Высоковольтные электрические машины и жоектроаппараиы свыше 15 до 25 кв

Стоит ли приобретать высоковольтный привод?

1 января 2011

Преобразователь частоты, используя питающее трехфазное напряжение 380 В или 690 В переменного тока частотой 50 Гц, на выходе формирует переменное трехфазное напряжение с задаваемой пользователем частотой. Развитые управляющие схемы современных преобразователей частоты позволяют строить энергоэффективные алгоритмы управления технологическим процессом. Например, работая по сигналу обратной связи от датчика, частотный преобразователь, в зависимости от состояния технологического процесса, понижает частоту вращения ротора электродвигателя насоса, вентилятора или компрессора, что приводит к сокращению потребления электроэнергии. Отсутствие больших токов при пуске электродвигателей также позволяет существенно экономить электроэнергию и рассчитывать питающие подстанции без большого запаса по мощности. Также преобразователь частоты увеличивает срок службы электродвигателя и самого механизма за счет плавного пуска, исключающего ударные нагрузки на механические элементы (подшипники, крыльчатки, валы и так далее).

Однако существует достаточное количество электродвигателей мощностью свыше 3 МВт на высокое напряжение, которые, по условиям технологического процесса, тоже нуждаются в регулировании скорости. Стандартным решением данной задачи является установка высоковольтного частотного преобразователя. Это единственный способ регулирования скорости вращения двигателя мощностью свыше 3 МВт

Для приводов с меньшей номинальной мощностью существует несколько схем, позволяющих регулировать частоту двигателя без использования дорогостоящего высоковольтного преобразователя.

Рис. 1. Однорансформаторная схема

Одной из них является, так называемая, “двухтрансформаторная схема” (рис.2). Принцип работы схемы заключается в следующем: преобразователь частоты, рассчитанный на напряжение 690 В, подключается к сети 6 или 10 кВ через понижающий трансформатор (Т1). Выходное напряжение с соответственно изменяемой частотой подводится к двигателю через повышающий трансформатор (Т2). На выходе системы получаем напряжение 6 или 10 кВ с изменяемой частотой переменного тока. Данное техническое решение полностью снимает вопрос регулирования частоты электроприводов большой мощности, однако имеет существенные недостатки. Так, наличие двух силовых трансформаторов увеличивает габариты системы, а использование дополнительного оборудования (например, синус-фильтров, дросселей и др.) значительно поднимает стоимость системы, усложняет монтаж и эксплуатацию. К тому же диапазон регулирования выходной частоты ограничен допустимыми рабочими частотами повышающего трансформатора.

Интенсивные темпы технического прогресса в конце прошлого века позволили создавать асинхронные электродвигатели мощностью до 3МВт на 690 В. В том числе и отечественные производители готовы предложить двигатели большой мощности, что дает возможность реализовать, так называемую, “однотрансформаторную схему“ (рис.1). Основное отличие заключается в замене высоковольтного электродвигателя на низковольтный.

Предлагаемое решение, при поставке с российским электродвигателем, является оптимальным по цене и обладает существенными преимуществами по сравнению с “двухтрансформаторной” схемой. В частности, отсутствие второго трансформатора и синус-фильтров позволяет существенно уменьшить габариты. При необходимости все оборудование может быть изготовлено в шкафном исполнении IP23 или IP54. В этом случае частотный преобразователь и трансформатор поставляется в виде единого шкафа, аналогично высоковольтным преобразователям. Немаловажным плюсом является использование серийного оборудования в составе системы, что значительно сокращает срок поставки. Следует также отметить, что заказчик получает новый двигатель с полным моторесурсом.

Рис. 2. Двухтрансформаторная схема

Корректная и эффективная работа вышеприведенных схем напрямую зависит от грамотного выбора частотного преобразователя. Преобразователи частоты больших мощностей строятся на базе параллельно подключенных силовых модулей. Каждый модуль при этом является, по сути, отдельным преобразователем частоты с объединением по звену постоянного тока. Данная технология значительно снижает надежность системы, так как при выходе из строя хотя бы одного модуля весь преобразователь требует ремонта. Принципиально новая схема, реализованная шведской компанией Emotron в серии преобразователей частоты FDU 2.0 (насосное и вентиляторное применение) и VFX 2.0 (универсальное применение по технологии прямого управления моментом), позволяет осуществить управление асинхронным электродвигателем мощностью до 3000 кВт. Данные преобразователи имеют очень компактную модульную конструкцию. Каждый модуль включает в себя выпрямительный и инверторный блоки, дроссель постоянного тока, быстродействующие предохранители и систему управления. Принципиальное отличие данной технологии состоит в том, что модули не объединены между собой по звену постоянного тока. Это позволяет обеспечить непревзойденную надежность системы: при выходе из строя одного или нескольких модулей преобразователь частоты способен продолжать работу с потерей мощности. Выходные дроссели при необходимости могут быть установлены на каждый модуль, т.е. их номинальные значения не будут превышать 200А, что делает решение гораздо компактнее и дешевле. Отдельно стоит отметить, что неизменно высокое шведское качество подкреплено рядом технологических и функциональных преимуществ: встроенный полууправляемый выпрямитель (запатентованная технология HCB), фильтр ЭМС, дроссель в цепи постоянного тока, русифицированное меню в единицах процесса (бар, кг/м2 или др.), уникальный электронный мониторинг нагрузки позволяет отследить перегрузку (заклинивание ротора, работа на закрытую задвижку, засоренный фильтр или др.) и недогрузку (сухой ход, обрыв муфты и др.) во всем диапазоне скоростей (патент ЕР05109356) и многое другое.

Серьезная проблема на российских предприятиях, в том числе на РТС и водоканалах – частые провалы напряжения питающей сети. Не стоит объяснять, что каждый такой случай наносит серьезный финансовый урон. При правильном подборе преобразователя частоты фирмы Emotron можно гарантировать бесперебойную работу исполнительного механизма при падении напряжения до 60% от номинального. На высокоинерционных нагрузках, например, вентиляторах или дымососах, за счет функции «Преодоление провалов напряжения», можно добиться бесперебойной работы даже при значительных провалах питающего напряжения, вплоть до пропадания в течение нескольких секунд.

Чтобы определить, каким путем добиться нужных результатов в энергосбережении на Вашем предприятии, обратите внимание на уже реализованные проекты как в мире, так и в России. Компания Emotron осуществила множество комплектных поставок. Так, одной из самых крупных является поставка четырех преобразователей частоты мощностью 2 МВт с заменой электродвигателей на низковольтные для приводов вентиляторов и дымососов на электростанцию в г. Линген, Германия. Компания АДЛ реализовала комплексный проект модернизации оборудования с установкой электродвигателя на 690 В и преобразователя Emotron на ТЭЦ №3 в г. Тверь.

Источник

Вопросы и ответы по тех. присоединению

Какие документы должен иметь владелец присоединяемого участка (физическое лицо), при максимальной мощности до 15 кВт по одному источнику питания?

1. Заявка на технологическое присоединение;

2. План расположения энергопринимающих устройств, которые необходимо присоединить к электрическим сетям сетевой организации (выкопировка в масштабе, позволяющем определить расстояние от границ земельного участка заявителя до объектов электросетевого хозяйства);

3. Копия документа, подтверждающего право собственности или иное предусмотренное законом основание на объект капитального строительства и (или) земельный участок, на котором расположены (будут располагаться) объекты заявителя, либо право собственности или иное предусмотренное законом основание на энергопринимающие устройства;

4. Доверенность или иные документы, подтверждающие полномочия представителя заявителя, подающего и получающего документы, в случае если заявка подается в сетевую организацию представителем заявителя;

5. Копия документа, указанного в заявке, удостоверяющего личность заявителя.

По какому тарифу рассчитывается технологическое присоединение физических лиц?

Если физическим лицом подана заявка на технологическое присоединение до 15 кВт по уровню напряжения 0,4 кВ и подключение производится по одному источнику питания, то при расстоянии до сетей 0,4 кВ не более 300 м в городской черте или не более 500 метров в сельской местности должен применяться тариф 550 рублей на каждого заявителя. При этом расстояние измеряется от границ участков заявителя до ближайшего объекта сетей 0,4 кВ (опора линий электропередачи, кабельная линия, распределительное устройство, подстанция) по прямой, а не по трассе строящейся линии. Даже если сетевой организации необходимо будет строить новые сети (для недопущения снижения качества напряжения у остальных потребителей) на размер платы это не влияет.

С действующими тарифами на технологическое присоединение к сетям МП «Горэлектросеть» можно ознакомиться здесь.

Какие работы включены в стоимость подключения?

Для потребителей с максимальной запрашиваемой мощностью менее 1300 кВт стоимость технологического подключения не зависит от объема работ, выполняемых сетевой организацией, а зависит от величины максимальной мощности и тарифной группы для муниципального образования.

Объем работ, выполняемых сторонами договора на технологическое присоединение, определяется в каждом конкретном случае индивидуально и указывается в технических условиях (приложение к договору об осуществлении технологического подключения).

Как физически будет выглядеть точка подключения на конкретном земельном участке?

До границ участка будет доведена линия 0,4 кВ. Точка присоединения будет расположена на опоре. Там же на опоре будет размещен щит учета.

Какие предварительные работы должен выполнить владелец подключаемого объекта и какое иметь необходимое эл. оборудование?

Автомат какой максимальной мощности я могу поставить в ВРУ до прибора учёта при 0,4 кВ?

Если участок большой, а электричество проведено к краю участка, есть ли какие-то нормы и ограничения на то, как я подведу линию к потребителю? Обязательно ли ставить опоры или можно проложить подземную кабельную линию?

К какой линии я имею право подключиться?

Согласно п.8 «Правил технологического присоединения. » для заключения договора заявитель направляет заявку в сетевую организацию, объекты электросетевого хозяйства которой расположены на наименьшем расстоянии от границ участка заявителя. Если на расстоянии менее 300 метров от границ участка заявителя находятся объекты электросетевого хозяйства нескольких сетевых организаций, заявитель вправе направить заявку в любую из них. Эти положения не распространяются на заявителей, имеющих намерение осуществить технологическое присоединение энергопринимающих устройств по индивидуальному проекту.

Заявитель вправе направить запрос в органы местного самоуправления, на территории которого расположены соответствующие объекты электросетевого хозяйства, с указанием расположения объектов электросетевого хозяйства, принадлежность которых необходимо определить, а орган местного самоуправления обязан представить заявителю в течение 15 дней информацию о принадлежности указанных в запросе объектов электросетевого хозяйства.

Какая разница между 380 и 220 вольт? На какие потребительские характеристики они влияют? Есть ли разница в цене подключения и пользования? Какими критериями надо руководствоваться для выбора напряжения?

Сеть 380 вольт используется обычно для подключения энергоемких электроустановок (таких как водогрейные котлы) или электродвигателей. Для обычных бытовых нужд применяется сеть 220 В.

В соответствии с действующими правилами технологического присоединения, если Вы подключаете электроустановку с максимальной мощностью до 15 кВт включительно, Вы платите за присоединение 550 руб. вне зависимости от того, какой уровень напряжения Вам нужен 380 или 220 В. Данное правило действует, если граница Вашего земельного участка находится не далее 500 м от сетей электросетевой компании в сельской местности и 300 м в городской черте.

Что такое «максимальная мощность»? Как она рассчитывается?

В случае с бытовыми потребителями (жилые дома физических лиц) максимальная мощность электроустановок каждого потребителя рассчитывается как алгебраическая сумма номинальных мощностей по паспортам всех электроприемников, (электроводонагреватели, освещение, бытовые электроприборы и т.д.) умноженная на коэффициент спроса электрической мощности. Другими словами, это мощность, которую Вы будете потреблять, если включите все, что хотите включить в сеть. Для физических лиц она не должна превышать 15 кВт.

Обычно она меньше, чем сумма мощностей всех электроприемников в квартире (доме), т.к. редко кто одновременно включает свет во всем доме, все телевизоры, теплые полы, плиту, духовку, чайник, микроволновку и в это время пылесосит. Вполне реальна ситуация, когда имея в доме электроприборов на 25-30 кВт, потребитель постоянно одномоментно потребляет не более 5-7 кВт. Согласно типовым суточным графикам нагрузки электроустановок бытовых потребителей, максимальная мощность не является величиной, характеризующей среднюю постоянную нагрузку бытового потребителя. Это величина кратковременного максимума нагрузки, имеющего место в часы утреннего и вечернего максимумов. Большую же часть времени потребителем одномоментно востребована мощность, которая в разы ниже максимальной.

Что будет, если владельцы соседних участков одновременно подадут заявки на подключение электричества? Будет разработан какой-то совместный план подключения?

Одновременная подача заявок на технологическое присоединение является наиболее предпочтительным вариантом, т.к. сетевая компания получит возможность разработать оптимальное техническое решение, учитывающее интересы всех сторон.

Могу ли я как владелец нескольких участков в одном месте подать заявки на присоединение к каждому участку по 15 КВт (получится свыше 100 кВт в одни руки)?

Можете. Никакого ограничения по количеству заявок «в одни руки» нет.

Являются ли садоводческие, огороднические и дачные товарищества сетевыми организациями, если они владеют объектами электросетевого хозяйства по которым происходит переток э/э членам СНТ?

Таким образом, юридическое или физическое лицо, имея во владении участок электрической сети не может автоматически стать сетевой организацией. Для этого необходимо еще иметь право на осуществление такого вида деятельности, как оказание услуг по передаче электрической энергии и соответствующий тариф на передачу электрической энергии, установленный РЭК.

Садоводческие, огороднические и дачные товарищества вообще не могут быть сетевой организацией по определению, т.к. это некоммерческие организации с другими целями и видами деятельности. Поскольку СНТ не являются сетевыми организациями, поэтому они могут отказывать в технологическом присоединении прочих объектов к своим сетям.

Если я являюсь собственником сети, обязан ли я подключать своих соседей? Могут ли кого-нибудь подключить к моей сети без моего ведома?

Если Вы не являетесь сетевой организацией, обязать подключить соседей Вас никто не может. Без согласия собственника линии к ней никто подключаться не имеет права. Такое согласие оформляется соглашением между МП «Горэлектросеть» и собственником. Отношения с иными лицами (соседями) обязана урегулировать сетевая организация: построить линию до границ участка заявителя и произвести технологическое подключение.

Какие ограничения существуют в охранных зонах ЛЭП?

Охранные зоны электрических сетей устанавливаются Правилами охраны электрических сетей напряжением свыше 1000 вольт: вдоль воздушных линий электропередачи в виде земельного участка и воздушного пространства, ограниченных вертикальными плоскостями, отстоящими по обе стороны линии от крайних проводов при не-отклоненном их положении на расстоянии, м:

Для линий напряжением, кВ:

Использование территорий, находящихся в зоне ЛЭП, регулируется Правилами установления охранных зон объектов электросетевого хозяйства и особых условий использования земельных участков, расположенных в границах таких зон (Постановление Правительства РФ « О порядке установления охранных зон объектов электросетевого хозяйства и особых условий использования земельных участков, расположенных в границах таких зон» от 24.02.2009г. № 160). Вот выдержки из этих правил:

Ограничения (обременения) в обязательном порядке указываются в документах, удостоверяющих права собственников, владельцев или пользователей земельных участков (свидетельства, кадастровые паспорта).

Ограничения прав касаются возможности (точнее, невозможности) ведения капитального строительства объектов с длительным или постоянным пребыванием человека (домов, коттеджей, производственных и непроизводственных зданий и сооружений) в охранной зоне ЛЭП. Для проведения необходимых уточнений при застройке участков с обременениями ЛЭП необходимо обратиться в администрацию, в отдел по архитектуре.

В охранной зоне ЛЭП (ВЛ) запрещается:

Проведение необходимых мероприятий в охранной зоне ЛЭП может выполняться только при получении письменного разрешения на производство работ от предприятия (организации), в ведении которых находятся эти сети.

Нарушение требований « Правил охраны электрических сетей напряжение свыше 1000 В», если оно вызвало перерыв в обеспечении электроэнергией, может повлечь административную ответственность:

При этом установление охранных зон не влечёт запрета на совершение сделок с земельными участками, расположенными в этих охранных зонах.

Чем необходимо руководствоваться при проектировании и строительстве сетей 0,4 кВ?

Если Вы собираетесь присоединяться к электрическим сетям и намереваетесь строить сеть 0,4 кВ, (в пределах и за пределами земельного участка) ознакомьтесь, пожалуйста, с основными требованиями «Положения о технической политике МП «Горэлектросеть» в распределительном сетевом комплексе». В частности, при построении Схем напряжением 0,4 кВ необходимо учитывать следующие основные требования:

Дополнительно при выборе земельных участков для строительства просим обращать внимание на существующую и перспективную загрузку центров питания, (ПС 110-35 кВ), т.к. необходимость реконструкции такого центра питания может стать существенным «тормозом» для подключения новых участков и набора электрической нагрузки. Информация о загрузке центров питания представлена здесь.

Является ли сельскохозяйственное назначение земли препятствием к подключению электричества?

Технологически присоединенный объект к электросетям, как физическое лицо, начал в дальнейшем осуществлять предпринимательскую деятельность. Нужно ли подавать заявку на новое тех. присоединение объекта?

Подавать заявку нужно, т.к. изменился вид деятельности (см. п. 2 Правил ТП).

Договор на тех. присоединение мне прислали 2 месяца назад. В договоре написано, что я должен его подписать и отправить в течение месяца. Сейчас уже поздно?

Согласно п. 15 «Правил технологического присоединения. » «В случае ненаправления заявителем подписанного проекта договора либо мотивированного отказа от его подписания, но не ранее чем через 60 дней со дня получения заявителем подписанного сетевой организацией проекта договора и технических условий, поданная этим заявителем заявка аннулируется». Поэтому Ваша заявка, скорее всего, уже аннулирована. Теперь необходимо будет подавать новую заявку.

Если мой объект невозможно присоединить к сетям по льготному тарифу (550 рублей), то сколько будет стоить один киловатт присоединяемой мощности?

1. Фиксированный тариф за выдачу ТУ

2. Стоимость строительства ЛЭП 10-6 кВ

3. Cтоимость строительства ТП

4. Стоимость строительства ЛЭП 0,4 кВ

В данной ситуации необходима разработка ТУ по конкретной заявке. Размер платы за технологическое присоединение высчитывается на основе постановлений региональных тарифных органов, разработанных на основе методики, утвержденной Приказом ФСТ России от 11.09.2012 № 209-э/1.

Источник

Цены и сроки окупаемости высоковольтных частотно-регулируемых электроприводов тягодутьевых машин (дымососов и вентиляторов)

Иванцов В.В., к.т.н., доцент, заместитель генерального директора ЗАО «ЭРАСИБ»

Важным экономическим показателем тягодутьевых машин (дымососов и вентиляторов) является их эксплуатационная экономичность, которая зависит от способа и глубины регулирования производительности. Простейшим и наиболее часто используемым способом регулирования производительности тягодутьевых машин (ТДМ) является шиберное регулирование при постоянной скорости вала приводного электродвигателя ТДМ. Однако, несмотря на простоту и минимальные капитальные затраты, шиберное регулирование сопровождается существенным снижением эксплуатационного КПД, которое выражается в значительных непроизводительных затратах электроэнергии, потребляемой ТДМ. Более экономичным способом регулирования производительности ТДМ является плавное изменение оборотов приводного вала ТДМ при полностью открытом шибере. Однако такой способ регулирования производительности требует применения дорогостоящих устройств регулирования скорости приводных электродвигателей ТДМ, что существенно увеличивает первоначальные капитальные затраты. Для повышения экономической эффективности регулирования производительности ТДМ за счет регулирования оборотов вала приводного электродвигателя и снижения сроков окупаемости капитальных затрат весьма актуальным является поиск технических решений, позволяющих существенно снизить стоимость электропривода ТДМ. Ниже приведен сравнительный анализ трех вариантов построения электропривода для регулирования скорости ТДМ с приводными высоковольтными электродвигателями с точки зрения минимизации первоначальной стоимости оборудования, снижения капитальных затрат и сроков их окупаемости. Для оценки стоимостных показателей электроприводов использованы данные о стоимости электродвигателей концерна РУСЭЛПРОМ, а также информация о стоимости преобразователей частоты производства ЗАО «ЭРАСИБ».

Мощные тягодутьевые машины (дымососы и вентиляторы с производительностью более 130000 м³/час) в подавляющем большинстве оснащаются высоковольтными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором (АД КЗ), например, типа ДАЗО. Достаточно большой класс ТДМ оснащается электродвигателями мощностью от 315 до 1000 кВт с номинальным напряжением статора 6 кВ. Для регулирования оборотов вала таких электродвигателей с нагрузкой в виде ТДМ в настоящее время традиционно используются два вида преобразователей частоты, которые устанавливаются между питающей сетью 50 Гц 6 кВ и статором электродвигателя.

1. Первым рассмотрим преобразователь частоты (ПЧ) с входным многообмоточным согласующим трансформатором и выходным многоуровневым транзисторным инвертором. Многоуровневый транзисторный инвертор содержит в каждой выходной фазе несколько транзисторно-диодных ячеек (Н-мостов), которые соединены последовательно для получения номинального напряжения 6 кВ. Количество ячеек в выходной фазе зависит от величины формируемого одной ячейкой напряжения и, в зависимости от допустимого напряжения используемых транзисторов, изменяется от двух до пяти. Каждая ячейка получает питание от изолированной трехфазной обмотки входного трансформатора и формирует часть выходного напряжение за счет синусоидальной широтно-импульсной модуляции. За счет фазового сдвига высокочастотных модулированных сигналов отдельных ячеек и суммирования их напряжений преобразователь частоты формирует напряжение, близкое по форме к синусоидальному. Назовем такой преобразователь частоты ПЧ В (ПЧ высокое напряжение). ЗАО «ЭРАСИБ» производит такие преобразователи частоты под маркой «ЭРАТОН-В». Однолинейные структурные схемы преобразователя ПЧ В типа «ЭРАТОН-В» с двумя Н-мостами в каждой фазе показаны на рис. 1.

Рис. 1. Однолинейные структурные схемы преобразователя «ЭРАТОН-В»

2. Вторым традиционным видом является преобразователь частоты с входным трансформатором, понижающим напряжение с 6 кВ до 0,4 кВ или 0,69 кВ, промежуточным транзисторным преобразователем частоты низкого напряжения и выходным трансформатором, повышающим напряжение в номинальном режиме до 6 кВ. Низковольтный преобразователь частоты имеет относительно простую структуру, строится на базе трехфазных транзисторно-диодных мостов и формирует выходное напряжение за счет синусоидальной широтно-импульсной модуляции. Выходное напряжение преобразователя частоты имеет сложный гармонический состав со значительной долей высокочастотных составляющих, поэтому между выходом низковольтного преобразователя частоты и выходным повышающим трансформатором обязательно устанавливается силовой «синусный» LC-фильтр, который устраняет высокочастотные пульсации напряжения на входе повышающего трансформатора. Назовем такой преобразователь частоты ПЧ ВНВ (ПЧ высокое-низкое-высокое напряжение). ЗАО «ЭРАСИБ» производит такие преобразователи под маркой «ЭРАТОН-ВНВ» на базе низковольтных преобразователей частоты типа «ЭРАТОН-М5» и согласующих трансформаторов масляного или «сухого» типа. Однолинейные структурные схемы преобразователя частоты типа «ЭРАТОН-ВНВ» показаны на рис. 2.

Рис. 2. Однолинейные структурные схемы преобразователя типа «ЭРАТОН-ВНВ»

Сопоставляя между собой два вида преобразователей частоты (ПЧ В и ПЧ ВНВ) можно выделить следующие особенности и отличия, влияющие на экономические показатели и стоимость ПЧ:

1. При наличии нескольких последовательных ячеек в каждой фазе преобразователя ПЧ В каждая отдельная ячейка формирует относительно небольшую часть выходного напряжения и пропускает через себя относительно небольшой ток, равный току фазы высоковольтного электродвигателя. Это позволяет использовать при построении ПЧ относительно недорогие транзисторно-диодные модули. В преобразователе ПЧ ВНВ также можно использовать модули с небольшим допустимым напряжением, но на значительно больший ток, поскольку преобразователь в звене низкого напряжения пропускает через себя полную мощность нагрузки при существенно меньшем напряжении и большем токе. Стоимость транзисторно-диодных модулей в существенно большей степени зависит от допустимого напряжения, чем от величины тока. Поэтому стоимость комплектации одной ячейки высоковольтного ПЧ В может быть близка к стоимости всего преобразователя частоты ПЧ ВНВ, выполненного на транзисторах того же класса. Поскольку для формирования высокого напряжения 6 кВ в преобразователе ПЧ В нужно соединить несколько ячеек последовательно, стоимость полупроводниковых комплектующих ПЧ В может значительно превысить стоимость полупроводниковых комплектующих ПЧ ВНВ. С ростом мощности ПЧ ВНВ приходится соединять ячейки параллельно и разница в стоимости ПЧ В и ПЧ ВНВ уменьшается.

2. В преобразователе частоты ПЧ В используется только входные многообмоточные трансформаторы на полную мощность преобразователя частоты. Такие трансформаторы имеют повышенную стоимость и не могут быть заменены на обычные серийные трансформаторы. В преобразователе ПЧ ВНВ используется два трансформатора на входе и выходе ПЧ на полную мощность электродвигателя, но эти трансформаторы, как правило, простые, серийные трехфазные трансформаторы с относительно небольшой стоимостью.

Отмеченные выше отличия двух типов преобразователей частоты приводят к существенной разнице их стоимости, которая примерно в два раза меньше у двухтрансформаторного преобразователя частоты типа ПЧ ВНВ по сравнению с преобразователем ПЧ В той же мощности.

В качестве третьего варианта электропривода, позволяющего регулировать производительность ТДМ с минимальными затратами, целесообразно рассмотреть частотно-регулируемый электропривод с высоковольтным асинхронным электродвигателем с фазным ротором (АД ФР) и преобразователем частоты в роторе электродвигателя. ЗАО «ЭРАСИБ» производит такие преобразователи частоты под маркой «ЭРАТОН-ФР».

При построении регулируемого электропривода с двигателем с фазным ротором статор электродвигателя АД ФР подключается непосредственно к высоковольтной сети 50 Гц 6 кВ, а преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» устанавливается между цепью ротора АД ФР и питающей сетью 50 Гц 0,4 кВ или 50 Гц 6 кВ. Регулирование момента и скорости АД ФР осуществляется за счет частотного регулирования по цепи ротора с помощью ПЧ «ЭРАТОН-ФР» с одновременным возвратом мощности скольжения ротора в питающую сеть. Однолинейные структурные схемы электропривода с АД ФР показаны на рис. 3.

Рис. 3. Однолинейные структурные схемы электропривода с АД ФР и «ЭРАТОН-ФР»

Целесообразность рассмотрения варианта частотно-регулируемого электропривода (ЧРЭП) с асинхронным электродвигателем с фазным ротором и преобразователем частоты в цепи ротора с точки зрения минимизации стоимости электропривода определяется следующими особенностями:

1. В настоящее время высоковольтные электродвигатели с фазным ротором почти полностью вытеснены асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Это вполне объяснимо и обосновано для случаев нерегулируемого электропривода из-за меньшей стоимости АД КЗ, более высокой надежности и меньших затрат благодаря отсутствию щеточного узла вывода обмоток вращающегося ротора на неподвижный корпус электродвигателя и отсутствию обязательной для АД ФР пускорегулирующей аппаратуры. Однако недостатки АД ФР по сравнению с АД КЗ существенно минимизируются и отходят на второй план при необходимости глубокого регулирования скорости вала электродвигателя с использованием пускорегулирующей аппаратуры, поскольку стоимость этой аппаратуры существенно превышает стоимость электродвигателя. В этих условиях минимальную стоимость оборудования электропривода обеспечит то техническое решение, у которого будет наименьшая стоимость пускорегулирующей аппаратуры и дешевая строительная часть. При этом стоимость электродвигателя в меньшей степени влияет на суммарную стоимость оборудования и не обязательно должна быть минимальной.

2. У подавляющего большинства типов электродвигателей с фазным ротором напряжение холостого хода между кольцами ротора существенно ниже напряжения статора и не превышает 1200В. Номинальный ток ротора напротив превышает ток статора АД ФР. Коэффициент увеличения тока ротора равен отношению напряжений статора и ротора АД ФР. С учетом этих особенностей преобразователь частоты в цепи ротора АД ФР может быть выполнен на низковольтных транзисторах с минимальным количеством транзисторно-диодных ячеек и стоимость такого преобразователя может быть существенно ниже стоимости преобразователя частоты ПЧ В в цепи статора высоковольтного электродвигателя.

3. Преобразователь частоты в цепи ротора АД ФР также может иметь согласующий трансформатор, силовой фильтр как и ПЧ В и ПЧ ВНВ. Однако преобразователь в цепи ротора АД ФР пропускает через себя только мощность скольжения, которая пропорциональна произведению скольжения и момента, развиваемого электродвигателем. При вентиляторной зависимости момента сопротивления нагрузки от скорости АД ФР мощность скольжения существенно меньше номинальной мощности электродвигателя, поскольку при большом скольжении на малой скорости момент двигателя мал, а при большом моменте на большой скорости мало скольжение. Эта особенность электропривода АД ФР с вентиляторной нагрузочной характеристикой позволяет использовать элементы оборудования ПЧ в цепи ротора (трансформаторы, дросселя, фильтры и др.) минимальной мощности и стоимости, что позволяет существенно снизить стоимость преобразователя в цепи ротора АД ФР по сравнению с преобразователями в статоре высоковольтного электродвигателя типа ПЧ В и ПЧ ВНВ.

Перейдем к количественной оценке стоимостных показателей высоковольтных частотно-регулируемых электроприводов для ТДМ. Для этого рассмотрим данные о цене преобразователей частоты «ЭРАТОН-В» (рис. 1 б), «ЭРАТОН-ВНВ» (рис. 2 б) и «ЭРАТОН-ФР» (рис. 3 б) с согласующими трансформаторами «сухого» типа, которые представлены в Таблице 1 с учетом НДС.

Согласно данным, представленным в Таблице 1, минимальную цену во всем мощностном ряду от 320 до 1000 кВт имеют преобразователи частоты типа «ЭРАТОН-ФР» (рис. 3 б), предназначенные для регулирования скорости ТДМ с приводными асинхронными электродвигателями с фазным ротором (АД ФР). Наибольшую цену в рассматриваемом мощностном ряду имеют преобразователи частоты типа «ЭРАТОН-В» (рис. 1 б) с высоковольтным транзисторным инвертором, которые устанавливаются в цепь статора асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (АД КЗ). Средние ценовые показатели имеют преобразователи частоты типа «ЭРАТОН-ВНВ» с низковольтным преобразователем по двухтрансформаторной схеме для регулирования скорости АД КЗ по цепи статора (рис. 2 б).

Для оценки стоимости комплектных частотно-регулируемых электроприводов для ТДМ производства ОАО «Сибэнергомаш» (г. Барнаул) и ОАО «Тайра» (г. Новосибирск) с преобразователями частоты производства ЗАО «ЭРАСИБ» воспользуемся данными о стоимости электродвигателей АД КЗ и АД ФР, предоставленными Торговым домом концерна РУСЭЛПРОМ (Таблица 2).

Перейдем к рассмотрению сроков окупаемости частотно-регулируемого электропривода тягодутьевых машин за счет экономии электроэнергии при переходе с шиберного регулирования производительности ТДМ на регулирование производительности за счет изменения оборотов вала электродвигателя ТДМ. Для этого воспользуемся данными Таблицы 3, в которой представлены зависимости производительности ТДМ Q * =Q/Q_н, потребляемой электроэнергии электродвигателями ТДМ из питающей сети при шиберном регулировании (ШР) N * _ш=N_ш/N_н и при регулировании оборотов (РО) электродвигателя N * _о=N_о/N_н, а также относительная величина экономии электроэнергии при переходе с шиберного регулирования производительности на регулирование оборотов электродвигателя ΔN * =(N_ш – N_о) / N_ш (индексом «н» обозначены номинальные значения соответствующих параметров).

Расчетные параметры ТДМ, представленные в Таблице 3 для двух способов регулирования производительности, получены на основе аэродинамических характеристик дымососа цементной печи ДРЦ-21х2 производства ОАО «Сибэнергомаш» (г. Барнаул). Представление расчетных параметров в базисе относительных единиц позволяет использовать полученные характеристики для достаточно большого класса мощных ТДМ с достаточной для инженерных расчетов точностью.

Приведем пример использования расчетных характеристик ТДМ Таблицы 3 для определения срока окупаемости регулируемого электропривода дымососа цементной печи типа ДРЦ-21х2 (номинальная производительность 315 тыс. м³/час, шиберное регулирование производительности, приводной электродвигатель типа ДАЗО 630 кВт, 6 кВ, 740 об/мин, потребляет из сети 460 кВт*час электроэнергии при номинальной производительности дымососа). Исходными данными для расчета являются годовая среднестатистическая производительность дымососа в долях по отношению к номинальной производительности Q * =Q/Q_н и количество электроэнергии, потребляемой электродвигателем из питающей сети за год при шиберном регулировании производительности N_ш. Например, при годовой продолжительности работы печи 320 суток по 24 часа 320х24=7680 часов и среднестатистической производительности дымососа Q * =0,8 расходуемая электродвигателем дымососа энергия при шиберном регулировании составит величину N_ш=2543616 кВтчас. Экономия электроэнергии при переходе на регулирование оборотов электродвигателя и сохранении среднестатистической производительности дымососа Q * =0,8 согласно данным Таблицы 3 составит величину N_ш * ΔN * = 2543616 * 0,28 = 712212 кВт*час. В денежном выражении при стоимости электроэнергии 2 руб/кВт*час годовая экономия составит величину порядка 1420 тыс. руб. При этом срок окупаемости преобразователя частоты типа «ЭРАТОН-В» составит 5,2 года, а типа «ЭРАТОН-ВНВ» – 4,1 года. На некоторых цементных заводах сохранились на дымососах электродвигатели с фазным ротором. Срок окупаемости преобразователя частоты типа «ЭРАТОН-ФР» для двигателя мощностью 630 кВт составит 2,9 года. При регулировании производительности дымососа в более широком диапазоне экономия электроэнергии за счет регулируемого электропривода возрастает, а сроки окупаемости электроприводов уменьшаются. Имеется возможность дополнительного снижения стоимости преобразователей частоты и сроков окупаемости за счет применения более дешевых масляных трансформаторов вместо «сухих» согласующих трансформаторов.

Рассмотренная в данной работе методика расчета экономии электроэнергии и сроков окупаемости частотно-регулируемых электроприводов может быть использована для достаточно широкого круга технико-экономических расчетов тягодутьевых машин.

Источник