安裝場地必須保留足夠的操作、維護與散熱空間。安裝設(shè)備后的凈空間滿足現(xiàn)場條例要求，節(jié)電器與墻壁的距離不少于1米。
2. 現(xiàn)場布線
高壓線與低壓線必須嚴格分開,電纜溝必須為阻燃材料、光滑的、防潮、防塵并能防止小動物進入。
A. 功率電纜：
主電源和電機電纜的布線必須符合當?shù)氐臉藴什⑶覅⒄针娎|制造商的說明和建議。
為達到更好 EMC 特性,推薦使用單獨屏蔽的鋼鎧三相電纜；如果使用單相電纜, 三相電纜必須組合在一起以確保EMC 特性。
如果電纜屏蔽層截面積小于一相截面積的50%,必須沿電纜增加一條附加的地線以避免電纜屏蔽層過熱。進一步的描述請查閱當?shù)氐囊?guī)章。
電纜溝內(nèi)部的電纜支架、梯架或托盤的層間距離，應(yīng)滿足能方便地敷設(shè)電纜及其固定、安置接頭的要求，且在多根電纜同置于一層情況下，可更換或增設(shè)任一根電纜及其接頭。
在采用電纜截面或接頭外徑尚非很大的情況下，符合上述要求的電纜支架、梯架或托盤的層間距離應(yīng)大于300mm。下層支架距溝道底部的凈距應(yīng)大于100mm。
電纜固定于支架上，水平裝置時，外徑不大于50mm的電力電纜及控制電纜，每隔0.6m一個支撐；外徑大于50mm的電力電纜，每隔1.0m一個支撐。排成正三角形的單芯電纜，應(yīng)每隔1.0m用綁帶扎牢。
垂直裝置時，每隔1.0—1.5m應(yīng)加以固定。
電力電纜和控制電纜應(yīng)分別安裝在溝的兩邊支架上，間距大于300mm。若不具備條件時，則應(yīng)將電力電纜安置在控制電纜之上的支架上。
B. 電纜端頭：
根據(jù)電纜制造商的要求電纜必須在端頭安裝電纜連接頭，并且電纜連接頭需要專業(yè)人士制作。
C. 接地電纜：
接地電纜走線必須符合當?shù)赜嘘P(guān)標準，接地電阻必須小于4Ω。
D. 控制電纜：
控制電纜不應(yīng)與功率電纜平行布線。如果這種情況不能避免,必須使控制電纜和主電纜之間保持在300mm (12in.) 的距離?？刂齐娎|與功率電纜應(yīng)成90度交叉布線。
3. 散熱方案
A. 安裝風(fēng)道
常規(guī)的設(shè)計是在機柜上面安裝風(fēng)道，將節(jié)電器產(chǎn)生的熱量直接排放到室外，由節(jié)電器室的進風(fēng)口不斷補充冷風(fēng)，對系統(tǒng)進行冷卻。在使用中需要注意的是如果節(jié)電器柜頂風(fēng)機距出風(fēng)口較近（小于2米，中間無轉(zhuǎn)折），出風(fēng)口可不加裝輔助排風(fēng)機，否則需加裝排風(fēng)機。如果進風(fēng)口的現(xiàn)場施工存在不便，風(fēng)道需有轉(zhuǎn)折，則可以考慮加裝風(fēng)機強迫進風(fēng)。
加裝風(fēng)道注意設(shè)計如果不合理，雨天時會有雨水倒灌，導(dǎo)致節(jié)電器短路。蘇州徠卡節(jié)能技術(shù)要求設(shè)計整體通風(fēng)管網(wǎng)要有一定傾斜角度（如上圖所示），在通風(fēng)管網(wǎng)下側(cè)開孔排風(fēng)?？捎行Х乐褂晁构?。通風(fēng)孔加加過濾網(wǎng)防止動物爬進。
將高壓節(jié)電器放置于一個比較封閉的房間內(nèi)，然后在房間內(nèi)安裝空調(diào)，通過空調(diào)內(nèi)部的循環(huán)將高壓節(jié)電器產(chǎn)生的熱量排到室外?？照{(diào)總體的制冷量為節(jié)電器的發(fā)熱量加上空間制冷所需的制冷量。
加裝空調(diào)的優(yōu)點是由于沒有室內(nèi)外空氣的直接流通，容易保持室內(nèi)環(huán)境的清潔，但是空調(diào)的可靠性會影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，初次投資和運行成本會相應(yīng)增加。
七. 適用范圍
1. 鋼鐵 有色金屬：高爐鼓風(fēng)機，轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機，壓縮風(fēng)機，制氧壓縮機，引風(fēng)機，送風(fēng)機，二次除塵風(fēng)機，送水泵，泥漿泵，二氧化硫風(fēng)機，沖渣泵，煤氣壓縮機，除垢泵；
2. 火力 水力 垃圾發(fā)電：排粉風(fēng)機，灰漿機，一次風(fēng)機，二次風(fēng)機，壓縮機，抽水蓄能泵，引風(fēng)機，凝結(jié)水泵，增壓風(fēng)機，循環(huán)水泵，鍋爐給水泵；
3. 水泥 建材：窯爐引風(fēng)機，窯爐供風(fēng)機，窯頭風(fēng)機，窯尾風(fēng)機，高溫風(fēng)機，除塵風(fēng)機，壓力送風(fēng)機，分選器風(fēng)機，循環(huán)風(fēng)機，水泥磨風(fēng)機，磨煤機；
4. 石油 石化 天然氣：管線輸送泵，注水泵，給水泵，潛油泵，輸油泵，鹵水泵，壓縮機，加壓風(fēng)機，循環(huán)風(fēng)泵，引風(fēng)機；
5. 煤炭 礦山：除垢泵，泥漿泵，渣漿泵，清水泵，進料泵，對旋風(fēng)機，攪拌機，窯爐傳動，軸流風(fēng)機，排水泵，介質(zhì)泵，除塵風(fēng)機；
6. 輕工 化工：煤氣鼓風(fēng)機，加壓泵，壓縮機，軸流泵，軟水泵，送水泵。
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