淺談3kV高壓變頻器應用環境及可行性

李明 王亞洲

摘要：國內許多煤礦機電設備不僅浪費大量電能，而且還采用了反向調速方式，縮短了機電設備的使用壽命。3kv高壓變頻器在相關方面的應用，不僅可以極大地優化設備的性能，而且可以提高煤礦產量，降低能耗。本文就3kv高壓變頻器的相關可以運用的環境進行了系統分析。

關鍵詞：3kv;高壓變頻器;應用環境

近年來，電力電子技術和計算機控制技術飛速發展，并且出現了一些新設備來改善原始系統中的缺陷。我們通常稱之為高壓變頻器，其輸入電源電壓通常高于3kV，這是一種大功率變頻器。就目前的國內市場而言，電壓范圍為3kV至10kV，并且也有高-低-高，低-高和高-高這幾種類型。對于傳統的高壓變頻器，主要包括晶閘管整流器，硅變頻器等結構，存在很多弊端，產生的諧波會影響電網和電動機的正常使用。

1 ?3kV變頻器的應用

1.1 ?3kV高壓變頻器的應用安全性分析

3kv高壓變頻器是基于變頻器的調整原理。諸如啟動時的低頻，低速和低電流以及在運行期間相對穩定的優點實現了“軟啟動”的目標。該目標的實現有效地防止了在先前的工頻啟動過程中大電流轉矩對電機，電纜和開關的影響，從而在某種程度上有效地延長了設備的使用壽命。高壓變頻器受產品使用環境，運行參數設置和運行條件等因素的影響，在使用過程中經常會引起一些錯誤，這些錯誤降低了變頻器的使用效率，并進一步影響了操作安全性。例如，在將高壓變頻器被應用于鋼廠的過程中，會發生數次跳閘，從而導致軋機以高速度折斷鋼帶并堆放鋼，從而迫使酸洗廠停工。這不僅對公司的安全生產產生負面影響，而且對公司的經濟也有很大的影響。

1.2 用于改善環境的建筑空間的限制

首先是建筑空間的限制，高壓變頻器對空間的位置有限制。為了減少高壓變頻器的基礎設施投資，提高轉換效率，優化高壓變頻器的工作環境，一般3kV變頻器和其他高壓變頻器采用轉換方式，由于相關篇幅的限制，以后再進行附加工程是很難操作的。其次，由于技術接口的不對稱性，現有的3kV變頻器中存在許多備用技術。隨著技術的不斷發展，與當前的技術接口存在一定的不兼容，這阻礙了3kV變頻器工作環境的改善。

1.3 各種環境因素導致高壓變頻器事故

中國國家電網的建設非常完整。許多高能耗企業必須單獨使用高壓變頻器，其中3kV高壓變頻器主要用于沿海鋼廠。工作環境惡劣，無法保證變頻器處于正常運轉的狀態。 3kV變頻器的應用環境是恒定的，沿海鋼廠使用的3kV變頻器，它的應用環境是沿海地區晝夜溫差大，粉塵多，腐蝕性強，濕度高，鹽分高，對于鋼廠3kV變頻器來說處于極其惡劣的環境下。影響設備的工作穩定。據有關調查顯示，重工業企業由于變頻器事故而停電，經濟損失繼續加劇，嚴重影響企業的正常生產。我國對高壓變頻器的特殊環境應用和現場應用環境進行了大量的研究，目前的運行環境是需要解決的重要問題。

1.4 高壓變頻器對運行環境適應狀態

使高壓變頻器適應運行環境，高壓變頻器在運行期間會消耗能量，該能量會通過熱量散發。應用環境的差異會對能量損失產生一定的影響。通常會發生3-4%的熱損失。3kV變頻器大多是水冷式變頻器。由于部件產生靜電，變頻器周圍空氣中的灰塵和氧化鐵粉會吸附在變頻器表面上，從而使變頻器環境惡化。當前，導致3kV變頻器運行不穩定的原因主要是由于工作環境的變化導致電路板的電阻和電容減小，并且母線之間的絕緣性降低，從而引起火災。由于變壓器工作環境的多樣性，變頻器的生產和制造很普遍。它與特殊的工作環境無關，在嚴重的情況下可能會導致故障。

2 高壓變頻器應用環境

2.1 采煤機中高壓變頻器的應用

將高電壓變頻器應用于采煤機。高電壓變頻器通常用于采煤機中，在進行煤礦開采時，通常會受到特殊操作技術和煤礦開采條件的限制，這常常影響煤礦開采的正常發展。這就要求煤礦公司在短期內妥善處理煤礦場址與環境狀況之間的關系，以確保穩定高效的運行。短期內安裝高壓變頻器將提供理想的操作結果。在可操作性方面，短期比長期更簡單，更靈活。這促進了變頻器的升級和優化，實現了變頻器的采礦優勢的擴展，并顯著增加了煤礦開采量。另外，在短期內安裝高壓變頻器可以解決能源浪費的問題。例如，為了避免在操作過程中偶然出現脈石，采煤機經常使用功率大于其實際操作功率的電動機，為了實現操作，經常將負荷增加40%至50%，因此許多采煤作業浪費了。通過對能量高壓變頻器進行剪切優化，即改變高壓變頻器的結構和功能，實現了電機的節能效果。

2.2 高壓變頻器在礦井提升機上的應用

礦井提升機的主要功能是加強地下與地面之間的連接，因此礦井提升機的靈敏度更高。但是，如果缺乏定期維護或更換，只在煤礦現場長期使用，會大大降低設備的靈敏度。另外，在使用提升機時，必須進行速度調節以避免發生安全事故。

考慮到這一點，可以將高壓變頻器安裝在礦井提升機上，并且可以結合變頻器的調速技術來優化和改造提升機控制系統，從而有效地控制提升機的運行速度。調整速度時，可以調整發動機速度或啟動發動機以滿足礦井提升機的負載要求。結合變頻器的有效控制，提升機在運行過程中特別穩定，安全，平穩，制動操作和信號處理特別快，極大地提高了整機的性能和靈敏度。另外，傳統的煤礦提升機的速度控制方法是采用繞制電動機串聯電阻的方法。使用時，轉子電路的串聯電阻會浪費能量和資源。高壓變頻器的重要特征是節省能源。結構和功能的轉變可以大大提高提升機的節能效果，避免浪費電力資源。

2.3 高壓變頻器在煤礦通風機上的應用

通風機作為煤礦開采中的重要機電設備，對采礦環境的安全至關重要。在煤礦現場，重要的是要確保通風機全天候處于不間斷的通風狀態。然而，在煤礦公司的實際采礦環境中，難以確保在所有天氣條件下的順暢通風操作。為了節省生產成本，某些煤礦僅在采礦過程中打開通風機，而在采礦條件結束時關閉通風機。

這樣對礦井的通風條件造成不利影響，難以達到理想的通風效果，從而威脅到煤礦工人的生命安全和開采安全，不利于煤礦生產的順利發展。作為煤礦企業，生產成本管理是一個非常重要的方面，為實現這一目標，煤礦企業不僅可以降低通風設備的能耗，還可以通過在通風設備中安裝高壓變頻器來降低通風設備的影響。電網的侵犯大大延長了機電設備的使用壽命，在通風機上安裝高壓變頻器可以消除煤礦安全隱患，大大提高了煤礦安全系數。

3 可行性應用分析

基于3kV變頻器模塊化結構的成功開發提高了系統的適應性。隨著模塊化變頻器的出現，我們解決了使用變頻器損壞后難以修復的問題。當前，高壓變頻器通常是單獨運輸的，在現場放置之后進行設備組裝和布線調試。這與通過多個獨立部門進行生產，實施和過程控制期間的設備組裝測試以及通過質量檢查部門進行的最終檢查和交付過程控制不一致。

結語：

總之，在中國積極倡導節能減排的現狀下，相關企業在生產經營過程中應特別注意節能減排。其中，注意高壓變頻器在相關領域設備中的合理選擇和應用。它不僅可以實現機電設備的靈敏度提高，大大降低了能耗，而且使機電設備工作更穩定，延長了使用壽命。

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