(福建大唐国际宁德发电有限责任公司 福建福安 355006)
摘要：本文通过对6KV变频器应用环境的研究，提出了高电压变频器的应用环境适应性分析，为6KV变频器的应用集成以及组合结构形式的改进，提供有效的解决方案。分析了当前6KV变频器应用环境的现状，并提出了技术解决方案的分析，并进行了可行性的分析，为6KV变频器应用提供借鉴。
关键词：6KV变频器；应用环境；稳定性
引言
随着我国社会经济的发展，国家对节能降耗提出了新的要求，高压变频器的技术日渐成熟和广泛应用, 使得高压变频器的应用广度和深度都得到不断地强化。目前高压变频器应用在发电厂、钢铁企业、石化企业等多种领域，这使得高压变频器的使用环境呈现多元化，高压变频器需要在高温、高湿、高粉尘、强腐蚀、高电磁噪声等环境中正常工作，并达到节能的要求，满足经济性的需求。另外，在工程施工技术以及应用空间等层面具有严重的局限性，因此在很大程度上影响了6KV变频器在多元化环境中节能项目的建设。
本文针对6KV变频器在应用中的产生的一系列问题，展开应用环境的分析和研究，为6KV变频器使用环境的改进提供解决方案，同时为6KV变频器的应用提供技术保障。
一、6KV变频器的应用现状
良好的高压变频器的运行环境问题，是变频器安全运作的基础，对输电电网的稳定性具有现实意义。根据笔者自身的多年的工作经验，对我国6KV变频器在实际中应用现状进行分析，从以下三个层面进行6KV变频器应用环境现状的分析：
1.环境改造建设空间具有局限性
根据我国建设节约型社会和可持续性发展战略的实施，包括6KV变频器在内的超高压变频器都需要改进，以提升工作效率，降低能源的损失，实现节能减排的目的，然而在现有基础上进行6KV变频器的改造受到多层面的局限，首先是建设空间的局限性，空间位置具有局限性，为降低超高压变频器的基础建设投资，以及提高改造效率，优化高压变频器的工作环境，一般对我国现有的6KV变频器等超高压变频器采用改造的方式，空间的局限性使后期追加项目很难实施。其次技术接口的不对称，在现有的6KV变频器中存在大量落后的技术，随着技术的不断发展，与当前技术接口存在一定的不适应性，阻碍了6KV变频器的运行环境的改进。
2.导致超高压变频器事故的环境因素多样
我国国家电网建设已经非常完善，在很多高能耗的企业需要单独使用高压变频器，其中6KV变频器应用在海边火力发电厂，其工作环境恶劣，并不能保证6KV变频器应用环境的恒定，沿海火力发电厂使用的6KV变频器应用环境，昼夜温差大、高粉尘、高腐蚀性，沿海地区湿度、盐度大，恶劣的使用环境严重影响了火力发电厂6KV变频器的运行的稳定性。根据相关调查，重工业企业由于变频器事故导致断电，造成的经济损失不断的加剧，严重影响企业的正常生产。我国在超高压变频器的特殊环境应用以及野外应用环境方向的研究，投入很大，运行环境是当前额待解决的重要问题。根据相关统计数据，电气环境对电子设备安全的评估报告中，80%以上的电子设备的损坏是由于电压不稳造成的，其中由于变频器应用环境所致的占75%，其中包括温度、湿度、粉尘、震动、湿度、盐碱度等因素，最大的影响因素为湿度，可见沿海应用环境对6KV变频器设备安全的影响较大。
3.高压变频器对运行环境的适应状态
高压变频器在工作中会有能量的消耗，通过热量的方式散失，应用环境的不同对能量的损耗有一定的影响，一般产生3～4％的热量损耗，6KV变频器的干式变的冷却方式多为横流风机和轴流风机相结合的冷却方式，在风机的作用下将外部的粉尘吸附进变压器，使变压器的环境变得恶劣，在当前的6KV变频器工作不稳定的原因主要是由于工作环境变化导致的电路板中电阻、电容的特性变差，由于变压器的工作环境具有多样性，而变压器生产制造具有通用性，不具有特殊工作环境的针对性，严重时导致故障。在当前的6KV变频器的功能设计中，缺少温度稳定系统，对于一些对温度高敏感性的电气元件，温度的影响性越大。严重时，6KV变频器会启动自我保护系统，直接需要降额使用，究其本质也是温度问题。因此，需要对变频器的运行环境散热问题特别考虑并加以解决。 因此当前6KV变频器的散热问题以及内部电器元件的温度稳定系统的优化是需要特别重视的问题。
4. 6KV变频器应用特设环境
随着我国对能源开发方向的转变，逐渐的降低煤炭的使用量，因此逐渐从大陆能源开发向海上能源开发，当前海上作业平台（石油钻探、天然石油气开发、可燃冰的钻探）等需要一体化的高压变频器，一般采用整体撬装运输，结构设计为“撬体结构”，以适应特殊的工作平台和安全条件。
像沿海火力发电厂高压变频器的应用需要解决防爆、防腐、防潮、防盐雾、防高温暴晒、超低温运行等作业环境，对6KV变频器的整体性提出了较高的要求。
图1 变频器用电解电容器寿命与温度的关系
二、6KV变频器应用的技术解决方案研究
根据以上6KV变频器的应用环境现状的研究分析，需要解决的应用环境问题主要分为三个层面：变频器电气元件的降温、低压环境配电稳定问题、基建施工空间问题。6KV变频器在工作中必然受到应用环境因素的影响，技术解决方案的制定围绕应用环境影响的三个因素，从6KV变频器的生产设计进行完善，构建能够降温、控温、空间利用、结构力学、配电稳定等集成多项专业技术的解决方案，从本质上改善6KV变频器对应用环境的适用性，根据对6KV变频器用用电解电容寿命与温度的影响关系、以及不同温度下igbt参数曲线分析，探索能够消除环境因素对6KV变频器设备工作稳定性的影响，从而提高生产用电机械和用电器的可靠性以及使用寿命，降低电子电力设备的故障率，延缓电子设备的温度老化的速度，从而实现经济性的提升，另外从6KV变频器的设计组装层面寻求技术解决方案，主要解决6包括6KV变频器在内的超高压变频器的运输问题和安装问题，以实现特殊应用环境中机械设备的安装和使用，提高工作效率。
图2 igbt 模块加速循环载荷寿命试验曲线
基于以上对6KV变频器设备应用环境技术解决方案的定位，高压变压器既要有通用性由要有特殊性，针对不同的运用环境进行独立元件的配置，这种形式的产品既要独立于普通应用的高压变频器，又要和变频器紧密结合起来。对于当前6KV变频器设备的改进应该着重解决以下几个问题：
6KV变频器设备的工艺流程与装配模块化
首先，当前超大型的变频器一般采用现场装配作业，并没有实现工艺流程的模块化，因此在6KV变频器设备的安装中会出现与使用环境和使用空间不协调的问题，另外安装精度不能有效保障，工作效率低下，在后期运行中不能有效发挥6KV变频器设备的电力配置作用，系统运行不够稳定。其次保证6KV变频器设备产品质量，保证在出厂前进行安装运行环境的有效测试或者虚拟现实模拟测试，从应用环境层面进行层面 保障更加可控由于设备出厂前组装、调试完毕后，即被固化下来。从6KV变频器的生产测试阶段，加入应用环境测试的工艺流程，并着力解决温度控制系统、防潮系统、防腐系统等环境适应性的结构的模块化设计，从而提高6KV变频器应用环境的针对性配置。
整体设计、调试标准的一体化
6KV变频器的使用一般需要特定的厂房，并对其进行封闭性处理，但是由于安装空间已经装配空间需求限制，基建项目周期很难控制，因此基于6KV变频器的模块化设计，将产品的主要零部件的安装在生产现场完成，根据由于采用产品生产将现场的安装和空间需求在产品制造过程中解决，因此，节省了后期大量的基建工程项目，有效解决6KV变频器安装中基建投入大、安装精度不高的问题。其技术方案中难点和重点是，模块化的设计方案，因此需要进行通用性和特殊性变频器的划分，对于6KV变频器的加工制造需要重新规划制造工艺，布置电气元件的安装布置，因此要协调好生产和安装的经济性，保证项目执行周期的可控性。对于6KV变频器项目施工队伍的选用，采用专业人员进行装配，严格的实行工艺流程的控制以及技术标准的选用，避免6KV变频器应用中工作指标准不一，影响变压器工作的稳定性。
6KV变频器采用户外整体结构组装箱体结构设计，对后期的工作只需要安装现场的准确定位，并根据6KV变频器应用环境的实施状态，配置相应的温度、湿度、防腐蚀的配置元件，减少了设备现场吊装、特殊角度安装的难题，能将设备的安装调试周期缩短30%以上。
三、可行性应用分析
基于6KV变频器应用技术方案采用“户外箱式变频器”，首先，箱式结构解决了超高压变频器基础建设投入大的局限性，提高了工作系统的稳定性和适应性，对变频器的安装和后期维护提供了便利的条件，其次解决了变频应用环境中需要解决低压配电、基建施工、电气元件冷却等众多因素的影响，更重要的是将变频技术与节能技术的应用，有效的提高了6KV变频器的工作效率和环境的适应性，对于箱式结构模块化的改造，投入资金少。不需要大量的施工费用和建设空间。 整体生产组装的方式，不仅是简化了重复的工作，节约人工成本，更重要的是使得产品到达现场后的产品质量更加可控。超高压变频器的制造和测试过程中，需要多次的拆装实验，在产品再组装、检查、调试、投运的过程重复中，并不能快速进行问题的分析、定位以及拆解处理。这样，将出厂检验的结果在一定程度上阻断，不能进行100%传递，而模块的6KV变频器实现了对安装环境、工作空间、温度控制、湿度控制等环境因素的控制，保证了6KV变频器工作的稳定性，真正做到了项目控制的标准化。
结语
综上所述，当前限制6KV变频器工作稳定性的环境因素有安装工艺流程、安装空间、温度控制、湿度控制、防腐蚀控制、超低温工等，特殊的环境对6KV变频器电气元件的电阻、电容的特性影响巨大，严重影响6KV变频器工作的稳定性。利用箱式结构改善6KV变频器对环境的适应性，提高工作的稳定性，是工程应用技术的创新，在超高压变频器的应用领域具有应用现实意义。
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论文作者:魏冰华
论文发表刊物:《电力设备》2016年第3期
论文发表时间:2016/6/2
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