1、內蒙古豐泰發電引風機電機變頻改造項目設計方案目 錄1.概述 12.系統改造方案 12.1.主回路方案 12.2.變頻器運行方案 12.2.1.變頻器正常工況 12.2.2.變頻器異常工況 22.2.3.變頻器基本性能簡介 22.2.4.變頻器控制接口(可按用戶要求擴展) 32.2.5.變頻器結構 42.2.6.變頻器的保護 43.施工方案 43.1.變頻器的安放 43.2.變頻器進線方式 93.3.暖通設計方案 93.4.變頻器內部安裝接線及端子排出線圖 103.4.1.變頻器內部的電氣接線 103.5.變頻器進機組 DCS 信號（供參考） 133.6.變頻器輸入輸出接口說明 143.6.1.

2、高壓接口 143.6.2.低壓控制接口 143.7.電源要求、接地要求 153.7.1.電源要求 153.7.2.接地要求 153.8.變頻控制方案 153.9.施工方案計劃 163.10.施工材料表 161. 概述利用變頻器驅動異步電機所構成的調速系統，對于節能越來越發揮著巨大的作用，利用變頻器實現調速運行，是變頻器應用的最重要的一個領域，尤其是風機、水泵等機械運行的節能效果最為明顯。由于變頻器可以方便的實現軟起動，因而可以有效地減少電動機啟停時對電網的沖擊，改善電源容量裕度。2. 系統改造方案對于內蒙古豐泰發電有限公司引風機電機變頻裝置，北京天福力高科技中心根據招標書要求提供西門子羅賓康品

3、牌完美無諧波系列(Perfect_Harmony)高壓變頻器。該系列變頻采用若干個低壓 PWM 變頻功率單元串聯的方式實現直接高壓輸出。該變頻器具有對電網諧波污染極小，輸入功率因數高，輸出波形質量好，不存在諧波引起的電機附加發熱、轉矩脈動、噪音、dv/dt 及共模電壓等問題的特性，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機，包括國產電機。2.1. 主回路方案如圖一：K1、K2、K3 組成旁路刀閘柜； K2 與 K3互鎖，K2 閉合，K3 斷開，電機變頻運行；K2 斷開， K3 閉合，電機工頻運行。2.2. 變頻器運行方案2.2.1. 變頻器正常工況此時，變頻器滿足運行條件，可以變頻運行電機，操

4、作如下：Ø斷開旁路柜的旁路刀閘 K3；Ø閉合變頻器進線刀閘 K1 與出線刀閘 K2；Ø閉合 6KV 高壓開關；Ø啟動變頻器，此時變頻器輸出 050Hz、06000V可調的電壓，實現變頻驅動電機以達到調節風量的目的。圖一主回路方案圖2.2.2. 變頻器異常工況此時，變頻器不滿足運行條件，為確保系統持續運行，應工頻運行電機。操作如下：Ø斷開變頻器進線刀閘 K1 與出線刀閘 K3（使變頻器退出系統）；Ø閉合旁路柜的旁路刀閘 K2；Ø閉合 6KV 高壓開關；Ø此時 6KV 電網直接驅動電機，電機工頻運行。2.2.3. 變頻

5、器基本性能簡介Ø變頻器為高-高結構，6KV 直接輸出，不需輸出升壓變壓器，輸出為單元串聯移相式 PWM方式，輸出相電壓至少為 13 電平，線電壓至少為 25 電平；Ø 系統一體化設計，包括輸入干式隔離變壓器，變頻器等所有部件及內部連線，用戶只須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控制信號線即可。整套系統在出廠前進行整 體測試。；Ø 36 脈沖整流輸入符合并優于 IEEE5191992 及GB/T1451993 標準對電壓失真和電流失真最嚴格的要求；Ø 在 20100%的負載變化情況內達到或超過 0.95 的功率因數(無需功率因數補償裝置)Ø

6、無需濾波器變頻器就可輸出正弦輸出電流和電壓波形，對電機沒有特殊的要求，可以使用普通異步電機，電機不必降額使用。具有軟起動功能，沒有電機啟動沖擊引起的電網電壓下跌，可確保電機安全、長期運行；Ø 變頻裝置輸出波形不會引起電機的諧振，轉矩脈動小于 0.1%。可避免風機喘振現象。變頻器有共振點頻率跳躍功能；Ø 變頻裝置對輸出電纜長度無任何要求，電機不會受到共模電壓和 dv/dt 的影響；Ø 變頻器可在輸出不帶電機的情況下進行空載調試，也可在沒有 6KV 高壓情況下用低壓電進行空載調試；Ø 控制采用無速度傳感器矢量控制，起動轉矩可達 150%；Ø 變頻器

7、對電網電壓波動有極強的適應能力，電壓下降 45%仍可降額運行；Ø變頻器效率為 98.5%；Ø控制系統采用全數字微機控制，有自診斷功能；Ø電機參數自動檢測、控制系統參數自動優化；Ø變頻器功率單元和主控系統通訊采用光纖連接，具有很高的通信速率和抗干擾能力，安全性好；Ø帶中心點漂移的功率單元旁路技術（選件），當一個單元出現故障時，仍能保證正常輸出能力，不會影響系統運行；Ø控制系統具有在線檢測變頻器輸入電壓、電流、輸入有功功率、無功功率、輸入功率因素、累計用電量、輸出電壓、電流、功率、頻率、電機轉速等；Ø頻率精度：±0.5

8、%(所有因素下)；Ø過載能力為 120%，1min，滿足泵類和風機類負荷要求；Ø調速范圍：0-100%連續可調；Ø加/減速時間 0.1-3600 秒 (根據負載情況可設定)；Ø輸出頻率 0-120HZ(根據電機情況可設定)；Ø環境溫度為-15+40°C，95%相對濕度，海拔 1000 米以下；Ø變頻器抗地震能力為 7 級，振動 0.5G；Ø臨界速度可跳過(共 3 組，可任意設定)；Ø用戶可調的數字表，可顯示速度，電流，電壓，功率，用電度數等；2.2.4. 變頻器控制接口(可按用戶要求擴展)Ø2

9、路 420mA 或 010V 模擬量輸入 ；Ø4 路 420mA 模擬量輸出或 010V 用以輸出電機電壓，電流和頻率等指示信號(可程序修改)；Ø5 點開關量無源輸入：自動起動/停止，手動起動/停止，緊停，復位等；Ø7 點開關量無源輸出：變頻器就緒，運行，故障等 (容量 220VAC/5A)；Ø變頻器帶有 MODBUS485 通訊接口和以太網接口，可以將功率因素、輸出頻率、輸出電壓等參數通過通訊接口傳送至 PLC 或 DCS；2.2.5. 變頻器結構Ø變頻器的功率單元為模塊化設計，可以從機架上抽出，移動和更換，所有單元可以互換，更換單元不須專用

10、工具，更換一個單元的時間一般小于 10 分鐘；Ø逆變器側采用高開關頻率的 IGBT 器件，保證良好的輸出波形；Ø輸入側的隔離變壓器能保護電機不受共模電壓的影響；Ø整個變頻系統采用空冷；Ø變頻系統正面開門，可靠墻布置；2.2.6. 變頻器的保護Ø變頻裝置有過電壓，過電流，欠電壓，缺相，變頻器過載，變頻器過熱，電機過載，輸出接地，輸出短路等保護功能；Ø變頻裝置有隔離變壓器的各種保護；Ø變頻器帶轉速跟蹤再起動功能；3.施工方案3.1.變頻器的安放由于風機房內空間開擴，環境相對較好，為了減少投資，經過現場勘察，在不妨礙風機電機的檢修

11、空間的情況下，將變頻器安放在風機房內的風機旁邊為最佳方案，無需單獨建設變頻器室，變頻器擺放的位置參見圖二。變頻器可以放置在預先做好的基礎上，基礎應預留電纜溝（參見圖三）或預埋電纜管，柜體基礎應平整，基礎結構可以選用 100×48×5.3 規格（腰高 100mm，寬 48mm，厚 5.3mm）的槽鋼焊接成一個整體（柜體基礎結構見圖四），將基礎型鋼預埋在基礎里，其頂部平面可與地坪面相平或稍高一點，基礎型鋼應可靠接地，柜體應安裝或點焊接在基礎型鋼上，保證基礎鋼和變頻器柜體可靠連接。圖二變頻器在風機房內的安放位置示意圖Ø 變頻器結構參數：1）、1800KW 變頻器柜體尺寸

12、為 4877×1219×2915（寬*深*高，mm），參見圖一（單位：英寸/毫米）；2）、1800KW 變頻器柜體總重量約為 5500kg；a 前視圖b 頂視圖圖三 1800KW 變頻器外形圖圖四 1800KW 變頻器基礎示意圖3.2. 變頻器進線方式由于羅賓康高壓變頻器的動力和控制電纜的開口都在變壓器柜的前頂部或底部，因此變頻器可靠墻安裝以節省空間，如果電纜從底部進入，則應在座基下預留電纜溝。圖五是一種可行的安裝實例。也可根據現場實際情況，在變頻器柜底部預埋電纜保護管，施工完成后，將地面回復原貌，可以大大節省工作量，加快施工進度。圖五 電纜從底部進入時的安裝實例3.3.暖

13、通設計方案為了解決變頻器通風散熱，一般情況下建議變頻器加裝通風散熱風道或加裝空調，但在豐泰 1、2機組風機房內，空間開擴，通風情況較好，可以不用加裝空調。如果在夏天室內溫度過高，可以加裝通風散熱風道。變頻器變壓器柜和功率單元柜頂上各有風機，該風機運輸過程中和變頻器柜是分開運輸的，變頻器安裝就位以后再把風機裝上即可。如果要在風機上加裝風機罩將變頻器風機抽出的熱風排到室外去，對該風機罩的設計要求如下：Ø 要求不因風機加裝風機罩而使風機通風量減少；Ø變壓器柜頂風機和功率單元柜頂風機必須分別加裝風罩,不能合二為一；Ø風機罩在扣到風機上以后，風機罩四周與風機四周的距離都不得

14、小于 3 公分；Ø如果高壓進線和控制電源進線從柜頂進入,則風機罩不能將這些線覆蓋；Ø風道出口應向下傾斜（防雨）；Ø風道出口應加鐵絲網（防鼠）。3.4.變頻器內部安裝接線及端子排出線圖3.4.1. 變頻器內部的電氣接線 1、高壓輸入、輸出接線參見圖六； 2、低壓部分端子排出線參見圖七；用戶高壓輸入用戶控制電源說明 變壓器連接端子 用戶高壓輸入端子用戶高壓輸出端子圖六 變頻器系統示意圖圖七 端子排出線圖注：圖七接口數目及定義僅供相關設計參考，實際接口及接線以正式圖紙為準。3.5. 變頻器進機組 DCS 信號（供參考）TB2 端子標號變頻器類型機組 DCS功能說明3-4

15、REMOTESTARTDIDO遠方起動用戶提供干節點（常開），容量 24Vdc/1A；端子 4 為變頻器提供的電源線。5-6REMOTESTOPDIDO遠方停止用戶提供干節點（常閉），容量 24Vdc/1A；端子 6 為變頻器提供的電源線。7-8REMOTERESETDIDO遠方復位用戶提供干節點（常開），容量 24Vdc/1A；端子 8 為變頻器提供的電源線。9-10REMOTEE_STOPDIDO現場急停用戶提供干節點（常開），容量 24Vdc/1A；端子 10 為變頻器提供的電源線。33-34AUTO/HANDDIDO遠 方 自動/手動用戶提供干節點（常開），容量 24Vdc/1A；端子

16、 34 為變頻器提供的電源線。11-12VFDFAULTDODI變頻器故障變頻器提供干節點輸出（常開）；容量 220Vac/5A。13-14VFDALARMDODI變頻器報警變頻器提供干節點輸出（常開）；容量 220Vac/5A。15-16VFDREADYDODI變頻器就緒變頻器提供干節點輸出（常開）；容量 220Vac/5A。17-18SPAREDODI備用變頻器提供干節點輸出（常開）；容量 220Vac/5A。19-20VFDRUNNINGDODI變頻器運行變頻器提供干節點輸出（常開）；容量 220Vac/5A。21-22VFDSTOPDODI變頻器停止變頻器提供干節點輸出（常開）；容量

17、220Vac/5A。23-24SPAREDIDI備用變頻器提供干節點輸出（常開）；容量 220Vac/5A。25-26SPAREDIDI備用變頻器提供干節點輸出（常開）；容量 220Vac/5A。44-45TRIPDODI跳 用 戶變頻器提供干節點輸出（1 常開/1 常閉）；-46INPUT MV高 壓 開關容量 220Vdc/5A。TB2ELV 端子標號類型功能說明53-54-554-20mA MOTORPOWERAOAI電機輸出功 率用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子 55 為屏蔽接地點56-57-584-20mA MOTORVOLTAGEAOAI電機轉速用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子 58 為屏

18、蔽接地點59-60-614-20mA MOTORSPEEDAOAI電機轉速用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子 61 為屏蔽接地點62-63-644-20mASPAREAOAI備用用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子 64 為屏蔽接地點65-66-674-20mA ROMOTE SPEEDDEMANDAIAO電機轉速給 定用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子 67 為屏蔽接地點68-69-70SPAREINPUTAIAO備用用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子 70 為屏蔽接地點注：接口可擴展；僅供設計用，實際接線位置以正式圖紙為準。3.6.變頻器輸入輸出接口說明以下內容請對照圖六、圖七。3.6.1. 高壓接口Ø高

19、壓三相輸入 L1、L2 、L3接用戶輸入三相交流電源 6kV，50Hz；Ø高壓三相輸出 T1、T2 、T3接用戶三相 6KV 異步電動機；3.6.2. 低壓控制接口Ø2 路 420mA 模擬量輸入信號，1 路可用于 PLC 或 DCS 轉速給定，1 路備用或用于遠端手動速度給定。Ø4 路 420mA 模擬量輸出信號，用于輸出電機電流和轉速等指示信號（可編程配置）。Ø8 點開關量無源輸入（使用 VFD 內部電源 220VAC，用戶不需要外加電源），用于起/停、遠方/就地控制。接點功能可以編程重新定義。Ø8 點開關量無源輸出（干接點，容量為 220

20、VAC/5A），用于狀態/故障指示。接點功能可以編程重新定義。Ø變頻器具有跳 6KV 高壓干接點輸出（1 常開/1 常閉，容量為 220VDC/5A），用于高壓開關柜連鎖。Ø配置 MODBUS 通信接口和以太網接口。3.7. 電源要求、接地要求3.7.1. 電源要求Ø高壓輸入電源：6 ± 10%KV，三相，50 ± 10%Hz。Ø低壓控制電源：380 ± 10%V，三相，50 ± 10%Hz ，20A，2 路；3.7.2. 接地要求Ø變頻器的總接地點應與接地網可靠相接，接地線徑至少為#1AWG（42.4 mm 2 ）， 接地電阻小于 4 歐姆。Ø輸入輸出電纜的屏蔽層（或鎧裝層）接變頻器的總接地點。3.8. 變頻控制方案#2 爐 A、B 引風機電機全變頻運行方式為：兩臺高壓變頻器帶兩臺引風機運行，全變頻運行方式下兩臺引風機擋板全開，每臺引風機的運行轉速分別由 DC