1、內蒙古XX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.高壓接口143.6.2.低壓控制接口14
2、3.7.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XX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牌完美無諧波系列(Perfect_Harmony)高壓變
3、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，操作如下： 斷開旁路柜的旁路刀閘K3； 閉合變頻器進線刀閘K1與出線刀閘K2；
4、閉合6KV高壓開關； 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： 斷開變頻器進線刀閘K1與出線刀閘K3（使變頻器退出系統）； 閉合旁路柜的旁路刀閘K2； 閉合6KV高壓開關； 此時6KV電網直接驅動電機，電機工頻運行。2.2.3. 變頻器基本性能簡介 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； 系統一體化設計，包括輸入干式隔離變
5、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。； 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； 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) 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； 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
6、有共振點頻率跳躍功能； 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； 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； 控制采用無速度傳感器矢量控制，起動轉矩可達150%； 變頻器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； 變頻器效率為98.5%； 控制系統采用全數字微機控制，有自診斷功能； 電機參數自動檢測、控制系統參數自動優化； 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； 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
7、會影響系統運行； 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； 頻率精度：0.5%(所有因素下)； 過載能力為120%，1min，滿足泵類和風機類負荷要求； 調速范圍：0-100%連續可調； 加/減速時間0.1-3600 秒 (根據負載情況可設定)； 輸出頻率0-120HZ(根據電機情況可設定)； 環境溫度為-15+40C，95%相對濕度，海拔1000米以下； 變頻器抗地震能力為7級，振動0.5G； 臨界速度可跳過(共3組，可任意設定)； 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.
8、4. 變頻器控制接口(可按用戶要求擴展) 2路420mA或010V模擬量輸入 ； 4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)； 5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； 7點開關量無源輸出：變頻器就緒，運行，故障等 (容量220VAC/5A)； 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 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，更換單元不須專用工具，更換一個單元的時間一般小于10分鐘
9、； 逆變器側采用高開關頻率的IGBT器件，保證良好的輸出波形； 輸入側的隔離變壓器能保護電機不受共模電壓的影響； 整個變頻系統采用空冷； 變頻系統正面開門，可靠墻布置；2.2.6. 變頻器的保護 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； 變頻裝置有隔離變壓器的各種保護； 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
10、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100485.3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 變頻器結構參數：1）、1800KW變頻器柜體尺寸為 487712192915（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 1
11、800KW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XX1、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
12、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： 要求不因風機加裝風機罩而使風機通風量減少； 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； 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小于3公分； 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； 風道出口應向下傾斜（防雨）； 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
13、入、輸出接線參見圖六；2、低壓部分端子排出線參見圖七；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3-4REMOTESTARTDIDO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。
14、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
15、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。44-45-46TRIPINPUT MVDODI跳用戶高壓開關變頻器提供干節點輸出（1常開/1常閉）；容量220Vdc/5A。TB2ELV端子標號類型功能說明53-54-554-20mAMOTOR P
16、OWER AOAI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56-57-584-20mAMOTOR VOLTAGEAOAI電機轉速用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子58為屏蔽接地點59-60-614-20mAMOTOR SPEEDAOAI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65-66-674-20mAROMOTE 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68-69-70SPARE INPUTAIAO備用用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子7
17、0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 高壓三相輸入L1、L2 、L3接用戶輸入三相交流電源6kV，50Hz； 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 2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。 4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）。 8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
18、能可以編程重新定義。 8點開關量無源輸出（干接點，容量為220VAC/5A），用于狀態/故障指示。接點功能可以編程重新定義。 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。 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 高壓輸入電源：610%KV，三相，5010%Hz。 低壓控制電源：38010%V，三相，5010%Hz ，20A，2路；3.7.2. 接地要求 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）， 接地電阻小于4歐姆。 輸入輸出電纜的屏蔽層（或鎧裝層）接變頻器的
19、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DCS發出控制指令，通過高壓變頻器逆變輸出，控制電動機轉速，達到控制吸風機轉速的目的；每臺引風機的轉速可以在DCS系統中手動加入偏置量微調，以達到最佳控制；同時取消擋板自動回路，只做大連鎖，吸風機變頻轉速控制參與大連鎖；變頻運行方式下的引風機擋板全開，使用轉速調節流量；工頻運行方式下的引風機使用原有的擋板手動調節流量；工頻運行狀態：在高壓變頻器兩臺停運時，兩臺吸風機由兩臺高壓變頻器的旁路刀閘切換到工頻狀態下工頻運行；工頻運行方式下
20、的引風機使用原有的擋板調節流量。以上控制方案供需方參考，具體控制方案，在系統調試時由需方最終確定，供方負責變頻器本體設備的調試工作。3.9. 施工方案計劃（初步）序號工序名稱工序內容時間（工作日）施工方備注1施工方案系統施工所需相關資料和圖紙；2供需雙方協商2土建施工預制變頻器基礎結構；4待定開鑿地面，開挖電纜溝或預埋電纜保護管；3安裝施工起吊變頻器和安裝變頻器；1待定敷設并連接動力、控制電纜；2待定4DCS擴容程序更改2需方調試2需方5調試調試措施交底，包括調試內容、步驟及培訓；10供需雙方帶載調試；6運行變頻器帶負載運行；需方注：詳細進度見附表3.10. 施工材料表序號材料名稱規格數量單位提供方備注1水泥50kg10袋待定2沙子2噸待定3槽鋼1004818米待定4電纜管G320米待定5電纜KVV121.02L根米待定L待定KVVP31.04L根米待定L待定附表 施工進度計劃注：最終施工進度供需雙方協商確定，本計劃供需方參考。
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