10千伏户外柱上真空断路器厂家型号规格概述 　为了节能降耗，韶钢第三炼钢厂连铸水处理和转炉水处理分别对原部分高压水泵电机进行了变频技术改造，以下分别对连铸水处理变频系统改造（变频器为国产ZINVERT型智能高压变频器）和转炉水处理变频系统改造（变频器为东芝TMdrive-MV无谐波系列6kV/450kW）做技术总结。 　　连铸水处理对以下4组水泵电机新增4组高压变频器，连铸水处理有1#板坯二冷水、2#板坯二冷水、2#板坯结晶器水、3#板坯结晶器水等四组水泵，分别为1#板坯、2#板坯、3#板坯供水，每组水泵有2台6kV高压电机（一用一备），电机功率和额定电流分别为560kW/63.44A、315kW/36.11A、315kW/36.11A、630kW/73.5A；改造前均为全压工频直接启动，工作时为额定电流，新增4组变频器后电流降低，故障率减少，可根据生产板坯种类不同，通过闭环控制，对水流量进行调节，且能始终保持恒压状态，改善稳定了板坯质量。 　　

10千伏户外柱上真空断路器厂家型号规格转炉水处理氧枪原高压供水系统主要由三台6kV/250kW电机、泵以及电动阀组成，其用途是供给两座转炉氧枪冷却作用。系统正常运行情况下，给水泵采用两用一备方式运行，电机控制方式为直接工频起动。采用这种方式主要存在以下问题：采用定速运行，出口压力高、管损严重、系统效率低，造成能源的浪费；交流电机在直接接电网工频起动过程中会产生*的冲击电流，导致对电机本身及电网的严重损害；由于要增加一座转炉，且保持原来供水管道不变，以原电机容量是不能满足生产要求的，所以本次增大电机容量以及泵的容量，选用3台400kW电机，改用高压变频调速系统，增加3台变频器450kWTMdrive-MV。氧枪高压供水泵通过本次技改后，完*满足3座炉子氧枪供水需求，电机起动过程平缓，对电网的干扰小，电机损耗小，功率因数高，节能*，使用方便，实现了恒压供水。

2 设备现状及工艺要求 　　

2.1 连铸水处理原系统的缺点 （1）电能损耗大，启动时对电网冲击大，对电机冲击损坏严重。（2）投产以来，由于生产工作的电机出现故障，曾导致被迫停浇。（3）不能满足生产工艺需求，要手动调节阀门调节水量，不能实现恒压控制。 　　

2.2 转炉水处理原系统的缺点 （1）出口压力高、管损严重，导致阀门泄漏、不能关严等。（2）交流电机在直接接电网工频起动过程中会产生*的冲击电流，导致对电机本身及电网的严重损害。（3）不能满足3座炉子氧枪供水需求。 　　

2.3 连铸水处理系统改造方案 （1）2008年7月利用4#板坯水处理新建高压电气室剩余空间新增4套ZINVERT型智能高压变频器，原高压开关柜保持不动，作为至现用高压变频柜一通断开关，拆除原高压开关柜至现场电机的动力电缆，改为开关柜——变频器——电机。新增现场操作4个，在变频器旁增加两套远程I/O站，作为原1#板坯水处理PLC、2#、3#机（共用）水处理PLC子站，与其通讯。 　　

其中F1～F4为6kV高压真空断路器，F3、F4为供货方提供；J1～J4为6kV高压接触器，根据电力规程要求分别配置K1～K4为刀闸。正常运行中各刀闸闭合状态，在检修时根据需要切开相应刀闸。 　　若M1泵变频运行M2泵工频备用，则F1、J1、F3闭合，F2、F4、J2、J3、J4断开；若M2泵变频运行M1泵工频备用，则F2、J2、F4闭合，F1、F3、J1、J3、J4断开；该方案中的J1、J2相互闭锁，J3、F3相互闭锁，J4、F4相互闭锁，F3与F4高压相互闭锁。确保同一电机不出现变频、工频同时驱动。同一泵组之间不能出现两台电机同时工作。另外，ZINVERT智能高压变频调速系统旁路刀闸柜符合“五防”闭锁的要求，旁路柜高压有电或高压侧开关在合闸位置时，闭锁所有刀闸操作，前后柜门不能开启；旁路刀闸之间具有闭锁，防止误操作。 　　

2.4 转炉水处理系统改造方案 （1）每个柜子放一根3×185的高压变频器到电机之间的电缆。一根3×185从高压开关柜到高压变频器的电缆。3根高压开关柜到高压变频器的控制电缆。做两根3×185电缆的绝缘和耐压实验，确保电缆的安全性能。高压变频器调试。调试人员对高压变频器各个驱动板和通信电缆进行检测，检测无误后，设置变频参数，在变频器旁对电机进行空载试车，并对电机各个参数进行在线监控。PLC程序员编写程序和修改控制画面，以通过上级PLC来控制高压开关柜的合闸和改变变频器的频率来改变供水泵的转速。后由本厂操作人员在画面进行控制，达到满意效果。把电机带负载运行，对供水流量、管道压力、电机参数等进行监控一个工作日后，各参数正常，改造圆满结束，设备投入正式运行。（2）转炉水处理氧枪高压供水系统改造以后的系统主回路图，如图2所示： 　

2.5 每套系统配置 （1）450kW，6kV输入6kV输出TMEIC高压变频器。（2）高压工频切换柜KA（K12与K13之间有机械连锁，不能同时合上）。手动刀闸旁路切换方案如主回路图所示，采用手动刀闸切换也可以实现电机的工频/变频切换。当工频旁路柜KA中K12断开时，K11、K13闭合，此时，电机由6kV输出TMEIC无谐波高压变频器驱动，电机处于变频调速运行状态。当工频旁路柜KA中K12闭合，K11、K13断开时，电机可以由6kV工频电网直接驱动，电机处于工频运行状态。由于此方案采用了手动刀闸，在切换过程中，需要切断用户高压开关，操作人员在现场完成切换操作。（3）该系统如主回路图所示：在正常工作时K11、K13闭合，K12开路。此时水泵由变频器驱动，变频器根据生产实际的工况变化，调节电机转速从而实现水泵速度的平滑调节。当变频器需要检修时，可以使K11、K13开路，同时闭合K12。此时，水泵亦可直接由电网直接驱动。TMEIC高压变频器本身具有*的可靠性，如果再配上工频旁路刀闸柜，则整套系统将更加可靠。在变频方式下，原来电机的保护通过变频器来实现。由于切回工频方式时还采用原差动保护，差动保护的切换可以通过工频旁路柜上的相应辅助接点来自动切换。在变频方式下，不需要采用无功补偿装置，如在工频方式运行，则根据系统情况考虑采用无功补偿装置。 　　

3 系统组成及控制功能 　　

3.1 连铸变频系统技术特点（1）完整的工频/变频自动互切技术，高压变频调速系统配置工频旁路切换柜，变频器发生故障时能迅速自动使高压电机转至工频运行。（2）PLC给变频器一个模拟量（转速），通过闭环控制和变频调速达到水流恒压。（3）ZINVERT系列智能高压变频调速系统采用功率单元串联技术，直接输出3kV、6kV、10kV电压，属高-高电压源型变频器。由于采用功率单元串联而非功率器件的直接串联，因此解决了器件耐压的问题。同时由于同相各级功率单元输出SPWM信号通过移相后进行叠加，提高了输出电压谐波性能，降低了输出电压的dv/dt；通过电流多重化技术降低输入侧谐波，减小了对电网的谐波污染。 （4）据估算，该套系统投运后，按适配高压电机年运行7000小时计算，节电率一般在20%～40%之间，年节电可达500万kWh，以国内工业用电0.5～0.7元计算，年节约电费可达200～300万元，用户在一年内可回收设备投资。 （5）变频器带有自诊断显示，运行中可选择观察输出电流、电压、频率、同步转速等参数。变频装置提供中文操作界面，具有参数设定、系统监控等功能。（6）系统能在电子噪声、射频干扰及振动的环境中连续运行，且不降低系统的性能。距电子柜1.2m处以外发出的工作频率470Hz、功率输出达5W的电磁干扰和射频干扰，不影响系统正常工作。 　　

3.2 转炉水处理变频系统技术特点 （1）变频器采用高压直接输入、高压直接输出的电压源方式。变频装置采用多绕组、多单元串联的无谐波方式。6kV输出采用36脉冲，不加任何滤波器就可以满足“GB/T14549”电能质量公用电网谐波中规定的每次谐波电流值的要求及“IEEE519”*标准的规定（0%～频率范围内）。（2）逆变器侧采用高开关频率的IGBT器件，IGBT采用经过三菱严格筛选的级一代1700V的高压IGBT，具有*的可靠性，保证良好的输出波形。变频器输出电压近似正弦波，输出电流为正弦波。 （3）变频单元内部有非常*的自动预充电电路，可以使10kV高压上电时的电流冲击减到小，防止高压断路器速断保护动作跳闸。（4）变频器系统总效率（满载）达到97%，输入功率因数0.95以上，无需功率因素补偿器。

4 节能及效益分析 　系统改造后可以快速地调节流量，运行人员对系统的调整控制更为稳定自如。系统的功率因素可以提高到0.95以上，减少无功损失。提高了系统自动装置的稳定性，为系统的经济优化运行提供了可靠保证，系统的运行参数得到改善，提高了效率。电机直合时：电流39～42A，功率因素0.75～0.85，日用电量9180kWh。电机带变频器运行时：电流30～35A，功率因素0.95～0.97，日用电量6720kWh。通过数据分析，采用变频器后，电机的功率因数明显提高，节电*。电机采用高压变频器后：功率因数（平均值）提高到0.96以上；节电达到27%。 　　

5 结语 　经过这次改造，两系统运行均非常可靠，降耗节能*，为稳定生产、节能降耗、提高产品质量打下了良好的基础