高频变压器的选型注意事项.doc

高频变压器的选型考前须知    选择过高的电压等级造成投资过高，回收期长。电压等级的提高，电机的绝缘必须提高，使电机价格增加。电压等级的提高，使变频器中电力半导体器件的串联数量加大，本钱上升。可见，对于2002000kW的电机系统采用6kV、10kV电压等级是极不经济、很不合理的。    变频器装置投入6kV电网必须符合国家有关谐波抑制的规定。这与电网容量与装置的额定功率有关。 短路容量在1000MVA以内，1000kW装置12相变压器副边双绕组即可，如果24相功率就可达2000kW，12相根本上消除了幅值较大的5次与7次谐波。整流相数超过36相后，谐波电流幅值降低不显著，而制造本钱过高。如果电网短路容量2000MVA，那么装置容许容量更大。    从电力电子器件特性及平安系数考虑电压等级的必要性，受电力电子器件电压及电机允许的dv/dt限制，6kV变频器必须采用多电平或多器件串联，造成线路复杂，价格昂贵，可靠性差。对于6kV变频器假设是用1700VIGBT，以美国罗宾康的PERFECTHARMONY系列6kV高压变频器为例，每相由5 个额定电压为690V的功率单元串联，三相共60只器件。假设是用3300V器件，也需3串共30只器件，数量巨大。另一方面装置电流小，器件的电流能力得不到充分利用，以560kW为例，6kV电机电流仅60A左右，而1700V的IGBT电流已达2400A，3300V器件电流达1600A，有大器件不能用，偏要用大量小器件串联，极不合理。即使电机功率达2000kW，电流也只有140A左右，仍很小。     国外的中压变频器有多个电压等级：1.1kV，2.3kV，3kV，4.2kV，6kV，它们主要由电力电子器件的电压等级所确定。     输出同样功率的变频器，使用较高电压或较多单元串联所花的代价大于用较低电压，较少数量而电流较大单元的代价，也就是说在器件电流允许条件下应尽可能选用低的电压等级。    为了隔离、改善输入电流及减小谐波，现在所有的中压“直接变频器都不是真正的直接变频，其输入侧都装有输入变压器，这种配置短时间内不会改变。既然输入侧有变压器，变频器与电机的电压就没有必要与电网一样，非用10kV与6kV不可，功率2500kW以下电压可以不超过3kV，因此就有了变频器与电机的合理电压等级问题。    200kW800kW以下的变频调速宜选用380V或660V电压等级。它线路简单，技术成熟，可靠性高， dv/dt小，价格廉价。仍以560kW电机为例，630kW660V的低压变频器约35万，而同容量6000V中压变频器约90万。实现的方法有低- 低，低-高，高-低与高-低-高等几种形式。由于电机，变压器的价格远低于变频器，即使更换电机、变压器也合理。    自建国以来传统的6kV高压电机是已投产的主要产品，为了推广3.5kV变频器不可能再花钱更换电机，作者提出一个简便方案，以供参考。    制造厂原有6kV电机一般均为星形接线，其相绕组承受实际电压为3468V，故只要将绕组改接成三角形其它不变。配3.5kV变频器就把变频器电压从 6kV下降到3.5kV，从表3可见4.5kV器件不串联就可承受3kV耐压。如果用1.7kV器件3串即可。制造本钱将下降30。而我国目前30MW 机组最大电机2500kW采用3.5kV电压完全合理。    从实用角度整流桥组成12相整流可消除5、7次谐波已根本满足电网谐波要求。因此400kW800kW采用12相整流即可，1000kW2500kW采用24相也可以符合要求。第 3 页