Внедрение высоковольтных преобразователей частоты — ВПЧ.


Внедрение высоковольтных преобразователей частоты ВПЧ.

Решения о применении частотнорегулируемого привода в сфере энергетики, ЖКХ, горнообогатительных комбинатов, металлургических заводов и т.п., откладываются по банальной причине – отсутствия площадей для установки данного вида оборудования.

Это на первый взгляд кажется, что в перечисленных предприятиях, занимающих огромные площади, найти место для установки высоковольтного преобразователя частоты просто.

В основе своего исполнения высоковольтный привод представляет ряд шкафов с оборудованием, как правило, это:

  • шкаф многообмоточного трансформатора;

  • шкаф формирования высокого регулируемого напряжения и тока, проще, шкаф ячеек;

  • шкаф управления, часто совмещенный со шкафом ячеек.

Очень частот необходимо дополнительно устанавливать шкаф реактора. Кроме этого в состав комплекса должны входить:

Внедрение высоковольтных преобразователей частоты ВПЧ.

Решения о применении частотнорегулируемого привода в сфере энергетики, ЖКХ, горнообогатительных комбинатов, металлургических заводов и т.п., откладываются по банальной причине – отсутствия площадей для установки данного вида оборудования.

Это на первый взгляд кажется, что в перечисленных предприятиях, занимающих огромные площади, найти место для установки высоковольтного преобразователя частоты просто.

В основе своего исполнения высоковольтный привод представляет ряд шкафов с оборудованием, как правило, это:

  • шкаф многообмоточного трансформатора;

  • шкаф формирования высокого регулируемого напряжения и тока, проще, шкаф ячеек;

  • шкаф управления, часто совмещенный со шкафом ячеек.

Очень частот необходимо дополнительно устанавливать шкаф реактора. Кроме этого в состав комплекса должны входить:

  • высоковольтные ячейки для подачи напряжения питания к преобразователю частоты от нескольких секций РУ;

  • высоковольтные ячейки для подключения нагрузок к выходу преобразователя частоты, их количество зависит от количества единичных электродвигателей, подключаемых для работы в режиме частотного регулирования;

  • шкаф управления с сенсорной графической панелью для объединения схем существующего технологического оборудования в единую систему, единый комплекс – АСУ ТП с приводом;

  • графическая сенсорная панель,устанавливаемая непосредственнонарабочемместеперсонала, осуществляющего эксплуатацию объекта.

Для примера, на рисунке, ниже приведена комплектация высоковольтного преобразователя частоты для управления электродвигателями с безударным переходом из работы в сети к преобразователю частоты и наоборот.

В верхней части шкафов установлены вентиляторы системы охлаждения общей производительностью до 16000м³/час, что тоже необходимо учитывать при установке ВПЧ.

Кроме того, необходимо учитывать подвод кабелей и тип исполнения, – одностороннее обслуживание или двухстороннее обслуживание.

Конструкция с вводом кабелей снизу требует обеспечения свободного пространства с учетом угла изгиба кабелей, а это, как правило, не менее 100мм.

Для двухстороннего обслуживания необходимо обеспечивать проходы не менее 600мм. Отдельные производители, для сокращения занимаемой площади, выполняют конструкции таким образом, что двери шкафов открываются на угол 180°, обеспечивая свободный проход.

 

Рис.1. Общий вид и габариты преобразователя частоты типоразмера от 630кВт до 1МВт.

Как видно, для установки ВПЧ размерами 5450х1290мм для исполнения:

  • с односторонним обслуживанием необходимо место 6000х1800мм, высотой не менее 2500мм;

  • с двухсторонним обслуживанием необходимо место 6000х2700мм (проход спереди 800мм, сзади 600мм при угле открытия дверей 180°) высотой не менее 2500мм.

УстановкадополнительныхвысоковольтныхячеекстрадиционнымигабаритамидляКСОтакжетребуетдополнительногоместа.

Рис.2. Общий вид и габариты ячейки КСО стандартного исполнения. Замена масляного выключателя на вакуумный по программе «Ретрофит».

Рис.3. Общий вид, габариты и схемы ячеек зарубежных производителей

стандартного исполнения.

 

КРУ серии «Вертикаль».

Т.о., при подаче напряжения питания к ВПЧ от 2х секций РУ под установку 2-х ячеек:

  • с размерами 1000х1530х2870 тре бу е т с я  ме с то  2000х 2430мм и высотой не менее 3м;

  • зарубежного производителя с размерами 375х840х1600мм тре бу е тс я ме с то

750х 920мм и высотой не менее 1700мм;

  • КРУ «Вертикаль» с размерами 455х885(1036)х1985мм тре бу е тс я  ме с то

910х 1685 (1836 )мм и высотой не менее 2085мм.

Аналогичным образом можно определить требуемое место для подключения нагрузок(электродвигателей) к выходу ВПЧ.

Так, к примеру,длясистемыпоочередногобезударногочастотногорегулирования6ти электродвигателей мощностью 630…1000кВт с подачей питания к ВПЧ от 2х секций 6кВ необходимо место длиной:

  • со стандартными ячейками 5450+2000х6000 = 13450мм и высотой 3м;

  • с ячейками зарубежных исполнителей 5450+750+2250=8450мм и высотой 2,5м;

  • с ячейками КРУ серии «Вертикаль» 5450+910+2730=9090мм и высотой 2,5м. Чтобы обеспечить комфортные условия работы ВПЧ и организовать взаимодействие его с существующими электрическими схемами управления используются еще 2е комплектующие единицы – ящик собственных нужд и шкаф питания контроля и управления.

Ящик собственных нужд необходим для управления инженерными системами: освещением, пожарной сигнализацией, вентиляцией и обогревом.

Рис.5. Общий вид ящика собственных нужд ЯСН. Справа внутри, вверху программируемый логический модуль.

Общие функции формирования питания с использованием АВР и ИБП, а также выполнение всех функций управления, сопряжения и взаимодействия с существующими электрическими схемами выполняются в шкафу питания контроля и управления с сенсорной графической панелью.

 

Рис.6. Общий вид шкафа питания контроля и управления ШПКУ. Внутри вверху, слева ПЛК Vipa300V, ниже, посредине, левее АВР ATys 6m 40А.

В подавляющем большинстве случаев реализовать это в существующих РУ или в выделяемых других местах не возможно.

Чтобы всетаки осуществить внедрение частотного регулирования, необходимо выполнить строительство нового РУ, или воспользоваться быстровозводимыми зданиями (12х4,5хNх2,3м, где N – этажность, определяемая количеством оборудования), или использовать мобильные здания автомобильного или железнодорожного габаритов.

Что такое мобильное здание автомобильного габарита?

Вседеловразмерах,которыепозволяютосуществитьперевозкутакихкомплексовдоместаихустановкиавтомобильнымтранспортом,какправило,это40ка футовые контейнера 12192х2438х2895мм.

Лучшевсегодляперевозкиподходят3-х осные полуприцепы типа ВЕСТТ930012 под автомобили МАЗ64229, КАМАЗ-64115.

Общие данные:

Масса груза для перевезки 26т, для скорости 80км/час 39,5т. Снаряженная масса 9т.

Полнаямасса 35т, для скорости 80км/час 48,5т. Распределение груза:

  • через приспособление для сцепки – 13т, для скорости 80км/час 17т;

  • черезшиныколес–22т,дляскорости80км/час 31,5т.

База 10,8м.

Дорожный просвет 465мм. Высота с грузом 4м.

Основныегабаритыприведенынарисункениже.

Рис.7. Общий вид полуприцепа для перевозки.

В передней части полуприцепа располагается дополнительный груз, входящий в комплект здания, как: тумбы под установку здания, подставки с лестницами и т.п.

Крепление здания к полуприцепу осуществляется посредством проволочных скруток и нижних фитингов. Дополнительный груз крепиться специальными канатами или через деревянные прокладки проволокой.

Железнодорожный вариант здания представляет собой мобильное здание с габаритами 11930х3150х3150мм, предназначенное для транспортировки железнодорожным транспортом до станции прибытия, не до места установки. Как видно из приведенных габаритов, здание выигрывает по ширине и высоте, но на 262мм короче. Кроме этого, ширина здания в случаях отсутствия подъездных железнодорожных путей к месту установки, может вызвать проблемы с его доставкой туда. В этом случае, необходимо будет составлять карту транспортировки груза, и согласовывать со службой государственной дорожной инспекции. Может возникнуть ситуация, что проезд невозможен.

Т.е., предпочтение вызывает вариант мобильного здания автомобильного габарита – МЗАГ.

Инженернотехническим персоналом компании Шикерин Ю.А., Шикериным А.А, под руководством Бельского А. В. в тесном взаимодействии с директорским корпусом компании Душиным Д. А., Позолотиным В. Л., Кучером Я. А., Ботез А. С. выполнен выбор ВПЧ, разработано ряд проектных

решений, определены отечественные предприятия изготовители для внедрения. В ходе работ выполнено ряд интересных нестандартных решений. Вариант МЗАГ реализован для установки ВПЧ с функцией безударного перехода от сети к ВПЧ и, наоборот, без остановки электродвигателя и перегрузки сети, с ячейкой подачи питания от 2х секций шин РУ6кВ, шкафом питания контроля и управления, ящиком собственных нужд и встроенными инженерными системами: вентиляции, обогрева, освещения, пожарной сигнализации.

Здание устанавливается на 8м металлических тумбах и фундаментных блоках по месту эксплуатации.

Подводкабелейсиловых6кВ,кабелейдискретныхсигналовикабелейинформационнойпромышленнойсетиосуществляетсяпоспециальнозапроектированнойиизготовленнойкабельнойконструкции.Общийвескабелейболее500кг.Высотакабельногосооружениявсвету4,6м,длина13,4м,высотакабельнойчасти0,8м.

Рис.8. Общий вид кабельного моста до монтажа кабелей.

Структураусловногообозначенияизделия:МЗУВОаyвхххххххххАААА.ММММ.201 Э3ххх.

МЗУВО–мобильноезданиедляустановкивысоковольтногооборудования;а–типнагрузки(а асинхронный или с синхронный двигатель);

у – переход на сеть (б – безударный переход на сеть, п – подхват на ходу; у – стандартное исполнение);

в – наличие/отсутствие векторного управления (в вектор, с – скаляр);

х – количество устанавливаемых преобразователей частоты (не более 2х в здании);

ххххх – мощность преобразователя частоты в кВт (250…5000);

х – количество питающих линий (вводы от секций РУ3/6/10кВ);

хх – количество устанавливаемых в здании ячеек подключения выхода ВПЧ к нагрузке (каждая ячейка для 2х нагрузок), не более 4х;

АААА.ММММ.201 Э3 – номер чертежа схемы электрической принципиальной в соответствие архива проектной организации согласно ГОСТ;

ххх – заводской номер изделия.

Отсюдаследует,чтовмобильномзданииможетустанавливатьсянеболее2х ВПЧ для синхронного или асинхронного двигателя с векторным или

скалярным управлением, реализующие безударный переход на сеть и обратно или без такового, ячейка подачи питания к ВПЧ от 2х секций РУ-3/6/10кВ и 4-е ячейки для коммутации 8ми электродвигателей к выходу ВПЧ.

Кроме этого, устанавливаются ящик собственных нужд и шкаф управления.

Общие данные МЗУВО.

Длина, мм -12192. Ширина, мм – 2500. Высота, мм – 3100.

Общая площадь, м² 29,72. Строительный объем, м³ 86,04.

Снежная нагрузка,не менее, кН/м² (кг/м)² 1,5 (150). Ветровая нагрузка, не менее, м/сек (кг/м)² 5 (120). Сейсмостойкость, не менее, бал – 8.

Степень защиты, IP, не хуже – 54.

Огнетойкость, СНиП 21-01-97, табл.4, степень – V. Внешняя обшивка, тип, толщина, мм – профлист, 2. Тепловая изоляция, тип, толщина, мм – сендвичпанель, 50. Срок эксплуатации, не мене, лет – 25.

Фитингидлякрепленияистроповки,шт–4+4(внизуивверху).Массабезоборудования,неменее,т–10.

Масса с оборудования, не более, т – 24.

НижеприведеныэтапысозданияМЗУВОвфотографиях.

 

Рис.9. Этапы изготовления. Вверху общий вид каркаса, слева сборка ворот.

Посредине–сборкавентиляционнойкамеры.Внизу,обшивкастенпанелями.Справа,внизу,дополнительноеоборудование: подставка с лестницами, тумба для установки здания.

Рис.10. Общий вид МЗУВО со стороны входа в помещение. Слева, двойные ворота для погрузки/выгрузки оборудования. Посредине двери для входа обслуживающего персонала. Справа, жалюзийная решетка венткамеры.

Рис.8. Общий вид МЗУВО с задней стороны. Верху и внизу фитинги для такелажных работ и крепления.

Рис.11. Общий вид здания сбоку. Слева, дверь входа в венткамеру и жалюзийная решетка. Справа, внизу отверстия для ввода кабелей.

Рис.12. Общий вид здания готового к монтажу оборудования.

 

Рис.13. Перемещение здания в зону монтажа оборудования.

Рис.14. В зоне для установки оборудования.

 

Рис.15. Вид внутри здания с установленными шкафами ВПЧ. Справа вид на вентиляционную камеру.

 

Рис.16. Шкаф ввода 6кВ. Индивидуальное проектное решение, позволяющее сэкономит площади. Справа, вид на закрытые шторки шин 6кВ.

 

Рис.17. Общий вид на установленные ящик собственных нужд, шкаф питания контроля и управления. Справа шкаф трансформатора ВПЧ с реле контроля температуры, в глубине, справа – шкаф ввода 6кВ.

 

Рис.18. Общий вид с открытыми воротами на самый тяжелый шкаф, шкаф многообмоточного трансформатора ВПЧ и справа вид на шкаф реактора с открытой дверью для обслуживающего персонала.