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国产2500kW/6kV高压变频器应用探讨

国产2500kW/6kV高压变频器应用探讨

点击数:7999 次   录入时间:03-04 11:40:08   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘
                           
                                                   
     根据实际情况,变压器的冷却系统设计并没有采用严格的风道结构,而是增加了柜顶风机提高变压器柜的冷却风量来达到降低设备自身温度的目的。冷却系统保证环境温度45℃情况下,变压器在110℃达到热平衡。实际运行效果表明:现场环境温度11℃、设备满负荷运行情况下,变压器线圈最大温升65K,远远低于设计标准;采用常规风冷却设计可以满足要求。
                           
                                                   
     功率柜是变频器运行中的又一发热主体。功率器件IGBT的最大允许运行温度(外壳温度)不能超过85℃,过高的温升会导致管压降加大、热损耗增加;形成恶性循环、引起器件内热量累积,导致因温度过高而烧毁。因此,必须处理好功率器件的散热问题,才能保证系统的安全可靠性。以往小功率产品单位热量较低,散热和冷却系统可以有较大的裕量且受到制约的因素较少。而2500kW产品,功率器件的单位热量增加、必须考虑空冷散热的功率大小问题;因此,有效地将器件本身的热量带出来,并且能够快速地把热量传到系统外就显得尤为重要了。

                                                  
      3.1 散热的具体措施
                                                   
     (1)选用新一代功耗较小的功率器件,利用器件并联的方式热量分散、增大有效散热面积,把内部的热量带出来,保证用空冷的方式能够满足温升要求;
                                                   
     (2) 选用热传导特性好、导热率高的新型冷板钎焊散热器,提高散热效果;
                                                   
     (3) 根据单位面积散热功率合理设计冷却系统,保证环境温度45℃条件下器件自身温度低于85℃;                                                   
     (4) 柜门采用栅格滤网罩,降低进风风阻;滤网选用透气性好、韧度高的新型过滤合成丝绵,提高冷却系统的运行效率;
                                                   
     (5) 采用冷却风机冗余设计。                            
                                                   
      确保单台风机故障情况下,系统无需降额运行;两台风机故障,变频器降额运行不停机。最大限度保证了功率柜冷却系统对设备安全可靠性的影响。经现场实际运行测试:100%负荷情况下,功率器件最大温升<23K,取得了良好的运行效果。
                                                       
     在系统的设计过程中, 除了要解决好设备自身的冷却问题外,现场的环境散热问题也是2500kW高压变频器应用必须充分考虑的。根据油田注水泵项目的现场情况,
                                                   
     决定将变频器的环境冷却接入已有的高压电动机冷却水系统。经过计算, 在增加2500kW变频器的散热量的情况下,
                                                  
      现有冷却水系统的设计裕量可以满足注水联合站的整个设备冷却量需要。                                                  
       3.2 环境热交换系统设计时应考虑的问题
                                                      
      由于变压器柜和功率柜在实际运行中的运行温度并不相同,而环境温度一致;
                                                  
      且功率柜对环境温度较为敏感。因此,在设计上主要有以下几方面的考虑:
                                                   

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