变频器调速和Vacon变频器的完美结合

　　1 高压电动机变频调速的节能意义

　　中国各种电动机的总耗电量约占全国总消费电量的60%以上，其中，高压电动机与低压电动机对比，数量(台数)比例约为20%∶80%，容量(功率)比例约为60%∶40%。目前，我国每年总消费电量已突破25 000 亿kW·h，如按电动机的总耗电量占全国总消费电量的60%、高压电动机的耗电量占电动机耗电量的60%、可改造率暂按30%、微观(单台)节电率仅按30%预测，全国宏观年节电能力可达：

　　25 000 亿kW·h×60%×60%×30%×30%=810亿kW·h。

　　相当于新建100万kW 机组、年均运行5 000 h的大型发电厂16 座，接近于中国三峡水电站年总发电量。

　　1997年颁布的《中华人民共和国节约能源法》第三十九条第(二)款已明文规定“发展电机调速节电和电力电子节电技术”。其中，电力电子节电技术的核心就是变频技术，变频调速技术则将电机调速节电技术与电力电子节电技术融为一体。特别是高压电动机变频调速节电技术，已经成为我国节能技术措施中的“重中之重”。

　　围绕着高压电动机变频调速也形成了两条技术路线。一条是以高压变频为代表的基于低效率的高压电动机的变频单元串联风险模式的高成本技术路线;另一条是以增容型高- 低压变频方案与Vacon变频器完美结合为代表的基于高压电动机增容提效和变频单元并联冗余模式的低成本技术路线。

　　2 增容型高- 低压变频方案与Vacon 变频器相结合

　　增容型高-低压变频调速集成装置，由多功能变压器T、Vacon 变频器LF、利用普通高压电动机通过变换其定子绕组接线结构及线圈绝缘结构改制而成的增容型低压变频调速电动机HM′，以及低压变频/工频切换开关Ct、Cf、Cw所集成，其特征在于增容型低压变频调速电动机HM′采用高压电动机铁心结构;定子绕组采用中压绝缘结构;定子绕组采用低压接线结构;非负荷端轴承采用绝缘结构;低压大容量Vacon 变频器LF 采用输入电压补偿增容措施，如图1所示。

　　适用范围：

　　电网电压3～10 kV;

　　电动机功率200～5 000 kW;

　　变频器Vacon NX5、NX6系列200～5 000 kW;

　　变频系统(高压侧)功率因数≥0.95;

　　变频系统(高压侧)电压总谐波≤1.6%(中国标准GB/T 14549-93《电能质量公共电网谐波》限定值为4%);

　　运行模式变频/工频，手控/自控，现场/远控，一拖多台;

　　控制系统PLC，DCS，FCS等。

　　增容型高- 低压变频方案与Vacon变频器主要结合点如下。

　　2.1 电动机增容与Vacon变频器工况相结合

　　众所周知，普通交流电动机的额定功率都是按照正弦波电源设计制造的。变频器提供给电动机的是由高载频脉冲包络而成的准正弦波电源，由于du/dt和di/dt的原因，导致电动机在变频工况下损耗增加，效率和性能比率降低，运行温度升高，额定功率下降。具体表现为：