1 概述

惠州市惠陽區(qū)自來水發(fā)展總公司某水廠使用3 臺芬蘭ABB 公司生產(chǎn)的SAMI1370F690 型變頻器控制3 套水泵機組調(diào)速供水，變頻器容量為1 370 kV·A，電壓690 V;所調(diào)速的電動機(ABB公司生產(chǎn))容量為1 150 kW，電壓690 V。該變頻器自1999 年1 月投入運行以來，既為惠陽生產(chǎn)和生活安全用水提供了有力保障，又為水廠降低電力能源消耗作出了顯著的貢獻。但是，該變頻器運行多年也發(fā)生過一些故障，原進口的主元件和控制電路板配件已基本更換完畢。由于該類型號進口變頻器為上世紀90 年代初產(chǎn)品，現(xiàn)在早已被制造商更新?lián)Q代，當變頻器發(fā)生故障時，因維修配件短缺往往難以及時修復，而送到生產(chǎn)廠家維修，一是所需時間較長，二是價格昂貴，三是該型號變頻器早已不生產(chǎn)，所以許多配件無貨供應(yīng)。因此，變頻器故障是影響送水泵房變頻機組供水的主要原因之一，故必須對其進行更換。

2 更換變頻器方案的選擇

針對上述問題，為了保證送水泵房可靠供水，我公司專業(yè)技術(shù)人員提出了五種解決方案。

方案一是在保持原有進口變頻器所配套的變壓器、電動機、電力電纜和水泵的基礎(chǔ)上，僅用國產(chǎn)的變頻器替代進口變頻器。目前國產(chǎn)的大容量低壓變頻器在技術(shù)上已接近世界先進水平，具有主元件模塊化、工作可靠性較高、保養(yǎng)維護方便、維修費少、造價低等特點。

方案二是在方案一的基礎(chǔ)上，在2 臺變頻器之間加裝轉(zhuǎn)換柜，利用2 臺變頻器之間的任1 臺變頻器拖動2 臺水泵機組的電動機。該方案除具有方案一的特點以外另具備較強的機動靈活性，當1臺變頻器或水泵機組發(fā)生故障時，只要啟動轉(zhuǎn)換柜和另1 臺變頻器就可及時恢復供水。

方案三是對原有進口變頻器所配套的設(shè)備進行較大更改，取消變壓器，將原690 V 的電動機、電力電纜更換成10 kV 的電動機、電力電纜，更換水泵與電動機的軸連器，應(yīng)用國產(chǎn)的10 kV 變頻器替代進口的690 V 變頻器。目前國產(chǎn)的高壓大容量變頻器在技術(shù)上已達到世界領(lǐng)先水平，具有電流小、主元件模塊化、可靠性高、維護方便、造價比進口低等特點。

方案四是在3 臺變頻器機組的基礎(chǔ)上增加1套定速水泵機組。

方案五是在保持原有進口變頻器所配套的變壓器、電動機、電力電纜和水泵的基礎(chǔ)上，用進口同規(guī)格的變頻器進行替換。

上述五種方案的經(jīng)濟技術(shù)比較如表1所列。

針對上述五種方案，通過經(jīng)濟技術(shù)比較，決定選擇方案二。

3 變頻器及轉(zhuǎn)換柜簡介

3.1 JD-BP33-1150變頻器及轉(zhuǎn)換柜結(jié)構(gòu)

根據(jù)方案二的原則，我公司在國產(chǎn)同類型的低壓變頻器廠家中通過經(jīng)濟技術(shù)比較，選擇了山東新風光電子科技發(fā)展有限公司的JD-BP33-1150 變頻器，容量為1 150 kW，電壓690 V。山東新風光公司參考我公司的初步設(shè)計制作了變頻器轉(zhuǎn)換柜。

該變頻器具有完善的保護功能：短路保護為I躍180%Ie，過電流保護為I躍150%Ie，輸入過壓保護為Vin約120%Ve，輸入欠壓保護為Vin約80%Ve，溫升過高保護為T躍75益，另外當外部系統(tǒng)異常時將停機。其中，Ie 為額定電流，Ve 為額定電壓，Vin 為輸入電壓。

變頻器主要由整流回路、電抗器單元、電容器單元、逆變器主回路單元和控制回路所組成。轉(zhuǎn)換柜的基本結(jié)構(gòu)為內(nèi)裝有5 臺CKJ15-1500/3 型真空接觸器和所配套的控制設(shè)備，通過電力電纜將2#、3#變頻器連接起來。變頻器及轉(zhuǎn)換柜一次接線圖見圖1，變頻器轉(zhuǎn)換柜二次接線圖見圖2。

3.2 變頻器轉(zhuǎn)換柜的工作原理

從變頻器轉(zhuǎn)換柜一、二次接線圖可知，該系統(tǒng)具有4 種拖動方式。

1)3# 變頻器拖動3# 泵電動機運行開機，3#變頻器轉(zhuǎn)換柜門上電源指示燈亮后，按下柜門上的“3# 泵3# 變頻器運行”按鈕SB1，接觸器KM2 和KM1 合上(接觸器KM3、KM4 和KM5 均在斷開位置)，相應(yīng)的指示燈亮，此時3# 變頻器可驅(qū)動3# 泵

電動機變速運行。停機方式是按下柜門上“3#泵3#變頻器停止”按鈕SB2，接觸器KM2 和KM1 均與電源斷開，3#變頻器停止運行。

2)2# 變頻器拖動3# 泵電動機運行首先啟動2# 變頻器，等3#變頻器轉(zhuǎn)換柜門上電源指示燈亮后，按下柜門上的“3# 泵2# 變頻器運行”按鈕SB3，接觸器KM3合上(接觸器KM1、KM2、KM4和KM5 均在斷開位置)，相應(yīng)的指示燈亮，此時2# 變頻器可驅(qū)動3#泵電動機變速運行。停機方式是按下柜門上的“3# 泵2# 變頻器停止”按鈕SB4，接觸器KM3 與電源斷開，2# 變頻器停止拖動3#泵電動機運行。

3)3# 變頻器拖動2# 泵電動機運行開機等3#變頻器轉(zhuǎn)換柜門上電源指示燈亮后，按下柜門上“2# 泵3# 變頻器運行”按鈕SB5，接觸器KM4 和KM1 合上(接觸器KM2、KM3 和KM5 均在斷開位置)，相應(yīng)的指示燈亮，此時3# 變頻器可驅(qū)動2#泵電動機變速運行。停機方式是按下柜門上“2#泵3#變頻器停止”按鈕SB6，接觸器KM4和KM1均與電源斷開，3#變頻器停止拖動2#泵電動機運行。

4)2# 變頻器拖動2# 泵電動機運行首先啟動2#變頻器，等3# 變頻器轉(zhuǎn)換柜門上電源指示燈亮后，按下柜門上的“2# 泵2# 變頻器運行”按鈕SB7，接觸器KM5合上(接觸器KM1、KM2、KM3和KM4 均在斷開位置)，相應(yīng)的指示燈亮，此時2# 變頻器可驅(qū)動2#泵電動機變速運行。停機方式是按下柜門上的“2# 泵2# 變頻器停止”按鈕SB8，接觸器KM5 與電源斷開，2# 變頻器停止拖動2# 泵電動機運行。

3.3 變頻器轉(zhuǎn)換柜的安全互鎖

在變頻器轉(zhuǎn)換柜的控制回路中，通過利用相關(guān)接觸器的輔助觸點串接進行電氣安全互鎖，可保證2#、3# 變頻器在運行中每次只能驅(qū)動1 臺泵的電動機變速運行，相互不發(fā)生影響(見變頻器轉(zhuǎn)換柜二次電氣接線圖)。

4 運行情況

2007年6 月底，我公司將ABB 公司的SAMI1370F690型變頻器拆下來，換裝上新風光電子科技公司的JD-BP33-1150 變頻器，原ABB 變頻器由5 面柜組成，山東新風光公司充分考慮了ABB 公司變頻器柜平面布置，新風光變頻器由4 面柜組成，另加1 面轉(zhuǎn)換柜，安裝后與原ABB 變頻器的外形尺寸剛好相同。

2007年7 月初，新風光變頻器經(jīng)廠家安裝好并檢查無誤，按照“先空載，繼輕載，再重載”的步驟進行了調(diào)試，經(jīng)調(diào)試好連續(xù)試運行合格后投入使用，至2008 年12 月，新風光變頻器一直拖動3#水泵調(diào)速正常運行，滿足我公司水廠供水適應(yīng)用水量變化的生產(chǎn)需要。

5 結(jié)語

用國產(chǎn)的變頻器替代進口變頻器，在技術(shù)上可行，運行可靠;在經(jīng)濟上節(jié)約投資，應(yīng)該成為我國節(jié)能減排的有力措施，這也是支持國產(chǎn)變頻器發(fā)展的趨勢。