10千伏戶外柱上真空斷路器廠家型號規格概述 為了節能降耗，韶鋼第三煉鋼廠連鑄水處理和轉爐水處理分別對原部分高壓水泵電機進行了變頻技術改造，以下分別對連鑄水處理變頻系統改造（變頻器為國產ZINVERT型智能高壓變頻器）和轉爐水處理變頻系統改造（變頻器為東芝TMdrive-MV無諧波系列6kV/450kW）做技術總結。 連鑄水處理對以下4組水泵電機新增4組高壓變頻器，連鑄水處理有1#板坯二冷水、2#板坯二冷水、2#板坯結晶器水、3#板坯結晶器水等四組水泵，分別為1#板坯、2#板坯、3#板坯供水，每組水泵有2臺6kV高壓電機（一用一備），電機功率和額定電流分別為560kW/63.44A、315kW/36.11A、315kW/36.11A、630kW/73.5A；改造前均為全壓工頻直接啟動，工作時為額定電流，新增4組變頻器后電流降低，故障率減少，可根據生產板坯種類不同，通過閉環控制，對水流量進行調節，且能始終保持恒壓狀態，改善穩定了板坯質量。
10千伏戶外柱上真空斷路器廠家型號規格轉爐水處理氧槍原高壓供水系統主要由三臺6kV/250kW電機、泵以及電動閥組成，其用途是供給兩座轉爐氧槍冷卻作用。系統正常運行情況下，給水泵采用兩用一備方式運行，電機控制方式為直接工頻起動。采用這種方式主要存在以下問題：采用定速運行，出口壓力高、管損嚴重、系統效率低，造成能源的浪費；交流電機在直接接電網工頻起動過程中會產生*的沖擊電流，導致對電機本身及電網的嚴重損害；由于要增加一座轉爐，且保持原來供水管道不變，以原電機容量是不能滿足生產要求的，所以本次增大電機容量以及泵的容量，選用3臺400kW電機，改用高壓變頻調速系統，增加3臺變頻器450kWTMdrive-MV。氧槍高壓供水泵通過本次技改后，完*滿足3座爐子氧槍供水需求，電機起動過程平緩，對電網的干擾小，電機損耗小，功率因數高，節能*，使用方便，實現了恒壓供水。
2 設備現狀及工藝要求
2.1 連鑄水處理原系統的缺點 （1）電能損耗大，啟動時對電網沖擊大，對電機沖擊損壞嚴重。（2）投產以來，由于生產工作的電機出現故障，曾導致被迫停澆。（3）不能滿足生產工藝需求，要手動調節閥門調節水量，不能實現恒壓控制。
2.2 轉爐水處理原系統的缺點 （1）出口壓力高、管損嚴重，導致閥門泄漏、不能關嚴等。（2）交流電機在直接接電網工頻起動過程中會產生*的沖擊電流，導致對電機本身及電網的嚴重損害。（3）不能滿足3座爐子氧槍供水需求。
2.3 連鑄水處理系統改造方案 （1）2008年7月利用4#板坯水處理新建高壓電氣室剩余空間新增4套ZINVERT型智能高壓變頻器，原高壓開關柜保持不動，作為至現用高壓變頻柜一通斷開關，拆除原高壓開關柜至現場電機的動力電纜，改為開關柜——變頻器——電機。新增現場操作4個，在變頻器旁增加兩套遠程I/O站，作為原1#板坯水處理PLC、2#、3#機（共用）水處理PLC子站，與其通訊。
其中F1～F4為6kV高壓真空斷路器，F3、F4為供貨方提供；J1～J4為6kV高壓接觸器，根據電力規程要求分別配置K1～K4為刀閘。正常運行中各刀閘閉合狀態，在檢修時根據需要切開相應刀閘。 若M1泵變頻運行M2泵工頻備用，則F1、J1、F3閉合，F2、F4、J2、J3、J4斷開；若M2泵變頻運行M1泵工頻備用，則F2、J2、F4閉合，F1、F3、J1、J3、J4斷開；該方案中的J1、J2相互閉鎖，J3、F3相互閉鎖，J4、F4相互閉鎖，F3與F4高壓相互閉鎖。確保同一電機不出現變頻、工頻同時驅動。同一泵組之間不能出現兩臺電機同時工作。另外，ZINVERT智能高壓變頻調速系統旁路刀閘柜符合“五防”閉鎖的要求，旁路柜高壓有電或高壓側開關在合閘位置時，閉鎖所有刀閘操作，前后柜門不能開啟；旁路刀閘之間具有閉鎖，防止誤操作。
2.4 轉爐水處理系統改造方案 （1）每個柜子放一根3×185的高壓變頻器到電機之間的電纜。一根3×185從高壓開關柜到高壓變頻器的電纜。3根高壓開關柜到高壓變頻器的控制電纜。做兩根3×185電纜的絕緣和耐壓實驗，確保電纜的安全性能。高壓變頻器調試。調試人員對高壓變頻器各個驅動板和通信電纜進行檢測，檢測無誤后，設置變頻參數，在變頻器旁對電機進行空載試車，并對電機各個參數進行在線監控。PLC程序員編寫程序和修改控制畫面，以通過上級PLC來控制高壓開關柜的合閘和改變變頻器的頻率來改變供水泵的轉速。后由本廠操作人員在畫面進行控制，達到滿意效果。把電機帶負載運行，對供水流量、管道壓力、電機參數等進行監控一個工作日后，各參數正常，改造圓滿結束，設備投入正式運行。（2）轉爐水處理氧槍高壓供水系統改造以后的系統主回路圖，如圖2所示：
2.5 每套系統配置 （1）450kW，6kV輸入6kV輸出TMEIC高壓變頻器。（2）高壓工頻切換柜KA（K12與K13之間有機械連鎖，不能同時合上）。手動刀閘旁路切換方案如主回路圖所示，采用手動刀閘切換也可以實現電機的工頻/變頻切換。當工頻旁路柜KA中K12斷開時，K11、K13閉合，此時，電機由6kV輸出TMEIC無諧波高壓變頻器驅動，電機處于變頻調速運行狀態。當工頻旁路柜KA中K12閉合，K11、K13斷開時，電機可以由6kV工頻電網直接驅動，電機處于工頻運行狀態。由于此方案采用了手動刀閘，在切換過程中，需要切斷用戶高壓開關，操作人員在現場完成切換操作。（3）該系統如主回路圖所示：在正常工作時K11、K13閉合，K12開路。此時水泵由變頻器驅動，變頻器根據生產實際的工況變化，調節電機轉速從而實現水泵速度的平滑調節。當變頻器需要檢修時，可以使K11、K13開路，同時閉合K12。此時，水泵亦可直接由電網直接驅動。TMEIC高壓變頻器本身具有*的可靠性，如果再配上工頻旁路刀閘柜，則整套系統將更加可靠。在變頻方式下，原來電機的保護通過變頻器來實現。由于切回工頻方式時還采用原差動保護，差動保護的切換可以通過工頻旁路柜上的相應輔助接點來自動切換。在變頻方式下，不需要采用無功補償裝置，如在工頻方式運行，則根據系統情況考慮采用無功補償裝置。
3 系統組成及控制功能
3.1 連鑄變頻系統技術特點（1）完整的工頻/變頻自動互切技術，高壓變頻調速系統配置工頻旁路切換柜，變頻器發生故障時能迅速自動使高壓電機轉至工頻運行。（2）PLC給變頻器一個模擬量（轉速），通過閉環控制和變頻調速達到水流恒壓。（3）ZINVERT系列智能高壓變頻調速系統采用功率單元串聯技術，直接輸出3kV、6kV、10kV電壓，屬高-高電壓源型變頻器。由于采用功率單元串聯而非功率器件的直接串聯，因此解決了器件耐壓的問題。同時由于同相各級功率單元輸出SPWM信號通過移相后進行疊加，提高了輸出電壓諧波性能，降低了輸出電壓的dv/dt；通過電流多重化技術降低輸入側諧波，減小了對電網的諧波污染。 （4）據估算，該套系統投運后，按適配高壓電機年運行7000小時計算，節電率一般在20%～40%之間，年節電可達500萬kWh，以國內工業用電0.5～0.7元計算，年節約電費可達200～300萬元，用戶在一年內可回收設備投資。 （5）變頻器帶有自診斷顯示，運行中可選擇觀察輸出電流、電壓、頻率、同步轉速等參數。變頻裝置提供中文操作界面，具有參數設定、系統監控等功能。（6）系統能在電子噪聲、射頻干擾及振動的環境中連續運行，且不降低系統的性能。距電子柜1.2m處以外發出的工作頻率470Hz、功率輸出達5W的電磁干擾和射頻干擾，不影響系統正常工作。
3.2 轉爐水處理變頻系統技術特點 （1）變頻器采用高壓直接輸入、高壓直接輸出的電壓源方式。變頻裝置采用多繞組、多單元串聯的無諧波方式。6kV輸出采用36脈沖，不加任何濾波器就可以滿足“GB/T14549”電能質量公用電網諧波中規定的每次諧波電流值的要求及“IEEE519”*標準的規定（0%～頻率范圍內）。（2）逆變器側采用高開關頻率的IGBT器件，IGBT采用經過三菱嚴格篩選的級一代1700V的高壓IGBT，具有*的可靠性，保證良好的輸出波形。變頻器輸出電壓近似正弦波，輸出電流為正弦波。 （3）變頻單元內部有非常*的自動預充電電路，可以使10kV高壓上電時的電流沖擊減到小，防止高壓斷路器速斷保護動作跳閘。（4）變頻器系統總效率（滿載）達到97%，輸入功率因數0.95以上，無需功率因素補償器。
4 節能及效益分析 系統改造后可以快速地調節流量，運行人員對系統的調整控制更為穩定自如。系統的功率因素可以提高到0.95以上，減少無功損失。提高了系統自動裝置的穩定性，為系統的經濟優化運行提供了可靠保證，系統的運行參數得到改善，提高了效率。電機直合時：電流39～42A，功率因素0.75～0.85，日用電量9180kWh。電機帶變頻器運行時：電流30～35A，功率因素0.95～0.97，日用電量6720kWh。通過數據分析，采用變頻器后，電機的功率因數明顯提高，節電*。電機采用高壓變頻器后：功率因數（平均值）提高到0.96以上；節電達到27%。
5 結語 經過這次改造，兩系統運行均非常可靠，降耗節能*，為穩定生產、節能降耗、提高產品質量打下了良好的基礎
