《石油和化工用中壓變頻器技術應用導則 第2部分：設計選型》

1HG/T6190.2—2023石油和化工用中壓變頻器技術應用導則第2部分:設計選型本文件規(guī)定了石油和化工用中壓變頻器設計選型的術語和定義、設計選型、系統(tǒng)各單元配置原則、設計文件的變更。本文件適用于石油和化工新建、擴建和改建工程中供電電壓大于3kV、但不大于11kV，額定輸入頻率為50Hz，輸出頻率小于120Hz中壓變頻器（以下簡稱“變頻器”）的設計選型。本文件不適用于海上油氣開采和日用化工用變頻器。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2900.1電工術語基本術語GB/T2900.33電工術語電力電子技術GB/T3859.2半導體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-2部分:應用導則GB/T4365電工術語電磁兼容GB/T12668.2調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)第2部分:一般要求低壓交流變頻電氣傳動系統(tǒng)額定值的規(guī)定GB/T12668.3調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)第3部分:電磁兼容性要求及其特定的試驗方法GB/T12668.4—2006調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)第4部分:一般要求交流電壓1000V以上但不超過35kV的交流調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)額定值的規(guī)定GB/T14549電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T20113—2006電氣絕緣結(jié)構(EIS)熱分級GB/T33984電動機軟起動裝置術語HG/T6190.1—2023石油和化工用中壓變頻器技術應用導則第1部分：基本要求JB/T10251交流電動機電力電子軟起動裝置3術語和定義GB/T2900.1、GB/T2900.33、GB/T3859.2、GB/T4365、GB/T12668.2、GB/T12668.4—2006、GB/T33984、HG/T6190.1—2023、JB/T10251界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1交流電氣傳動系統(tǒng)alternatingcurrentelectricdrivesystemEDS2HG/T6190.2—2023由電力設備（可能的諧波濾波器、輸入變壓器，變流器部分、可能的輸出變壓器或電抗器、交流電動機）、控制、保護和輔助設備組成。[來源：GB/T12668.4—2006，3.1.1，有修改]3.2最小運行轉(zhuǎn)速minimumoperatingspeed被傳動設備所要求的電動機最小運行轉(zhuǎn)速。[來源：GB/T12668.4—2006，3.4.2]3.3最大運行轉(zhuǎn)速maximumoperatingspeed被傳動設備所要求的電動機最大運行轉(zhuǎn)速。[來源：GB/T12668.4—2006，3.4.3]3.4平均壽命averagelifeMTTF平均壽命是標志一批產(chǎn)品平均能工作多長時間的量，對于不可修復產(chǎn)品，平均壽命就是平均壽終時間（MTTF對于可修復產(chǎn)品，平均壽命就是平均無故障時間(MTBF),即兩次相鄰故障間正常工作的平均時間，單位為小時（h）。3.5平均修復時間meantimetorepairMTTR可修復系統(tǒng)在出現(xiàn)故障后迅速恢復正常工作所需的平均修復時間，是反映有效性的指標。4設計選型4.1性能要求4.1.1性能匹配4.1.1.1電壓匹配變頻器的最高輸出電壓應與負載電動機的額定電壓一致。4.1.1.2轉(zhuǎn)矩匹配恒轉(zhuǎn)矩或有減速裝置的負載應校驗變頻器與負載的轉(zhuǎn)矩匹配。4.1.1.3起動特性匹配不同負載的起動特性不同，特別是對起動轉(zhuǎn)矩要求較高的負載，設計選型應校驗變頻器與負載起動轉(zhuǎn)矩的特性匹配。3HG/T6190.2—20234.1.1.4加速時間、減速時間匹配對于轉(zhuǎn)動慣量較大的負載（如風機、水泵等變頻器的加速時間、減速時間應與負載的加速、減速特性匹配。4.1.2容量匹配4.1.2.1變頻器額定容量應在電源電壓波動范圍在產(chǎn)品準許的范圍之內(nèi)。4.1.2.2變頻器的額定輸出功率及電流應不小于所驅(qū)動電動機的額定功率及電流，電動機的實際運行電流不宜低于變頻器額定電流的1/8。4.1.2.3對恒功率負載，在選擇變頻器容量時，可根據(jù)減速造成力矩增加的比例確定變頻器容量或配置適當?shù)难a償方式進行補償。4.1.2.4海拔大于1000m～4000m的高海拔地區(qū)，每增加100m高度，變頻器的容量應按降低變頻器額定容量的1%選用。4.1.2.5海拔大于1000m～4000m的高海拔地區(qū)，每增加100m高度，變頻器的外絕緣距離應增大4.1.2.6當環(huán)境溫度在40℃~50℃范圍時，每增加溫度18℃,變頻器的輸出電流應按降低變頻器額定輸出電流1%選用。4.1.2.7一臺變頻器驅(qū)動多臺電動機時，變頻器容量應大于多臺電動機容量之和，且只能選擇壓頻比（U/F）控制方式。4.1.2.8當多臺變頻器的逆變單元共用一個整流/回饋單元(即采用公共直流母線)方式時，整流/回饋單元的容量應滿足多臺變頻器逆變單元同時運行的要求，并應配備小功率變頻器整流橋過載損壞的保護措施；使用中多臺電動機不應同時制動。4.1.2.9驅(qū)動高速電動機的變頻器的容量應大于驅(qū)動普通電動機的變頻器容量。4.1.2.10當配電電纜較長時，變頻器應采取抑制長電纜對地耦合電容而引起變頻器出力不足的措施，在此情況下，變頻器容量應放大一檔或者在變頻器的輸出端配置輸出電抗器；對重要負載，可選用輸出配電電纜長度符合規(guī)定的變頻器。4.1.3電壓選擇4.1.3.1大于3000kW的電動機宜選用變頻器。4.1.3.2變頻器的額定電壓宜依據(jù)負載電動機的電壓等級選配變頻器的額定電壓。4.2功能及選型4.2.1變頻調(diào)速基本原理變頻調(diào)速基本原理見附錄A。4.2.2節(jié)能調(diào)速當用于不調(diào)速的風機、泵類等負載時，可取消擋板或閥門，并采用變頻器節(jié)能調(diào)速；當風量、流量可連續(xù)平滑和快速精確控制時，減少了管道和閥門的壓力，可提高設備壽命，減少設備維修量。此類負載宜選用多電平交-直-交電壓型U/F控制的變頻器。4.2.3工藝調(diào)速4.2.3.1穩(wěn)速調(diào)速4HG/T6190.2—2023此類負載不強調(diào)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能（如加減速跟隨性能、突加負載的動態(tài)速降及恢復時間等在各種擾動因數(shù)下僅要求電動機以一定的穩(wěn)速精度長期運行；對此種負載可選用多電平交-直-交電壓型U/F控制的變頻器。4.2.3.2多單元協(xié)調(diào)調(diào)速對于多單元協(xié)調(diào)調(diào)速類負載，應避免由于外部各種擾動因數(shù)（電源、負載、環(huán)境溫度等）變化而干擾各單元間的速度協(xié)調(diào)；當速度按設定值變化時，實際運行速度應盡快跟上給定值的變化，對此類負載可采用下列變頻調(diào)速方案：a）當成套設備有多臺電動機時，可選用公共直流母線供電的交-直-交變頻器；b）不大于600r/min的低速大功率負載可選用交-交變頻器；c）此類設備使用的變頻器可采用矢量控制及增加速度反饋閉環(huán)調(diào)節(jié)功能。4.2.3.3寬調(diào)速對從低速到高速有較寬的調(diào)速范圍的寬調(diào)速電動機負載，宜采用下列變頻調(diào)速方案：a)宜選用交-直-交變頻器并采用矢量控制方式；b)為保證低速時的穩(wěn)定運行，常用鎖相技術。4.2.3.4提升機械調(diào)速用于提升機械調(diào)速的變頻器應有良好的速度跟隨性能及可靠而準確的停車功能。當平衡重物轉(zhuǎn)矩等于負載轉(zhuǎn)矩時，電動機轉(zhuǎn)矩在零附近擺動（即電動機在電動和再生狀態(tài)間擺動此時應過渡平滑、可靠。提升機械調(diào)速的變頻器可采用下列變頻調(diào)速方案：a)可選用矢量控制的變頻器；b)功率小于2000kW的低速中小卷揚機在停車前宜低速運行一段再停車；c)功率不小于2000kW的卷揚機可選用矢量控制的交-交變頻器加低速電動機的調(diào)速方案。4.2.4軟起動4.2.4.1起動大功率10000kW）或特大功率電動機20000kW）可采用變頻器軟起動方式，其軟起動宜選用交-直-交脈寬調(diào)制（PWM）電壓型U/F控制方式的變頻器。4.2.4.2軟起動特性軟起動特性應符合下列規(guī)定：a)用于較大靜摩擦負載時，變頻器應具備電壓（Vk）和時間（Tk）可調(diào)的突跳起動功能；b)變頻器起動基值電壓（Vp）可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，推薦范圍為5%~15%電動機額定電壓；c)起動斜坡上升時間（tr）可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍應不小于60s。4.2.4.3軟停車特性軟停車特性應符合下列規(guī)定：a)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)變頻器軟停車基值電壓（Vt）和斷開電壓（Vzb)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)變頻器軟停車斜坡下降時間，調(diào)節(jié)范圍應不小于1s～60s。4.2.4.4限流起動特性可連續(xù)調(diào)節(jié)限流值ICL，ICL調(diào)節(jié)范圍應不小于1倍～4倍電動機額定電流。5HG/T6190.2—20234.2.4.5突加負載電動機從空載狀態(tài)急劇增加到100%負載時，電動機應在200ms內(nèi)完成過渡過程而達到穩(wěn)定運行，不應發(fā)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。4.2.4.6負載變化當負載從1%~100%范圍內(nèi)緩慢變化時，電動機的電壓應隨負載的變化而變化，且能正常工作。4.3諧波限制應減小變頻器通過耦合點注入電源電網(wǎng)的諧波電流，接入變頻器的電源電網(wǎng)的總諧波畸變率（THD）應符合GB/T14549的規(guī)定。諧波含量的計算應符合GB/T12668.4—2006中3.1.13的規(guī)定。一般情況下，變頻器輸出為正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）波。在某些特定的使用場所，要求變頻器輸出為正弦波時，可由用戶和制造商約定。4.4干擾和抑制4.4.1在變頻器電源接入處可設置無線電干擾抑制器濾波器，可將無線電干擾抑制器濾波器、整流器、逆變器安裝在公用導電底板上。4.4.2變頻器應安裝在可靠接地且封閉的金屬柜體內(nèi)。4.4.3變頻器應隔離電源電纜和信號電纜。4.5電磁兼容設計4.5.1變頻器應進行電磁兼容設計，電磁兼容應符合GB/T12668.3的規(guī)定。4.5.2變頻器應具有抗干擾度的能力，應在空間上隔離噪聲源和設置噪聲接收器。4.5.3可設置濾波器和耦合元件，以提高變頻器電磁兼容的能力。4.6可靠性保證及措施4.6.1短路穩(wěn)定性變頻器應具備耐受電源及其內(nèi)部短路電流沖擊的能力，并在短路故障消除后可重新可靠地投入運4.6.2繼電保護變頻器應具備保護變頻器、電動機及其配電電纜的系統(tǒng)繼電保護性能，繼電保護性能應符合HG/T6190.1—2023的規(guī)定，且應具有下列主要保護功能：a)應有防止誤操作的功能；b)應有變壓器或電感過溫、通風系統(tǒng)故障、過流、過載、過欠壓、短路、不平衡、接地故障保護功能；c)能自動記錄各種保護的動作類型、動作時間，宜可實現(xiàn)故障定位；d)各種保護能輸出干節(jié)點，與外部報警或者跳閘回路連接。4.6.3失電跨越當電源瞬時（5個波周期內(nèi)）中斷或電網(wǎng)擾動時，變頻器應自動跨越瞬時電源中斷故障，維持正常運行。6HG/T6190.2—20234.6.4自動再起動在外部電源斷電并在3s內(nèi)恢復供電時，變頻器應自動再起動。4.6.5同步切換至工頻供電變頻器應具備在故障或檢修時可同步切換至工頻電源的功能，以保證不間斷供電。4.6.6控制回路雙電源切換變頻器應具備控制電源多路冗余功能，至少兩路取電。用戶提供一路控制電源，變頻器自身產(chǎn)生一路控制電源，應確保只要其中一路電源正常，設備能正常工作。4.6.7不間斷后備電源（UPS）供電當變頻器配置了不間斷后備電源（UPS），并由UPS供電時，掉電保持時間應不小于5min。4.6.8控制單元模塊化及冗余配置4.6.8.1變頻器控制單元應為模塊化插件，必要時，關鍵控制單元的元器件可冗余配置。4.6.8.2同功能模塊化插件可互換。4.6.9平均無故障時間（MTBF）為滿足石油和化工裝置長周期連續(xù)運行的要求，變頻器平均無故障時間應不小于50000h。4.6.10平均修復時間（MTTR）平均修復時間（MTTR）應不大于0.5h。4.6.11故障診斷、事故記錄及故障錄波功能變頻器應具備實時故障診斷、事故記錄及故障錄波功能。5系統(tǒng)各單元配置原則5.1變頻器各單元配置5.1.1開關設備5.1.1.1功能及配置原則開關設備功能及配置原則應符合下列規(guī)定：a)電源開關：宜采用接觸器或斷路器；它應能在額定電流下可靠運行，且應安全可靠地切斷額定電流或短路電流（僅斷路器）；1）當變頻器容量不小于2000kW時，宜選用斷路器；當變頻器容量小于2000kW時，宜選用接觸器；2）當電源至變頻器供電距離較遠及處于不同場所時，宜采用斷路器。b)輸出開關：宜采用接觸器或斷路器；它應能在額定電流下可靠運行，且應可靠地切斷工作電流、過載電流或短路電流（僅斷路器）；7HG/T6190.2—2023c)旁路電源開關：在變頻器需要提供旁路電源時，應設置旁路電源開關；旁路電源開關應采用接觸器或斷路器；它應能在額定電流下可靠運行，且應可靠地切斷額定電流或短路電流（僅斷路器），其配置原則與電源開關一致。5.1.1.2額定值開關設備的額定值應符合下列規(guī)定：a）額定電壓：電源開關與旁路開關的額定電壓應不小于供電電源的最高工作電壓，輸出開關應與負載電動機的電壓等級相同；b）額定電流：所有開關設備的額定電流應不小于變頻器最大允許過載電流；c）額定短路開斷電流（僅適用于斷路器1）電源開關和旁路電源開關：可開斷供電系統(tǒng)的最大短路電流；2）輸出開關：可開斷變頻器輸出電源的最大短路電流。5.1.2避雷器變頻器應設置避雷器，避雷器應符合下列規(guī)定：a)功能及配置原則：吸收由電源入侵的過電壓和相鄰回路的操作過電壓，保護與電源相連接的電器設備（包括變頻器和電動機）；b)額定值：依據(jù)電源額定電壓及電動機絕緣水平選擇。5.1.3電抗器和濾波器5.1.3.1功能電抗器和濾波器應具有下列功能：a)提高變頻器的功率因數(shù)；b)減少高次諧波對供電電源的污染；c)降低對周圍環(huán)境的射頻干擾；d)輸出電抗器可限制電動機端部的電壓陡度（dU/dt）及電纜的容性充、放電電流；e)增加配電電纜的長度。5.1.3.2配置原則電抗器和濾波器應根據(jù)變頻器、電動機的容量和性能要求配置，即使電抗器和濾波器不在變頻器的供貨范圍內(nèi)，變頻器供應商也應對其提出性能要求并提供技術文件指導采購。5.1.4變壓器5.1.4.1功能變壓器分電源變壓器及輸出變壓器，其主要功能應符合下列規(guī)定：a)電源變壓器提供電源及電壓移相，輸出變壓器與負載電動機額定電壓匹配；b)外部隔離；c)諧波抑制。5.1.4.2結(jié)構型式變壓器結(jié)構型式可分為干式變壓器和油浸式變壓器。8HG/T6190.2—20235.1.4.3額定值變壓器的額定值應與變頻調(diào)速系統(tǒng)的整體性能匹配。5.1.4.4配置原則電源及輸出變壓器應根據(jù)變頻器、電動機的容量和性能要求配置，即使變壓器不在變頻器的供貨范圍內(nèi)，變頻器供應商也應對其提出性能要求并提供技術文件指導采購，且變頻裝置的整機性能由變頻器供應商負責。5.1.5制動單元電動機轉(zhuǎn)速跟隨變頻器輸出頻率降低而下降時，電動機呈發(fā)電機狀態(tài)運行，所產(chǎn)生的反向電能將反饋給變頻器；為限制反饋能量過大損害變頻器及縮短電動機轉(zhuǎn)速下降時間，應設置制動單元。制動單元的功能應符合下列規(guī)定：a)能耗制動：利用電阻或電抗器消耗反饋電能；此種方式簡單易行、成本低，但系統(tǒng)的運行效率低；b)再生制動：采用有源逆變技術將反饋電能饋送回供電系統(tǒng)；其優(yōu)點是變頻器可驅(qū)動負載四象限運行且提高系統(tǒng)的運行效率；但實現(xiàn)能量再生制動需要電壓同頻同相控制、回饋電流控制等條件，其技術復雜，成本較高；c)設置原則：以上兩種制動方式可根據(jù)變頻器的性能要求成套配置。5.1.6變流器變流器是變頻器的核心環(huán)節(jié)，其類型決定于變頻器的整機性能和驅(qū)動特性。變流器的性能應符合HG/T6190.1—2023的規(guī)定。5.1.7通訊單元配置原則5.1.7.1變頻器應具備完善的通訊模塊及通訊接口，其通訊規(guī)約應與電氣自動化系統(tǒng)相匹配。5.1.7.2通過系統(tǒng)網(wǎng)絡應實現(xiàn)變頻器與電氣自動化系統(tǒng)之間傳送各種運行狀態(tài)、故障信息、運行參數(shù)等信息，并接受系統(tǒng)的操控指令及運行參數(shù)、密碼的修改及設定，并實現(xiàn)系統(tǒng)直接控制變頻器的運行、故障診斷、調(diào)試等，應具有無人值守的功能。5.1.7.3系統(tǒng)控制包括遠程開機、停機、調(diào)速等功能及高精度參數(shù)（包括轉(zhuǎn)速、頻率、運行曲線、加減速時間、運行模式、過電流等）的遠方設定。5.1.7.4通訊接口應符合下列規(guī)定：a)輸入與輸出（I/O）通訊接口數(shù)量應滿足工程需要；b)接點容量：交流220V、5A或直流24V、5A；c)模擬量電流源輸出負載能力應不小于250V·A。5.1.8變頻調(diào)速對供電電源的影響變頻調(diào)速對供電電源的影響包括下列干擾因素：a)諧波電壓造成電源網(wǎng)絡電壓波形畸變，供電質(zhì)量下降；諧波電流引起無功功率增加，降低了功率因數(shù)；b)使接入同一電源系統(tǒng)中的電氣設備（如變壓器、電動機等）的損耗增加，輸出功率減少，絕緣老化加速，噪聲和振動增大，而電力電容器則可能因其對諧波電流的放大而產(chǎn)生過電流；9HG/T6190.2—2023c)電源網(wǎng)絡諧振頻率接近于變頻器諧波源的某個諧波頻率時，其公共耦合點上可能產(chǎn)生很高的諧波電壓，危及電源電網(wǎng)系統(tǒng)的安全；d)造成公共耦合點交流電壓的波動，使連接在該點的繼電保護、測量儀器、通訊設備及計算機受到干擾，嚴重時使其不能正常工作；e)對鄰近的弱電系統(tǒng)（包括通訊系統(tǒng)和電子設備）形成干擾。5.2電動機5.2.1電動機類型變頻調(diào)速電動機的主要類型為籠型異步電動機及普通勵磁同步電動機。5.2.2機械特性電動機應具備下列機械特性：a)電動機應與負載的機械特性匹配；供應商應提供電動機及其負載的機械特性數(shù)據(jù)；b)頻繁起動、制動的電動機應加強絕緣水平及機械強度，必要時向電動機供應商提出起動、制動的頻次和相關要求。5.2.3電動機選型電動機的選型應符合下列規(guī)定：a)電動機選型應符合石油和化工裝置防爆、防腐、戶外等環(huán)境特性的要求；b)對一般用途變頻調(diào)速系統(tǒng)宜選用普通籠型異步電動機，并應校驗變頻調(diào)速系統(tǒng)實際運行對電動機的不良影響；c)有下列情況之一時，可選用變頻電動機：1)工作頻率高于50Hz；2)工作頻率低于10Hz，但負載功率大（超過0.8倍額定功率）且長期持續(xù)工作；3)調(diào)速比D≥10，且頻繁變化；4)調(diào)速比D較大，工作周期短，且負載轉(zhuǎn)矩GD2較大（如離心風機、提升機等），正、反轉(zhuǎn)交替運行，同時要求實現(xiàn)能量再生的工作方式；5)因傳動需要（如低噪聲、恒轉(zhuǎn)矩、閉環(huán)控制等）采用變頻電動機更為合理時。5.2.4變頻調(diào)速對電動機的影響5.2.4.1變頻器對電動機的影響變頻器對電動機的影響包括下列干擾因素：a)變頻器輸出所含的高次諧波分量在電動機定子和轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生附加銅損、鐵損和雜散損耗，使其溫升增加10%～20%；b)變頻器輸出中的dU/dt及由PWM變頻器產(chǎn)生疊加在電動機運行電壓上的矩形斬波沖擊電壓，使電動機定子繞組匝間絕緣承受的電壓應力增大，威脅電動機的對地絕緣；c)變頻器輸出所含各次諧波與電動機電磁部分的固有空間諧波相互干預而形成各種電磁激振力，當電磁力波的頻率和電動機機體的固有振動頻率一致或接近時，將產(chǎn)生共振，加大諧波電磁噪聲與震動；d)容量超過160kW的電動機，因共模電壓和磁路不對稱而產(chǎn)生的軸電流不能忽視，同時容性耦合高頻電壓會加大軸瓦電流，降低了軸瓦壽命，甚至會燒毀軸瓦；HG/T6190.2—2023e)變頻器輸出中的高次諧波使電纜的損耗增加，降低電纜的載流能力，損害電纜的絕緣，降低電纜的使用壽命。5.2.4.2電動機的效率和溫升變頻器的輸出電壓和電流均含有不同程度的諧波分量，會增加電動機定子及轉(zhuǎn)子銅耗、鐵耗及附加損耗，會使電動機額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小；變頻調(diào)速的防爆電動機應與變頻器成套進行型式試驗并配置適當?shù)臏囟缺Ｗo元件，當未進行成套型式試驗時，應在防爆電動機定子繞組設置測溫元件，以實現(xiàn)電動機的溫度保護。5.2.4.3電動機絕緣強度電動機絕緣強度宜符合GB/T20113—2006中F級絕緣、B級絕緣水平考核要求的規(guī)定。5.2.4.4諧波電磁噪聲與振動電動機變頻調(diào)速的范圍應避免調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生共振。5.2.4.5電動機對頻繁起動、制動的適應能力變頻調(diào)速時，電動機應能在低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式起動和在各種制動方式下快速制動。5.2.4.6電動機低轉(zhuǎn)速運行及冷卻當電動機的轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速的40%時，電動機運行及冷卻應符合下列規(guī)定：a)當電動機拖動恒轉(zhuǎn)矩負載低速運行，運行頻率小于20Hz時，應限制轉(zhuǎn)速的下限值或主電機散熱風扇采用獨立的電機驅(qū)動以強迫風冷；b)當以自給油軸承潤滑方式的電動機在低速區(qū)運行時，應限制轉(zhuǎn)速下限值或改用強制軸承潤滑方5.2.4.7電動機高轉(zhuǎn)速運行及冷卻對恒功率變頻調(diào)速電動機，當轉(zhuǎn)速超過3000r/min時，應采用耐高溫的特殊潤滑脂。5.2.4.8軸電流及防護措施產(chǎn)生軸電流和防護措施不當對電動機的影響因素以及應采取的措施包括：a)電動機在變頻調(diào)速運行時，當軸承兩端建立的電壓超過潤滑劑的絕緣能力時，軸承就會流過電流（即軸電流），產(chǎn)生軸電流的主要原因如下：1)磁路不對稱：對容量超過400kW的電動機易發(fā)生磁路不對稱而產(chǎn)生軸電流；2)靜電積聚：傳動負載在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生靜電積聚而產(chǎn)生軸電流；3)高頻電壓：電動機端子處的高頻共模電壓產(chǎn)生共模電流，其中一部分流過電動機或傳動設備的軸承。b)預防軸電流的危害有下列三種基本方式，可單獨采用或合并選用：1)適宜的布線和接地；2)改變軸電流回路；3)削弱高頻共模電壓。HG/T6190.2—2023c)以上措施是為了減少軸電流脈沖，或?qū)⒚}沖值削弱而使其不至于影響軸承壽命；具體實施時可采取下列措施：1)供電電纜穿鋼管保護且兩端接地，屏蔽層應直接接地；2)非傳動端軸承絕緣；3)兩端軸承均絕緣，再用絕緣聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)軸通過電刷接地；4)非傳動端軸承絕緣，轉(zhuǎn)軸通過電刷接地；5)變頻器輸出側(cè)安裝共模電壓濾波器，可大大降低共模電壓。設計選型時可與變頻器及機械設備供應商共同協(xié)商確定具體而有效的電動機軸電流預防措施。5.3電纜5.3.1電力電纜5.3.1.1選型原則電力電纜選型應滿足石油和化工裝置防爆、防腐、防火、戶外等的環(huán)境特性要求，所選用的電力電纜應進行熱穩(wěn)定及電壓降校驗。5.3.1.2輸入電源電纜輸入電源電纜符合下列規(guī)定：a)電壓等級：應按變頻器輸入電源電壓等級選擇電纜的額定電壓；b)截面：應按變頻器的額定輸入電流選擇電纜截面；c)選型：宜采用常規(guī)型號電纜。5.3.1.3輸出電源電纜輸出電源電纜宜符合下列規(guī)定：a)電壓等級：按電動機額定電壓選擇變頻器輸出電源電纜的額定電壓；b)截面：按電動機的額定電流選擇電纜截面；c)選型：采用常規(guī)型號的電纜，特殊情況下可選用變頻電機專用電力電纜；d)配電長度：不超過變頻器最大準許配電電纜長度，否則，可采用相應措施以增加配電長度。5.3.1.4輔助電源電纜輔助電源電纜宜符合下列規(guī)定：a)電壓等級：0.6kV/1kV；b)截面：按各用電負荷的最大功率選擇電纜截面；c)選型：采用常規(guī)型號電纜。5.3.2控制電纜控制電纜應符合下列規(guī)定：a)電壓等級：450V/750V；b)截面：截面應不小于1.5mm2的銅芯電纜；c)選型：1)模擬信號宜選用對絞線芯分屏蔽復合總屏蔽控制電纜；2)數(shù)字信號可選用總屏蔽控制電纜；3)為避免干擾，可采用光纖電纜代替上述屏蔽電纜。HG/T6190.2—20236設計文件的變更變頻器在安裝、調(diào)試、驗收、檢修過程中，當設計文件不符合實際情況時，應由設計單位進行設計變更，并提供設計變更技術文件或變更后的設計技術文件。HG/T6190.2—2023（資料性）變頻調(diào)速基本原理變頻調(diào)速是指由變頻器對通用電動機或一般變頻電動機作調(diào)速驅(qū)動和控制。由于此類變頻器在石油和化工行業(yè)的廣泛使用已成為本行業(yè)變頻器應用的主流，其調(diào)速的基本原理基于公式（A.1）～公式（A.3）。同步轉(zhuǎn)速按公式（A.1）計算。一般異步電機轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速n1存在一定的滑差，異步電機轉(zhuǎn)速按公式（A.2）計算。三相異步電機的定子每相電勢有效值按公式（A.3）計算。n0=60f1/p......................................................................(A.1)n=n01-s)/p....................................................(A.2)E1=4.44f1N1φm.............................................................(A.3)式中：n0——同步轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)每分鐘(r/min)；f1——電源頻率，單位為赫茲(Hz)；p——磁極對數(shù)；n——異步電機轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)每分鐘(r/min)；s——異步電機轉(zhuǎn)差率；E1——定子每相電勢有效值，單位為伏(V)；N1——定子繞組有效匝數(shù)；фm——定子磁通，單位為韋伯(Wb)。由公式(A.2)式可知，調(diào)速的措施可采用改變f1、p、s其中任意一個參數(shù)實現(xiàn)，對異步電機最好的方法是改變頻率f1實現(xiàn)調(diào)速控制。對公式(A.3)式可分成下列兩種情況進行分析：——當變頻器調(diào)速輸出頻率低于額定電源頻率時：屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，U/f關系見圖A.1；此時為維持電機輸出轉(zhuǎn)矩不變，應維持每極氣隙磁通фm不變，從公式(A.3)可知，也就是要使E1/f1=常數(shù)；當忽略定子漏阻抗壓降時，可認為供給電機的電壓U1與頻率f1按相同比例變化，即U1/f1=常數(shù)；但是，當電動機在頻率較低運行時，定子漏阻抗壓降不能忽略，要人為地提高定子電壓，以作漏抗壓降的補償，維持E1/f1≈常數(shù)，此時變頻器輸出U1/f1關系如圖A.1中的曲線2，而不再是曲線1。HG/T6190.2—2023圖A.1U/f關系多數(shù)變頻器在輸出調(diào)速頻率低于電機額定頻率時,輸出的電壓U1和頻率f1類似圖A.1中曲線2,并且隨著設置不同,可改變補償曲線的形狀，使用者可根據(jù)電機實際運行情況作適當調(diào)整；——在頻率高于額定電源頻率時屬于恒功率調(diào)速的情況下：隨著變頻器的輸出頻率f1提高，變頻器的電源電壓由電網(wǎng)電壓決定，不能繼續(xù)升高。根據(jù)公式(A.3)，E1不能變，f1提高必然使фm下降，由于фm與電流或轉(zhuǎn)矩成正比，因此，也就使轉(zhuǎn)矩下降，轉(zhuǎn)矩雖然下降了，但因轉(zhuǎn)速升高了，所以它們兩的乘積并未變；轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積等于功率，因此這時候電機處在恒功率輸出的狀態(tài)下運行。異步電動機變頻調(diào)速時恒轉(zhuǎn)矩和恒功率區(qū)域狀態(tài)的特性如圖A.2所示。фф