34
ТЕМА НОМЕРА: «Высоковольтное и низковольтное оборудование»
Преобразователи частоты TMdrive на напряжение 6+10 кВ История развития и обзор рынка частотного привода В промышленно развитых странах техника частотно
регулируемых приводов используется уже более 30 лет. В течение всего этого времени закладывались научные и методические основы, разрабатывались технические и программные средства управления электроприводом, совершенствовались технологические процессы и обору
дование, менялась элементная база силовых электрон
ных элементов. Если в начале своего пути преобразова
тели частоты строились на основе тиристорных уст
ройств, то теперь повсеместно используются транзис
торные силовые ключи (т.н. IGBT технология, впервые разработанная компанией «TOSHIBA» в начале 80 х). В нашей стране существует более чем десятилетний опыт внедрения и эксплуатации систем с частотным ре
гулированием. Проработаны идеологические, организа
ционные и схемотехнические аспекты их применения. Разработаны и апробированы различные методики по определению экономического эффекта от внедрения частотно регулируемых приводов, по расчету требуемой мощности преобразователя. Кроме того, на рынке Рос
сии представлено огромное количество преобразовате
лей частоты на напряжение 220 380 В в самом широком диапазоне мощностей, организовано их обслуживание и техническое обучение. Как показывают данные статисти
ки, собранные специалистами нашей компании по ито
гам проведения многочисленных семинаров и выставок, с каждым годом количество внедряемых систем растет, в центральных областях России уже можно говорить о близком насыщении рынка низковольтных частотных приводов. Вместе с тем, в стране существует большая потребность на высоковольтные преобразователи спо
собные управлять двигателями с более высокими номи
нальными напряжениями, например, 6 или 10 кВ. По экспертным оценкам, в различных отраслях про
мышленности и в ЖКХ РФ находится в эксплуатации бо
лее 16 тысяч электродвигателей мощностью 0,3 5 МВт напряжением 6 и 10 кВ. Но лишь незначительная часть из них оборудована регулируемым электроприводом, в ос
новном иностранного производства. Анализ ситуации в секторе электроприводов большой мощности, выполненный по ряду публикаций в зарубеж
ных и отечественных изданиях, показал, что создание и начало широкого внедрения современных преобразова
телей частоты для электродвигателей с напряжением 3
10 кВ за рубежом пришлось на начало 90 х годов прошло
го века. В 2001 – 2003 гг. об аналогичных разработках со
общили и российские производители. Высоковольтный преобразователь частоты TMdrive, производимый совместно компаниями «TOSHI
BA» и «MITSUBISHI» предназначен для применения в сис
темах автоматического управления мощными трехфазны
ми асинхронными электродвигателями на напряжение 6
10 кВ и с диапазоном мощностей от сотен киловатт до де
сятков мегаватт. Область использования подобного обо
«Электротехнический рынок» № 10(16) | Октябрь 2007
рудования чрезвычайно широка. Это могут быть привода насосов станций водоподъема и теплостанций, вентиля
торов и дымососов котельных в ЖКХ, механизмов транс
портеров и производственных машин, экструдеров и кут
теров в химической промышленности, турбонасосов и компрессоров в газо и нефтеперекачивающем оборудо
вании топливно энергетического комплекса и т. д. Одно из стратегических направлений развития электро
энергетики России на период до 2015 года – техническое перевооружение и реконструкция около половины эксплуатируемых тепловых электростанций с продлени
ем их ресурса и заменой основного и вспомогательного оборудования на новое с улучшенными технико экономи
ческими характеристиками. Приоритетом при этом явля
ется повышение эффективности топливоиспользования, энерго и ресурсосбережение. Для энергетической от
расли это тем более важно, что уже к 2005 году мощность устаревшего и требующего модернизации парка генери
рующего оборудования и, в первую очередь, парогенера
торов и турбин составила около 80 млн. кВт. Около 90% высоковольтных двигателей приводят во вра
щение механизмы с «вентиляторной» нагрузочной харак
теристикой. Это насосные агрегаты водоснабжения, транспортировки нефти и других жидкостей, компрессоры сжатого воздуха и газов, вентиляторы, нагнетатели возду
ха и т.д. Экономия электроэнергии при эксплуатации этих механизмов может быть получена несколькими путями: • за счет регулирования скорости отдельных двигателей; • за счет уменьшения числа работающих двигателей в выходные дни, во время технологических пауз и снижении нагрузки при управлении группой из нескольких насосных агрегатов. Включение их в работу для исключения бросков тока и динамических ударов должно выполняться либо с по
мощью дополнительных Устройств Плавного Пуска, либо, тем же преобразователем частоты с последующим пе
реключением двигателей на коммерческую сеть (так на
зываемый синхронный режим управления несколькими двигателями, реализованный в преобразователях часто
ты TOSHIBA TMdrive). Высоковольтные асинхронные двигатели для указанно
го выше оборудования разрабатываются производите
лем для длительных режимов работы. Такой режим рабо
ты ограничивает число пусков за период эксплуатации. Это обусловлено тем, что большие пусковые токи (6 8
кратные) помимо создания глубоких просадок питающего сетевого напряжения, приводят также к опасным для дви
гателей переходным процессам динамических нагрузок. Ударные моменты, возникающие при прямых включениях двигателя в сеть, зависят от угла сдвига момента подачи питания относительно нуля синусоиды. В самом небла
гоприятном случае – при замыкании контактов в начале синусоиды – ударный момент может в 3 4 раза превысить каталожный критический момент двигателя и в 7 10 раз – его номинальный момент. Чем это может кончиться для двигателя – судите сами. Кроме того, известно много слу
чаев, когда в процессе прямого включения в сеть двигате