1引言
目前，全世界正在為能源緊缺而困擾，我國的能源形勢尤其嚴峻。面對這樣的現實，國家有一系列的對策，因此頒布了《節能法》，并號召全社會為建設資源節約型社會而努力。節能改造就是其中有效途徑之一，節能改造有許多方面，其中通過對拖動風機、水泵的高電壓大功率電動機變頻調速來實現節能，無疑是潛力最大的節能方式。隨著高壓大功率變頻調速技術的日益成熟，使得該項技術在水廠大功率水泵上應用成為可能。中國石化齊魯股份有限公司供排水廠正是在這種形勢下，對水泵設備進行高壓變頻技術研究改造的。
2設備概況及改造方案
中國石化齊魯股份有限公司被喻為中國石化的明珠，在山東可謂家喻戶曉。齊魯石化供排水廠擔負著全公司的供水任務，西夏配水站是供排水廠的下屬單位之一，日設計供水能力20萬噸，清水泵房配備了五臺水泵機組，機組功率均為550KW/6KV，改造前全部定速運行，水量大小通過改變閥門開度大小的方式進行調節。采用變頻器對水泵進行控制的目的：通過變頻器實現水壓閉環控制，保持管網壓力的恒定；在水泵出口閥門開度最大的情況下，通過變頻器改變輸出頻率，進而改變水泵的轉速調節供水量，以節約原來通過改變閥門開度調節供水量時浪費在閥門上的能源；減輕水泵啟停對管網的沖擊。
經多方調研考察，比較性價比，最終齊魯石化供排水廠決定選用我山東新風光電子科技發展有限公司生產的風光牌JD-BP37型高壓變頻器對西夏配水站2#、4#水泵機組進行調速改造，經過雙方技術人員的合作，共同制定了水泵機組的變頻改造方案。現場設備圖如下圖1示。改造方案采用一帶二的形式，即高壓變頻器拖動配水站2#、4#機組任一臺，當其中一臺機組出現故障或檢修時，變頻器拖動另一臺機組變頻運行。配水站2#、4#機組為同型號機組，其中2#機組電機和水泵的主要參數如下：
1)水泵
型號 20SHO
額定流量 2016m3/h
額定揚程 59m
額定軸功率 390KW
額定效率 83%
額定轉速 970rpm
2)電機
型號 JQS158-6
額定功率 550KW
額定電壓 6KV
額定電流 64A
額定功率因數 0.89
額定轉速 987rpm
圖1現場設備圖
3風光牌JD-BP37-630F高壓變頻器
齊魯石化供排水廠決定選用我公司生產的風光牌JD-BP37-630F高壓變頻器一拖二控制系統對2#、4#水泵機組作調速改造。以下是對風光牌JD-BP37-630F高壓變頻器的一些介紹。
3.1JD-BP37-630F高壓變頻器的主要性能指標:
變頻器額定功率 630KW
額定輸出電流 80A
輸入頻率 45Hz到55Hz
額定輸入電壓 6KV
允許電壓波動 ±20%
輸入功率因數 ≥0.96（額定負載時）
輸出電壓范圍 0～6KV
變頻器效率 ≥96%（額定負載時）
輸出頻率范圍 0～50Hz
整流方式 36脈沖二極管全波整流
輸出方式 每相6單元正弦波脈寬調制輸出，直接輸出6KV
頻率分辨率 0.01Hz
過載能力 ＜120%長期運行 150%連續1min ＞150%立即保護
操作鍵盤 中文彩色液晶觸摸屏
界面語言 簡體中文
控制電源 220VAC 10KVA
冷卻方式 強制風冷
防護等級 IP20
模擬量輸入 四路，0～10v/4～20mA,任意設定
模擬量輸出 兩路，0～10V/4～20mA可選
開關量輸入輸出 4入/16出（可按用戶要求擴展）
通訊接口 RS232、RS485接口。
運行參數自動記錄和輸出、自動故障記錄、限流功能、輸出電壓自動調整功能、單元旁路功能等。
可根據用戶要求作特殊設計。
3.2變頻器設計要求
風光牌JD-BP37-630F為我公司生產的全數字交流高壓變頻器控制裝置，采用先進的功率單元串聯載波移相技術、正弦波PWM調制方法，全中文操作界面，具有可靠性高，性能優越，操作簡便等特點，具體設計要求如下所述：
（1）系統效率高，額定工況下，總效率在96%以上，其中變頻器部分效率大于98%。
（2）輸入側為36脈沖整流，變頻器引起的電網諧波電壓和諧波電流含量滿足IEEStd519-1992和GB/T14549-93《電能質量公用電網諧波》技術要求。
（3）變頻器額定輸入功率因數大于0.96，無須功率因數補償裝置。
（4）變頻器輸出諧波含量低，可以驅動普通高壓電動機，而不會增加電機溫升，降低電機容量，電機電纜無任何長度限制；保護電機絕緣不受dv/dt應力的損害；不會因為諧波力矩而降低設備使用壽命。
（5）具有單元旁路功能，當某個單元出現故障，系統可以自動將其旁路，并降額繼續運行，保證系統的可靠性。
（6）采用全中文操作平臺，10.4英寸真彩LCD顯示，觸摸屏直接操作，更適合國人使用習慣。
（7）功率單元模塊化結構，可以互換，維護簡單。
（8）輸入電壓范圍寬，在6KV（±20%）內可連續運行。
（9）功率單元采用光纖通訊控制，完全電氣隔離，抗干擾性強。
（10）內置PID調節器，可實現閉環運行。
（11）內置PLC，實現不同應用現場的靈活控制。
3.3系統的構成
(1)高壓變頻器系統結構圖
圖2 高壓變頻器系統結構圖
(2)功率單元結構圖
圖3 單元電路結構圖
(3)一次回路及保護
2# 4#
圖4一次回路示意圖
DL、DL1、DL2 用戶原有高壓開關柜
BPQ JD-BP37-630F高壓變頻器
K1、K2 高壓隔離開關
M1、M2 2#、4#水泵電機
變頻器供電電源及其保護由DL提供，速斷保護整定值按630KW重新整定。同時增加一面旁路柜，旁路柜有2個高壓隔離開關，通過開關組合，兩臺電機均可變頻運行。
2個隔離開關之間及其斷路器之間用電磁鎖聯鎖，K1、K2只允許一個合閘；DL1合閘狀態，K1不允許操作；DL2合閘狀態，K2不允許操作。
當K1、K2及DL供電電源斷開時，變頻器處于安全狀態，
