Компания ООО «НПП "Измерительные технологии СПб» завершила проект поставки и пуско-наладки высоковольтного преобразователя частоты «Геркулес» на станцию второго подъема г. Новотроицк.
Этот проект – один из пунктов программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности систем коммунальной инфраструктуры. Его задача – существенно сэкономить расходы на электроэнергию, которая требуется для управления насосом станции водоснабжения. Экономические расчеты дают срок окупаемости высоковольтного преобразователя частоты «Геркулес» около 5 лет, реальная показатели уменьшают этот срок.
Использование высоковольтного преобразователя частоты, - это не только экономия электроэнергии, но увеличение межремонтного периода насосного оборудования, снижение аварийности, исключение гидравлических ударов и замена труб, связанная с ними, улучшение качества воды.
Установка оборудования и его запуск производился на «горячем» объекте. Отключить город от водоснабжения было невозможно. Ошибиться с настройками было нельзя.
Описание оборудования проекта:
Высоковольтный преобразователь частоты Геркулес-ПЧ-ТТПТР-Б-86-06к-50-30-М+SB-2-0-0-3L2-00-K-MH-УХЛ4
В комплектацию ВПЧ в БМЗ, предназначенного для последовательного частотного управления двумя высоковольтными асинхронными двигателями мощностью 630 кВт каждый и с функцией синхронизации с питающей сетью входят:
- три шкафа коммутации (ШК L2) – 3 шт.;
- шкаф контроля и управления (ШКУ) – 1 шт.;
- камера сборная одностороннего обслуживания (КСО) – 2 шт.;
- автоматизированное рабочее место (АРМ) на базе системного PC и ПО SCADA;
- пульты местного управления;
- ЗИП.
Базовый комплект оборудования ВПЧ, в свою очередь, включает в себя шкаф управления (ШУ), шкаф трансформатора (ШТ), шкаф инвертора (ШИ) и шкаф реактора (ШР).
Алгоритм работы ВПЧ целесообразно рассматривать с помощью структурной схемы, представленной на рисунке 1.
Энергоснабжение высоковольтного преобразователя частоты, в зависимости от состояния выключателей КСО, может осуществляться от I либо от II секции шин РУ снабжающей организации. Основной функционал КСО – защитный. Необходимая силовая схема для работы одного из двух двигателей собирается с помощью шинного и линейного разъединителей и включением вакуумных выключателей в местном режиме. Выбор секции шин, с которых должно подаваться питание на ВПЧ, обусловлен необходимостью последующего переключения запускаемого электродвигателя на байпасное питание от той же секции шин, что и сам ВПЧ. То есть, для обеспечения безударного переключения запускаемого электродвигателя, как питающая ячейка ВПЧ, так и байпасная ячейка, к которой будет подключен электродвигатель после запуска и синхронизации, должны получать питание от одной и той же секции шин РУ 6кВ. Шкафы коммутации ШК L2 управляются непосредственно сигналами ШКУ.
Рис.1 Структурная схема ВПЧ
Система позволяет осуществлять как плавные пуски ЭД, так и прямые (аварийные) с пультов дистанционного управления, осуществлять перевод двигателя на сеть, подхват двигателя с сети, регулирование частотой вращения ЭД от встроенного ПИД регулятора по датчикам давления. Управление работой двигателями осуществляется с АРМ.
Описание алгоритма неавтоматизированного переключения с насоса А на насос Б.
По команде оператора на переключение, ВПЧ плавно выводит насос А на максимальные обороты 50 Гц. Далее ВПЧ синхронизирует вырабатываемое напряжение по частоте, амплитуде и фазе с напряжением сети. После достижения синхронизации по автоматической команде локальной АСУ (ЛАСУ) двигатель насоса А переключается на питание от сети. По команде оператора АРМ автоматикой производится переключение на насос Б. После получения сигнала о готовности схемы, оператор нажимает кнопку «Пуск» для старта ПЧ. ПЧ находится в готовности к старту, в ожидании сигнала от ЛАСУ. Оператор вручную закрывает задвижку на насосе А. Когда давление в трубе достигает пороговых значений, ПЧ начинает разгон насоса Б. Постепенной работой задвижки двигатель А выводится из работы, при этом на двигателе Б происходит пропорциональный набор частоты, а оператор вручную открывает задвижку насоса Б.
В табл. 2 приведены основные технические характеристики и режимы работы ВПЧ «Геркулес».
|
Техническая характеристика |
Значение |
|
Назначение устройства |
Высоковольтный преобразователь частоты – частотное регулирование скорости вращения электродвигателей за счет автоматического регулирования частоты и напряжения на выходе |
|
Функции управления электродвигателями: |
|
|
Количество подключаемых электродвигателей, шт. |
2 |
|
Тип нагрузки электродвигателей |
Насосный агрегат |
|
Способ управления электродвигателем |
скалярный по функции U/f |
|
Перегрузочная способность по току, %: |
|
|
в импульсе |
180 |
|
в течение 3 секунд |
150 |
|
в течение 1 минут |
130 |
|
Электрические характеристики силовых цепей |
|
|
Номинальное входное трехфазное напряжение силовой сети электропитания (линейное) |
≈6 кВ, 50 Гц |
|
Номинальный выходной ток двигателя, А |
76 |
|
Номинальная мощность двигателя, кВт |
630 |
|
Характеристики управления |
|
|
Способ системы управления |
АРМ |
|
Функции защиты
|
Перегрузка по току при разгоне, перегрузка ВПЧ, Перегрузка по току при разгоне, перегрузка по току при торможении, перегрузка по току при постоянной частоте вращения, перенапряжение при разгоне, перенапряжение при торможении, перенапряжение при постоянной частоте вращения, низкое напряжение в сети, перегрузка электродвигателя, перегрузка преобразователя, отсутствие фазы выходной цепи, перегрев фазосдвигающего трансформатора, внешнее КЗ, отказ системы связи, отказ системы измерения тока, ошибка считывания и записи в EEPROM, отказ таймера, несанкционированное открытие дверей шкафа, неисправность вентилятора, сбой питания ИБП. Отказ на уровне инверторной ячейки: отказ в канале входящей связи, отказ в канале исходящей связи, ошибка «мертвой зоны», перенапряжение устройства, низкое напряжение устройства, перегрев устройства, отсутствие фазы устройства, отключение питания устройства, ошибка VCE, аппаратный отказ из-за перенапряжения, отказ байпаса устройства |
|
Условия эксплуатации, климатическое исполнение и параметры окружающей среды |
|
|
Исполнение |
В БМЗ |
|
Зона обслуживания |
Односторонняя |
|
Способ ввода кабелей |
Силовые кабели – сверху, контрольные кабели – сверху |
