4 解决方案
针对电源故障导致变频器停机问题,从两方面提出解决方案:一是缩短双电源切换时间,将切换时间控制在0. 5 s以内,考虑到可靠系数,以0. 3 s作为切转换开关选型依据;二是为变频器配备不间断电源,在停电时给变频器提供动力。为此,提出以下具体方案以供选择。
4.1方案一
更换双电源切换开关,选用切换时间小于300ms产品,以满足内部循环水泵中断供电时间不超过0. 5 s要求。据调查,表2所列转换开关可满足时间要求。
由于是更换原配电柜内开关,因此采购时需考虑新开关尺寸是否合适。若新换开关尺寸与原配电柜不配套,则需整体更换配电柜。
4.2方案二
EPS(UPS)主要为电机负荷提供应急供电,适用于允许中断供电时间为0.25s以上的负荷。电网电源正常时负荷由电网供电,电网电源失去时EPS(UPS)把蓄电池的电能逆变成交流应急电为负荷供电。电源可自动在线零切换,也可按要求0. 1 s以上切换,以保障关键动力设备连续工作。
考虑给4台变频器配1组EPS(UPS),其容量按3台变频器同时运行,内部循环水泵2台同时启动计算。
S= Pe(KgNq +N)/cosθ=129. 3kVA
式中,S为应急电源容量,kVA; P。为循环水泵额定功率,7. 5 kW; K。为循环水泵启动倍数,取7;风为循环水泵同时启动台数,2;N为循环水泵除启动台数外的运行台数,1; core为循环水泵额定功率因数,0.87。
根据计算结果,选用110kW(160kVA)应急电源,备用时间为30min。主柜1台1. 65m长,电池柜4台,每台0. 8m长,5面柜总长约4. 85m、深0. 8m、高2. 26m,重约5. 4t。设备原理如图4所示,2组应急电源,每组一回三相输入、四回三相输出。输入分别从0. 4kV # I母线和#2母线引接电源,引接开关容量为160A. # I母线目前只有一回400A备用开关,故增加1面开关柜;#2母线目前有二回160A备用开关可供接引。应急电源布置在变频器室。
4.3方案三
每台变频器配1组EPS(UPS)为内部循环水泵提供应急电源,其容量按1台水泵电机启动容量7倍计算为60. 3kVA,因此选用55kw(8okVA)应急电源,备用时间为30min。主柜1台1. 1m长,电池柜2台,每台0. 8m长,3面柜总长约2. 7m、深0. 8m、高2. 26m,重约1. 8t。设备原理如图5所示,应急电源三相输入,由机组开关柜引接,引接回路不变。应急电源布置在变频器室内。
5 方案比选
5.1技术方案比选
三个方案均可满足内部循环水泵连续供电时间要求。方案一接线简单、性能可靠,不改变原有设备布置,改造施工方便、工期短,但需核实开关参数(动作时间)是否准确,供电可靠性取决于开关性能。方案二、三配置EPS应急电源设备,可做到变频器内部循环水泵不间断供电,但需增加应急电源设备、敷设电缆,中间环节较多,相应增加了故障环节和维护工程量。
5.2投资估算
以下估算价格均为考虑了管理费以及运输、人工、税金等费用的综合单价。
(1)方案一:更换8个配电柜内的切换开关。每只开关单价约2万元,总投资约16万元。
(2)方案二:8台变频器设2组应急电源,增加开关柜1面及相应低压电缆和附件。EPS每套40万元,开关柜7万元,电缆及附件8万元,总投资约95万元。
(3)方案三:8台变频器单独设置应急电源,增加相应低压电缆和附件。EPS每套15万元,电缆及附件5万元,总投资约125万元。
5.3综合比选
综合考虑技术合理性、投资经济性,方案一性价比优势明显,实施方便、占地小、工期短。另外,泵站输水任务重要,不容在现场进行长时间改造施工。综合考虑,选择方案一作为最终实施方案。
6 工程实施
为保证供水不间断,调整泵站运行方式为小流量自流供水,停运机组。将电源改造实施安排在泵站冬季检修期间,与机组、供电系统等设备检修同时进行,以减小停电对运行的影响。在工程实施过程中,由运行单位进行安全隔离并按规定办理相关工作票,由厂家技术人员进行施工。安装调试完毕后,在现场进行了模拟切换实验,记录时间在预计范围内,变频器未发出停电报警,表明改造达到了预期目标。
7 结束语
惠南庄泵站原设计中,双电源切换时间未充分考虑变频器安全、连续工作的时间要求,导致变频器辅助动力失电后机组停机。通过对三种方案进行经济技术比较,最终选用更换切换开关的方案较好地解决了上述问题。在今后的运行中,应密切关注双电源切换开关的状态,加强维护保养,确保其工作稳定。