高压变频器如何帮助化工企业克服晃电影响

高压电动机在工业领域应用非常广泛，据统计我国50% ~ 60%的发电量用于交流电动机，其中额定电压为3~10kV的电动机占电动机总装机容量的 40%~ 50%。2020年，我国已成为二氧化碳排放最多的国家，约占世界排放总量的30.9%，单位GDP能耗约是世界平均水平的1.5倍。因此节能降耗刻不容缓，而通过高压变频调速提高电动机能效空间、挖掘节能潜力，是我国实现碳达峰碳中和，建立以高效、绿色、循环、低碳为重要特征的现代工业体系的重要途径。随着石化企业向着大规模、精细化发展，高压变频器在石化企业的应用也会更加普遍。

除此之外，高压变频器在帮助化工企业克服晃电影响方面也有不容忽视的作用。石化企业的显著特点是长周期连续性生产、对供电可靠性性要求高。在供电工程中，由于上级电源或者由于高压电机、高压电缆短路等内部故障以及操作人员误操作等造成的影响，这种电压瞬间跌落或短时甚至数秒的失电现象发生，都可能造成断路器、接触器等设备失压释放而掉闸，导致生产装置波动、非计划停机甚至燃烧、爆炸等重大安全事故，对企业造成极大的经济损失。

以某化工企业为例，近十年发生类似故障三次：

1）A车间启动10kV二氧化碳压缩机时，由于电机接线盒内因出现断裂引发相间短路，造成很大的短路电流，已知供电网络电压瞬间跌落引起工段上设备失压保护而跳闸。

2）B车间某制冷压缩机开车时，电动机先单相接地再两相短路；引起合成工段配电房10kv电机出线柜跳闸，上级110kv变电站内10kV母线出线跳闸，直接影响整个生产系统安全生产。

3）C车间烟气余热发电机并网高压开关柜爆炸起火，热电10kV二段母线相间短路，母线上的低压电气设备低压动作跳闸。

上述事故的发生，在电网恢复后，这些电机又不能自动恢复运行，必须人工操作恢复电机运转，从停车到再次开车正常，一次损失达几百万元。

晃电的影响

晃电是指电压有效值降至标称值的10%~90%，且持续10ms至1min（典型持续时间为10ms~600ms）的电能质量事件。晃电会造成电流超过国家标准值，5次谐波电流超过国家标准值一倍以上。

晃电解决措施

一般采用解决方式有如下几种

1）双电源开关快速切换装置。由于双电源开关切换时间一般有150ms左右的时间，因此在电网电压陡降的情况下存在150ms时间的死区。

2）采用永磁接触器，避免接触器二次回路欠压释放导致的主回路电机等负载停电。但由于永磁接触器长期使用有可能造成接触器铁芯磁化难以分断并影响消弧，严重时导致触头融粘。

3）0.4kV采用UPS电源供电，虽然低压供电可靠性提高，但增加了投资费用以及后期维护蓄电池的成本。而且无法解决6kv、10kV高压电机的晃电问题。

高压变频器解决晃电问题

来自维谛技术的MegaVert高压变频器，一直致力于在为工业客户提供满足工业环境中最恶劣的电气和机械条件，最大限度地减少停机时间，帮助客户提升过程效率。创造性地为工业客户提供业界最宽的电压适应范围和抗晃电能力。

1、MegaVert高压变频器装置对电网在-45%～+15%之间的波动均可正常运行。在-20%～+15%电网电压波动时能够满载输出；能够适应恶劣的输入电压波动母线电压在-45％之内，能够降额降速继续运行。

2、当输入电压低于-45%的深度波动时，MegaVert也具有瞬间掉电不停机功能，能可靠保证供电瞬时失电连续运行不跳闸。当电网瞬时失电后的5个周波之内，变频器运行不受任何影响；如果超过5个周波，变频器自动降额运行，待输入电压恢复正常后，自动重新提升输出频率到给定值。如果失电时间超过5秒（5-20秒可整定)范围内，变频器的输出继续跟踪感应电动机的转速，并且维持所有功率模块的直流母线电压大于直流母线欠压关机点。如果上述故障在时间范围之内恢复，并且电机的转速对应的同步频率大于5Hz，变频器恢复正常运行；如果上述故障在20s内没有恢复，或者电机转速对应的同步频率小于5Hz，变频器执行相应的保护功能，变频器保护停机，备用设备工频起动，变频器需要系统复位后再次自动追踪电动机转速，无需顾虑电机实际是正转还是反转状态，均可实现高压变频器的既时启动。

3、单纯控制回路晃电甚至长时间失电均不影响变频器正常运行。目前，同类产品大都选用的双电源+小容量UPS供电方案，但在高压变频器中设置小容量UPS供电的缺点却是相当明显的：一是，电池通常每隔半年都要放电一次，方可保证UPS在需要的时候能正常工作。独立的小容量UPS没有电池管理系统，容易在维保时被遗忘，导致迅速老化，在真正需要使用时容量不足。二是，小容量UPS根据应用场景分为很多种，适用工厂环境的UPS与通用型在防负载冲击能力、环境适应能力、电磁兼容性等可靠性指标上区别较大。杂牌通用型产品在高压变频器柜内使用有可能额外造成控制电源故障，造成更大影响因此，维谛技术作为全球UPS领域的领导品牌，MegaVert中压变频器设计控制电源为冗余回路，不需要双回路低压工供电的切换。一路低压供电来自用户低压电源，另一路控制电源来自高压供电回路。由于两路电源热冗余备份，保证了任何一路电源失电的情况下，没有任何切换时间；同时做到了即使市电电源掉电的情况下，只要高压存在就能可靠的保证变频器稳定运行。此外再加超级电容或本公司GXE系列UPS确保高低压全部掉电后控制回路可短时间内稳定工作。

4、另外，MegaVert高压变频器功率单元以数十年电力电子应用技术积累为保障，采用自主研发的IGBT驱动保护技术，保护电路领先可靠。可确保在发生高压输出电缆到高压电机间发生相间短路、匝间绝缘故障的瞬间，变频器快速及时封波避免因瞬间电流过大引起的功率单元损毁。这一点使系统安全性得到极大的提高。

山东某知名石化企业是世界500强央企控股子公司，中国石油化工百强企业。从2014年第一台变频器MegaVert正式投产运营至今，MegaVert高压变频克服高压晃电的性能受到用户的高度评价。优良的产品品质使维谛技术MegaVert高压变频器成为该企业拖动风机和泵类高压设备的首选品牌。

审核编辑：汤梓红