中功率风机拖动电机电压等级的合理选择

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1、中功率风机拖动电机电压等级的合理选择摘要：本文着重探讨了中功率段（220KW-1500KW）风机合理选择其拖动电机电压等级的技术经济意义。提出了中功率段风机节能调速在目前阶段比较适用的“独立供电变压器+低压变频器+低压中功率电机”方案（高-低压方案），并针对方案应用低压中功率变频器需要注意的周边相关技术问题作了简要说明。关键词：中功率风机变频调速高-低压变频方案低压变频器电压等级一、问题的提出中功率等级的风机（220KW-1500KW）在火力发电、冶矿、化工、建材等工矿企业有着大量的应用。其中占很

2、大部分的风机需要变工况运行。以往由于电机调速手段的落后，风机的变工况（流量、压力）调节，主要采用出、入口导叶挡板调节、液力偶合机械调速、电磁滑差调速、串级调速和转子回路串电阻等作为变工况运行的调节措施，这些调节方式不是耗能严重、就是存在调节性能差、运行可靠性低等缺点，这已为业内从业人员为所广泛认同。近年来，交流变频调速技术日趋成熟，并已成为大多数风机装置设计、运行人员的首选节能调速运行方案。作为一种高效调速节能技术手段，变频调速方案在低功率段（220KW以下）风机装置中得到了日益广泛的应用，其主要

3、得益于近阶段交流低压变频技术的日益成熟和其性价不断提高，也由此给广大用户带来的良好的节能收益回报。相比较而言，中功率段风机由于我国电网配电电压等级单一性，加之用电端功率220KW以上电机电压等级一般只有6KV或10KV可供选择（3KV已逐步淘汰），这就导致这个功率段的如果希望采用变频调速，只能采用对应电压等级的高压变频装置。而国内市场上目前中功率段6KV和10KV的高压变频器的单位功率价格一般要达到（1500~2500元/KW）左右，高出同等级功率的低压变频器的单位价格（300~500元/KW）数

4、倍之多；使中功率段的风机采用变频调速的成本甚高，一次投入过高而回报期相对较长，成为了阻碍变频调速这一优势技术推广应用的价格势垒。从技术层面来考察，高压变频器产品目前存在的技术程度复杂，技术成熟度不足特别是运行可靠性方面有待成熟完善，用户对产品技术认识不足等原因，又使高压变频器的应用存在着一定的技术势垒。这些均成为目前阶段高压变频技术在风机调速节能领域推广应用的主要制约因素。本文的主要目的是探讨如何通过合理的选择中功率段风机拖动电机系统的电压等级，从而设计组合技术成熟、投资经济性性良好的中功率段风机

5、变频调速。二、中功率交流变频的电压等级的合理选择的技术经济意义1．交流低压变频是目前阶段成熟的技术对于变频器而言，其工作电压的高低主要取决于变频器内PWM主回路逆变器件的耐压水平。目前690V以下低压变频器主流型逆变器件一般采用的耐压水平1200/1700V的IGBT模块。这个电压等级的IGBT技术目前已相当成熟稳定，并已被普遍作为低压逆变的主导器件大量应用。由于几乎所有低压变频器的逆变主回路为同一设计类型，其输出功率等级由IGBT耐压和工作电流等级所决定。目前阶段，国内对630KW以下低压变频器

6、的制造和供货不存在任何问题；国外品牌的低压变频器普遍已达800~1500KW的功率等级，个别品牌最大可达2800KW。低压变频器属于技术比较成熟的产品，国外应用低压变频器在风机调速运行的历史已有将近30余年；国内在这方面的应用也有20年以上。根据某国外主流品牌低压变频器厂商介绍，其目前主导产品的平均无故障工作时间已达50，000小时以上，产品可靠性达到了相当高的程度。对于国内变频器厂商而言，大部分生产商目前也已度过了技术有欠成熟、产品质量不甚稳定的初创时期，产品质量和运行可靠性也达到了一定的水平。

7、在中功率段风机调速节能应用方面，国内外各大品牌的低压变频器均有着大量成熟的应用案例。表1所列为目前国内市场可提供中功率段低压变频器品牌及相关型号。表1国内市场中功率等级低压变频器主要品牌/型号厂商品牌型号主要技术参数VACONNXP/NXDRIVE380~690V，3-PHASE，160~1500KWTIGERPOWERTP3000400~690V，3-PHASE，75~800KWABBACS800380~690V，3-PHASE，200~2800KWSIEMENSG150380~690V，3-P

8、HASE，75~1200KWSCHNEIDERATV38/ATV68400~500V，3-PHASE，75~630KW说明：630KW以下功率等级变频器，国内能够定制的变频器生产商较多，本表不予列举。2．交流低压变频系统应用于中功率风机调速的具有良好的经济性目前国内除了一些特殊的电力终端用户（如煤矿、油田）外，用户设备终端电压等级，不外乎低压380V和高压6KV、10KV三种。我国现行的低压等级的通用电机的最大机座号为是H355，中功率段风机拖动一般选用6~10电机，对应这个机座号