高压变频器工频旁路方式的选择

北京国电四维清洁能源技术有限公司

尽管高压变频器的运行可靠性在不断提高，但与原高压电机相比，故障率还是相对较高的。也正式这一原因，现在几乎所有高压变频都要带工频旁路，目的是在变频器出现故障时可以切换到工频方式下运行，最大程度减少变频故障对运行系统的影响。几以前，多采用手动切换，近几年，因风机类负荷（引送风机、一次风机等）对可靠性的要求越来越高，风机类高压变频多选用自动工频旁路。下面介绍以下各自特点及选择原则。

一拖一手动工频旁路的典型结构如下：

高压开关QF与电动机M为用户方设备。变频器一次回路由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成。10kV电源还可经QS3直接起动电动机，电动机工频运行。QS3与QS2电气相互闭锁，保证任何时候不能同时合闸

         单从旁路柜部分比较来说，一拖一手动工频旁路的特点是结构简捷，可靠性高，成本低。不足之处是一旦发生故障，需手动断QS1、QS2，手动合QS3，操作时间长，最快要十几分钟。所以这种一拖一手动方式多用于两用一备的凝泵系统，或者用于允许短时间断电的其它风机系统。

一拖一自动工频旁路系统的结构相对复杂。如下图：

    这是一拖一自动工频旁路系统的典型结构。变频器一次回路由3个高压真空接触器K1、K2、KM和2个高压隔离开关QS1、QS2组成。高压电源经高压隔离开关QS1、真空接触器K1到高压变频装置，变频装置输出经真空接触器K2、高压隔离开关QS2送至电动机，电动机变频运行；高压电源还可经真空接触器KM直接起动电动机，电动机工频运行。KM与K2电气闭锁，保证任何时候不能同时合闸。隔离开关QS1、QS2作用是：隔离变频器以保证在工频进行时维护变频器，保证维护人员安全。非维护期两个隔离开关处于闭合状态；高压开关QF1与电动机为原有设备。这种接线的特点是结构相对复杂，元件多，成本高。唯一的优点是在变频器发生重故障时可以在2-3秒内切换至工频运行，满足如风机系统对电机高可靠运行的要求。

在上图中，有几种变型。一，有的用户不选加QS1、QS2。原因是他们的运行方式允许人为调配电机启停和退出备用，可以在电源QF1断开的情况下维护处理变频器的缺陷。二，有的用户强调K1用真空断路器，理由是万一变频器发生严重的内部断路（如移相变压器内部故障），K1可以切断短路电流。

从实际应用看，几乎全部都采用用真空接触器的工频旁路切换。我们建议是，1，真空接触器只要导流能力足够，完全满足工频旁路切换需要。

2，变压器自身短路故障概率极小，若真发生，选择直跳电源开关。

3，即使使用了断路器，实际也只是起到了接触器的作用；断路器体积大，造价高操作机构复杂。

4，对于功率超过4000kW的大型高压变频，可以部分采用（如K1、KM）国产真空断路器。

结论：对于高压变频器工频旁路的工作方式，选用自动工频旁路方式还是手动工频旁路方式主要取决于负载的类型，即允许断电时间的长短。在对断电时间不能大于十几秒设备推荐选择自动工频旁路，常规选用真空接触器，超大容量（电流大于400A）的选用国产真空断路器；除此以外应优先选择手动工频旁路切换。