确定高-低压电压等级 - 增容型变频方案与Vacon变频器的完美结合

2.1.1 确定高-低压电压等级

　　本增容型高-低压变频调速集成装置的高压输入电压，即用户的电网电压;而低压则是优选的。优选的原则是，对于560 kW及以下的高压电动机，选择Vacon NX5系列变频器440 V或500 V电压制式;

　　对于630 kW及以上的高压电动机，为了减少低压电缆压降和线损，宜选择Vacon NX6系列变频器690 V电压制式。

　　2.1.2 计算定子线圈新匝数

　　在保持原高压电动机(气隙、定子齿部和轭部)磁通密度不变的前提下，本方案定子线圈匝数W′为

　　

 

　　2.2 变压器升压与Vacon变频器增容相结合

　　Vacon NX5系列变频器的标准电压制式为400～500 V，在中国只能运行在380 V低压动力电源上，可谓大材小用。如若增加一级动力变压器将380 V升至500 V，相当于增加一级变电站，投资大且占地面积亦大，颇不现实。因而导致大量的Vacon变频器欠压运行，造成宝贵资源的无谓浪费。

　　本方案提供“变频器输入电压补偿”，使Vacon变频器输入电压提升到其额定值的最高限，如440 V或500 V，实现变频器增容10%~30%。即通过一台多功能变压器T，对高压电动机改压后实施降压增容，又对变频器适度升压增容，一举多得。变频器升压增容前的实际输出功率Pp和增容后的最大输出功率P忆max，取决于变频器的最低额定功率Pnmin和最高额定功率Pnmax、最低额定电压Unmin 和最高额定电压Unmax、实际电源电压Up和最大容许工作电压U忆max。

　　2.3 变压器与Vacon变频器内置电抗器相结合本方案中的多功能变压器T的结构特点在于，一方面，高压绕组与低压绕组实施绝缘隔离，用以隔离来自高压电网的干扰源和来自变频器的高次谐波;另一方面，变压器T的短路阻抗超过4.5%～6%，这与Vacon变频器内置的电抗器结合增加了输入电源的内阻抗，有效缓冲了滤波电容器充电形成的陡峭脉冲波，达到抑制5次、7 次、11次、13次、17次、19次、乃至23次和25次谐波电流并改善变频器功率因数的目的。从而确保高压电网的功率因数≥0.95，电压总谐波≤1.6%，远低于中国标准GB/T14549-93《电能质量公共电网谐波》的限定值4%。

　　2.4 变压器不接地方式与Vacon变频器T 级EMC相结合

　　本方案中多功能变压器T的高压侧和低压侧都不接地，对变频器而言，属于“浮动电源”，即“IT 电源”。旨在隔离变频器因输出dv/dt，通过电缆或电机对地的杂散电容产生的共模电流(亦称噪声电流)，但在此种状况下要求变频器具有防范高压电网对地电压瞬变的能力。Vacon变频器恰好具有此等级电磁兼容功能，即T级EMC。它采用高阻抗接地方式，即“IT接地方式”，对地仅有一个微小的电流，一方面可有效抑制共模电流，另一方面当变压器高压侧对地发生电压瞬变时，仍能确保变频器的安全运行。

　　2.5 多相变压器与Vacon多脉冲变频器相结合

　　依据谐波公式

　　

 

　　例如，鞍钢齐大山铁矿第三期变频调速工程，就采用了两台3 相高压输入/6 相1 250 kV·A 低压输出的干式变压器，匹配两台Vacon NX6 系列12 脉冲1 000 kW变频器。