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摘要随着变频调速技术的发展，作为大容量传动的高压变频调速技术得到了广泛的应用，使用范围基本上覆盖了我国各主要行业，如:电力、冶金、石油、化工、造纸等。产品电压等级包括3kV、6kV和10kV以及油田专用潜油电泵使用的1,600V-2,400V产品，基本可拖动风机、水泵、压缩机等各类负载。高压电动机利用高压变频器可以实现无级调速，既可满足生产工艺过程对电动机调速控制的要求，又可大幅度的节约能源，降低生产成本。
关键词：球团 五大风机系统 变频技术
中图分类号：P754.1 文献标识码：A 文章编号：
本文对首钢京唐钢铁联合有限责任公司一期工程炼铁部球团厂生产的工艺风机系统中的高压变频器的应用进行简要概述并对其部分优点进行了分析。
一、首钢京唐公司球团厂及其高压变频器应用的简介
首钢京唐钢铁球团工程，由首钢国际工程公司设计，于2008年3月26日破土动工，年产400万吨球团，设计年产铁898万吨、钢970万吨、钢材913万吨。是目前国内单机生产能力最大，自动化水平最高的球团生产线，其主要生产车间包括熔燃制备系统、配混系统、造球系统、工艺风机系统、焙烧系统、成品系统等。工艺风机系统五台大功率风机为主引风机、回热风机、鼓干冷却风机、鼓干鼓风机、鼓干排风机。为保证工艺风流系统的节能降耗和与控制系统的配合实现系统平稳运行，2009年7月首钢京唐钢铁公司钢铁厂选择与广州智光电气进行合作，对其球团工程项目的五大风机系统中的：选用智光ZINVERT系列的A10H8000、A10H7500、A9H5000、A9H3250、A9H900的10kV高压变频调速系统。其中主引风机6400kW（8000kVA）、回热风机6000kW(7500kVA)作为超大功率变频，具备自动工频/变频同期无扰切换功能，采用二拖二自动控制技术，保证两台变频之间实现相互备用，从而保证系统与负荷风机的安全启动与稳定运行。
二、球团高压变频器ZINVERT系统主接线图
主引风机与回热风机的ZINVERT系统主接线图如下：
以主引风机与回热风机的系统的主接线图为例：其中，1＃ZINVERT为6400kW主引风机适配高压变频器(ZINVERT-A10H8000/10Y)，2＃ZINVERT为6000kW回热风机适配高压变频ZINVERT-A10H7500/10Y）。QF1、QF2、QF3、QF4为用户高压柜的开关断路器， L1、L2为变频电源与工频电源同时拖动一台电机时的自动同期限流电抗器，QF5、QF6、QF7、QF8为变频装置配套开关柜。其中QF5、QF6之间互锁，QF7、QF8之间互锁。并且控制系统中6400kW的主引风机和6000kW的回热风机变频调速系统互为备用, 4000kW冷却鼓风机和2600kW鼓干鼓风机的变频调速系统互为启动设备备用，即在互为备用的两台变频器中,当一台故障时另一台的变频系统作为软启动设备启动故障变频器所带的电机，将电机风机拖动至工频，采用同期技术，实现变频至工频无扰切换，然后变频器再拖动自身的电机风机。例如：当主引风机的高压变频器的功率单元或其他元器件出现故障时，利用回热风机的高压变频器将主引风机拖动至45HZ，实现变频-工频的转换后，变频器自动在恢复到原来拖起回热风机本身，这样在保证在经历短时间停机后便能都达到稳定运行，并且可以对主引风机的变频器进行停电检查更换处理。（注：由于互为备用的变频系统的容量差异，鼓干鼓风机适配变频装置启动冷却鼓风机、回热风机适配变频装置启动主抽风机时，须关小风门降低负载避免变频系统的过载保护从而保证变频装置可拖动风机运行至50Hz运行。与一般风机负载变频调速相比，这对该变频系统与控制系统、变频输出低频启动性能等提出较高的要求。）
三、高压变频器一些存在的问题及解决方法
3.1、高压变频器运行温度高问题
本项目中5套风机的变频调速系统的容量合计达24.65MVA,拖动电机功率达19.65MW，采用集中安装，即便运行功率小于安装容量，但系统的发热量还是巨大的，为确保系统的寿命与安全稳定、减小设备维护量，球团的高压变频器的工程配套设计采用密闭内循环、空气－水热交换冷却系统，保证运行环境温度。空气－水热交换冷却系统(主要部件为空－水热交换器)是一种利用高效、环保、节能的冷却系统，将从变频器出来的热风，经过风道连接到内有固定水冷管的散热器中，散热器中通过温度低于33℃的冷水，热风经过散热片后，将热量传递给冷水，变成冷风从散热片吹出，热量被循环冷却水带走，保证了变频器安装场所室内的温度恒定。根据现场设计采用独特的封闭天花顶式风道设计，确保了降低风道风阻与空水热交换系统的冷却效果。
3.2、对电网电压波动的适应能力
当母线上电动机成组自起动、当母线上最大一台电动机组起动时对变频器运行的影响，这与变频器允许的输入电压波动范围参数有关。球团变频器设计中队电网电压适应范围为：65％～115％，当电网瞬时停电或有大型用电设备成组运行时母线电压跌落至65％以下导致变频器停机，在设定时间内当母线电压恢复正常后，变频器能自动搜索电机转速，实现无冲击再启动，可设定的高压掉电时间长达30S。
3.3、对自身小故障的承受能力
高压变频器具有单元旁路功能，即某个功率单元出故障时该单元应能够自动退出，整个系统可持续带故障运行，这实际是一种冗余设计技术。此时应注意单元旁路后对变频器带载能力的影响，主要考虑变频装置每相功率单元个数、控制系统的电压补偿。单元串联越多，故障概率越大，单个单元故障对输出能力的影响越小，二者应折中取舍。若采用电压补偿算法、中性点偏移算法可提高系统单元旁路后的带载能力，但此种方法可能带来共模电压等问题，需视电动机绝缘安全等设备具体情况取舍。球团的高压变频器每一相都有10个功率单元构成，当某一个功率单元出现问题后，会自动旁路，最多的情况下每一相可以旁路掉3个功率单元。并且球团的高压变频器控制系统采用了3路电源自动无扰切换，并内置UPS电源。
四、总结
自2010年8月8日首钢京唐球团投产以来球团厂变频器基本运行正常，水冷器对水质要求很高，后在冷却壁的进水口处增加了一套过滤装置，通过现场环境及变频器的负荷情况可以适当增加几台空调，以保证变频器的更加稳定的运行。同时根据大容量高压变频器在球团厂的实际运行情况证明我国内已经具备大容量规模的高压变频器的制作、使用及维护能力，随着国内变频器厂家不断的对技术摸索、探讨及实验，相信以后中国能够在大容量高壓变频器的制造与应用领域中能够站稳脚跟。
关键词：球团 五大风机系统 变频技术
中图分类号：P754.1 文献标识码：A 文章编号：
本文对首钢京唐钢铁联合有限责任公司一期工程炼铁部球团厂生产的工艺风机系统中的高压变频器的应用进行简要概述并对其部分优点进行了分析。
一、首钢京唐公司球团厂及其高压变频器应用的简介
首钢京唐钢铁球团工程，由首钢国际工程公司设计，于2008年3月26日破土动工，年产400万吨球团，设计年产铁898万吨、钢970万吨、钢材913万吨。是目前国内单机生产能力最大，自动化水平最高的球团生产线，其主要生产车间包括熔燃制备系统、配混系统、造球系统、工艺风机系统、焙烧系统、成品系统等。工艺风机系统五台大功率风机为主引风机、回热风机、鼓干冷却风机、鼓干鼓风机、鼓干排风机。为保证工艺风流系统的节能降耗和与控制系统的配合实现系统平稳运行，2009年7月首钢京唐钢铁公司钢铁厂选择与广州智光电气进行合作，对其球团工程项目的五大风机系统中的：选用智光ZINVERT系列的A10H8000、A10H7500、A9H5000、A9H3250、A9H900的10kV高压变频调速系统。其中主引风机6400kW（8000kVA）、回热风机6000kW(7500kVA)作为超大功率变频，具备自动工频/变频同期无扰切换功能，采用二拖二自动控制技术，保证两台变频之间实现相互备用，从而保证系统与负荷风机的安全启动与稳定运行。
二、球团高压变频器ZINVERT系统主接线图
主引风机与回热风机的ZINVERT系统主接线图如下：
以主引风机与回热风机的系统的主接线图为例：其中，1＃ZINVERT为6400kW主引风机适配高压变频器(ZINVERT-A10H8000/10Y)，2＃ZINVERT为6000kW回热风机适配高压变频ZINVERT-A10H7500/10Y）。QF1、QF2、QF3、QF4为用户高压柜的开关断路器， L1、L2为变频电源与工频电源同时拖动一台电机时的自动同期限流电抗器，QF5、QF6、QF7、QF8为变频装置配套开关柜。其中QF5、QF6之间互锁，QF7、QF8之间互锁。并且控制系统中6400kW的主引风机和6000kW的回热风机变频调速系统互为备用, 4000kW冷却鼓风机和2600kW鼓干鼓风机的变频调速系统互为启动设备备用，即在互为备用的两台变频器中,当一台故障时另一台的变频系统作为软启动设备启动故障变频器所带的电机，将电机风机拖动至工频，采用同期技术，实现变频至工频无扰切换，然后变频器再拖动自身的电机风机。例如：当主引风机的高压变频器的功率单元或其他元器件出现故障时，利用回热风机的高压变频器将主引风机拖动至45HZ，实现变频-工频的转换后，变频器自动在恢复到原来拖起回热风机本身，这样在保证在经历短时间停机后便能都达到稳定运行，并且可以对主引风机的变频器进行停电检查更换处理。（注：由于互为备用的变频系统的容量差异，鼓干鼓风机适配变频装置启动冷却鼓风机、回热风机适配变频装置启动主抽风机时，须关小风门降低负载避免变频系统的过载保护从而保证变频装置可拖动风机运行至50Hz运行。与一般风机负载变频调速相比，这对该变频系统与控制系统、变频输出低频启动性能等提出较高的要求。）
三、高压变频器一些存在的问题及解决方法
3.1、高压变频器运行温度高问题
本项目中5套风机的变频调速系统的容量合计达24.65MVA,拖动电机功率达19.65MW，采用集中安装，即便运行功率小于安装容量，但系统的发热量还是巨大的，为确保系统的寿命与安全稳定、减小设备维护量，球团的高压变频器的工程配套设计采用密闭内循环、空气－水热交换冷却系统，保证运行环境温度。空气－水热交换冷却系统(主要部件为空－水热交换器)是一种利用高效、环保、节能的冷却系统，将从变频器出来的热风，经过风道连接到内有固定水冷管的散热器中，散热器中通过温度低于33℃的冷水，热风经过散热片后，将热量传递给冷水，变成冷风从散热片吹出，热量被循环冷却水带走，保证了变频器安装场所室内的温度恒定。根据现场设计采用独特的封闭天花顶式风道设计，确保了降低风道风阻与空水热交换系统的冷却效果。
3.2、对电网电压波动的适应能力
当母线上电动机成组自起动、当母线上最大一台电动机组起动时对变频器运行的影响，这与变频器允许的输入电压波动范围参数有关。球团变频器设计中队电网电压适应范围为：65％～115％，当电网瞬时停电或有大型用电设备成组运行时母线电压跌落至65％以下导致变频器停机，在设定时间内当母线电压恢复正常后，变频器能自动搜索电机转速，实现无冲击再启动，可设定的高压掉电时间长达30S。
3.3、对自身小故障的承受能力
高压变频器具有单元旁路功能，即某个功率单元出故障时该单元应能够自动退出，整个系统可持续带故障运行，这实际是一种冗余设计技术。此时应注意单元旁路后对变频器带载能力的影响，主要考虑变频装置每相功率单元个数、控制系统的电压补偿。单元串联越多，故障概率越大，单个单元故障对输出能力的影响越小，二者应折中取舍。若采用电压补偿算法、中性点偏移算法可提高系统单元旁路后的带载能力，但此种方法可能带来共模电压等问题，需视电动机绝缘安全等设备具体情况取舍。球团的高压变频器每一相都有10个功率单元构成，当某一个功率单元出现问题后，会自动旁路，最多的情况下每一相可以旁路掉3个功率单元。并且球团的高压变频器控制系统采用了3路电源自动无扰切换，并内置UPS电源。
四、总结
自2010年8月8日首钢京唐球团投产以来球团厂变频器基本运行正常，水冷器对水质要求很高，后在冷却壁的进水口处增加了一套过滤装置，通过现场环境及变频器的负荷情况可以适当增加几台空调，以保证变频器的更加稳定的运行。同时根据大容量高压变频器在球团厂的实际运行情况证明我国内已经具备大容量规模的高压变频器的制作、使用及维护能力，随着国内变频器厂家不断的对技术摸索、探讨及实验，相信以后中国能够在大容量高壓变频器的制造与应用领域中能够站稳脚跟。