HGT 6190.2-2023 石油和化工用中壓變頻器技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則 第2部分：設(shè)計(jì)選型 (正式版)

ICS71.120;29.200CCSG98HGTechnicalapplicationguidelinesformedianvoltageconvertersinpetrochemicalindustry—Part2:Desig2023-12-20發(fā)布中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布IHG/T6190.2—2023前言 II III 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14設(shè)計(jì)選型 24.1性能要求 24.2功能及選型 34.3諧波限制 54.4干擾和抑制 54.5電磁兼容設(shè)計(jì) 54.6可靠性保證及措施 55系統(tǒng)各單元配置原則 65.1變頻器各單元配置 6 9 116設(shè)計(jì)文件的變更 12附錄A（資料性）變頻調(diào)速基本原理 13圖A.1U/f關(guān)系 14圖A.2異步電機(jī)調(diào)速時(shí)的輸出特性 14圖A.3通用變頻器基本電路 15圖A.4雙極性SPWM調(diào)制器 16圖A.5不同負(fù)載的機(jī)械特性 16HG/T6190.2—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是HG/T6190《石油和化工用中壓變頻器技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》的第2部分。HG/T6190已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：基本要求；——第2部分：設(shè)計(jì)選型；——第3部分：安裝、調(diào)試及驗(yàn)收；——第4部分：使用、維護(hù)及檢修。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本文件由化學(xué)工業(yè)專用儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。本文件起草單位：中國石油和化工自動(dòng)化應(yīng)用協(xié)會(huì)、惠生工程（中國）有限公司、大禹電氣科技股份有限公司、天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司、廣州智光電氣技術(shù)有限公司、華東管道設(shè)計(jì)研究院有限公司、維諦新能源有限公司、臥龍電氣集團(tuán)遼寧榮信電氣傳動(dòng)有限公司、華北電力大學(xué)。本文件主要起草人：陳明海、孫楚斌、李崇波、杭玉宏、孫開發(fā)、齊志華、李曉峰、鄭艷文、HG/T6190.2—2023中壓變頻器在石油和化工行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用，是石油和化工行業(yè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)核心關(guān)鍵設(shè)備，在石油和化工行業(yè)工藝調(diào)速、節(jié)能與環(huán)保領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。石油和化工生產(chǎn)工藝裝置具有高溫、高壓、易燃易爆、腐蝕性強(qiáng)、能源消耗大等特點(diǎn)，因而中壓變頻器在石油和化工行業(yè)的應(yīng)用有其特殊性，所以需要對(duì)中壓變頻器在石油和化工行業(yè)的技術(shù)應(yīng)用做出規(guī)定。編制系列文件HG/T6190《石油和化工用中壓變頻器技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》，是針對(duì)石油和化工行業(yè)應(yīng)用的特殊性，并從產(chǎn)品生產(chǎn)制造、設(shè)計(jì)選型、安裝調(diào)試、使用維護(hù)等全生命周期管理出發(fā)而制定的系列文件，以滿足石油和化工行業(yè)對(duì)中壓變頻器定制化、設(shè)計(jì)選型、安全性以及可靠性等使用需求?？紤]到中壓變頻器在生產(chǎn)制造、設(shè)計(jì)選型、安裝調(diào)試、使用維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)的主體對(duì)象不同，資質(zhì)要求也不同，但又相互關(guān)聯(lián)，所以本系列文件按使用主體對(duì)象的不同，由四個(gè)部分組成。本部分為HG/T6190的第2部分?！?部分基本要求。目的在于確立石油和化工用中壓變頻器的使用條件、性能和要求，以科學(xué)合理確定石油和化工用中壓變頻器的技術(shù)性能指標(biāo)，體現(xiàn)石油和化工生產(chǎn)的特殊性，如高性能、重載、防腐蝕等苛刻的使用環(huán)境，促進(jìn)制造商改進(jìn)或提高產(chǎn)品在石油和化工行業(yè)使用的適應(yīng)性。本部分主要適用對(duì)象為產(chǎn)品制造商相關(guān)人員?！?部分：設(shè)計(jì)選型。目的在于確立中壓變頻器的設(shè)計(jì)選型、系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備及電纜選擇等配置技術(shù)要求，提出根據(jù)不同生產(chǎn)工藝需求確定中壓變頻器的控制方式、輸出轉(zhuǎn)矩、過載能力等相關(guān)要求，如參考選型基本規(guī)范、設(shè)計(jì)選型邏輯框圖等。本部分主要適用對(duì)象為系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)人員?！?部分：安裝、調(diào)試及驗(yàn)收。目的在于確立石油和化工用中壓變頻器的安裝、調(diào)試和驗(yàn)收規(guī)范或方法，以確保中壓變頻器、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電纜及其它輔件等低壓電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備的整體性能。本部分主要適用對(duì)象為安裝施工方面相關(guān)人員?！?部分：使用、維護(hù)及檢修。目的在于確立對(duì)正常運(yùn)行的中壓變頻器進(jìn)行定期維護(hù)；對(duì)出現(xiàn)故障的中壓變頻器進(jìn)行檢修的基本方法，為用戶或檢修人員提供明確的故障分析方法和基礎(chǔ)參考依據(jù)。本部分主要適用對(duì)象為中壓電氣傳動(dòng)裝置使用維護(hù)及檢修相關(guān)人員。1HG/T6190.2—2023石油和化工用中壓變頻器技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則第2部分:設(shè)計(jì)選型本文件規(guī)定了石油和化工用中壓變頻器設(shè)計(jì)選型的術(shù)語和定義、設(shè)計(jì)選型、系統(tǒng)各單元配置原則、設(shè)計(jì)文件的變更。本文件適用于石油和化工新建、擴(kuò)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(shè)計(jì)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(gòu)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(duì)應(yīng)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(shù)語基本術(shù)語GB/T2900.33電工術(shù)語電力電子技術(shù)GB/T3859.2半導(dǎo)體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-2部分:應(yīng)用導(dǎo)則GB/T4365電工術(shù)語電磁兼容GB/T12668.2調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)第2部分:一般要求低壓交流變頻電氣傳動(dòng)系統(tǒng)額定值的規(guī)定GB/T12668.3調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)第3部分:電磁兼容性要求及其特定的試驗(yàn)方法GB/T12668.4—2006調(diào)速電氣傳動(dòng)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(dòng)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(gòu)(EIS)熱分級(jí)GB/T33984電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置術(shù)語HG/T6190.1—2023石油和化工用中壓變頻器技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則第1部分：基本要求JB/T10251交流電動(dòng)機(jī)電力電子軟起動(dòng)裝置3術(shù)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(shù)語和定義適用于本文件。3.1交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)alternatingcurrentelectricdrivesystemEDS2HG/T6190.2—2023由電力設(shè)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(dòng)機(jī)）、控制、保護(hù)和輔助設(shè)備組成。[來源：GB/T12668.4—2006，3.1.1，有修改]3.2最小運(yùn)行轉(zhuǎn)速minimumoperatingspeed被傳動(dòng)設(shè)備所要求的電動(dòng)機(jī)最小運(yùn)行轉(zhuǎn)速。[來源：GB/T12668.4—2006，3.4.2]3.3最大運(yùn)行轉(zhuǎn)速maximumoperatingspeed被傳動(dòng)設(shè)備所要求的電動(dòng)機(jī)最大運(yùn)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(biāo)志一批產(chǎn)品平均能工作多長時(shí)間的量，對(duì)于不可修復(fù)產(chǎn)品，平均壽命就是平均壽終時(shí)間（MTTF對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品，平均壽命就是平均無故障時(shí)間(MTBF),即兩次相鄰故障間正常工作的平均時(shí)間，單位為小時(shí)（h）。3.5平均修復(fù)時(shí)間meantimetorepairMTTR可修復(fù)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障后迅速恢復(fù)正常工作所需的平均修復(fù)時(shí)間，是反映有效性的指標(biāo)。4設(shè)計(jì)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(yīng)與負(fù)載電動(dòng)機(jī)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(fù)載應(yīng)校驗(yàn)變頻器與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩匹配。4.1.1.3起動(dòng)特性匹配不同負(fù)載的起動(dòng)特性不同，特別是對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較高的負(fù)載，設(shè)計(jì)選型應(yīng)校驗(yàn)變頻器與負(fù)載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的特性匹配。3HG/T6190.2—20234.1.1.4加速時(shí)間、減速時(shí)間匹配對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的負(fù)載（如風(fēng)機(jī)、水泵等變頻器的加速時(shí)間、減速時(shí)間應(yīng)與負(fù)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(yīng)在電源電壓波動(dòng)范圍在產(chǎn)品準(zhǔn)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(yīng)不小于所驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定功率及電流，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行電流不宜低于變頻器額定電流的1/8。4.1.2.3對(duì)恒功率負(fù)載，在選擇變頻器容量時(shí)，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(dāng)?shù)难a(bǔ)償方式進(jìn)行補(bǔ)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(yīng)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(yīng)增大4.1.2.6當(dāng)環(huán)境溫度在40℃~50℃范圍時(shí)，每增加溫度18℃,變頻器的輸出電流應(yīng)按降低變頻器額定輸出電流1%選用。4.1.2.7一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，變頻器容量應(yīng)大于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)容量之和，且只能選擇壓頻比（U/F）控制方式。4.1.2.8當(dāng)多臺(tái)變頻器的逆變單元共用一個(gè)整流/回饋單元(即采用公共直流母線)方式時(shí)，整流/回饋單元的容量應(yīng)滿足多臺(tái)變頻器逆變單元同時(shí)運(yùn)行的要求，并應(yīng)配備小功率變頻器整流橋過載損壞的保護(hù)措施；使用中多臺(tái)電動(dòng)機(jī)不應(yīng)同時(shí)制動(dòng)。4.1.2.9驅(qū)動(dòng)高速電動(dòng)機(jī)的變頻器的容量應(yīng)大于驅(qū)動(dòng)普通電動(dòng)機(jī)的變頻器容量。4.1.2.10當(dāng)配電電纜較長時(shí)，變頻器應(yīng)采取抑制長電纜對(duì)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(yīng)放大一檔或者在變頻器的輸出端配置輸出電抗器；對(duì)重要負(fù)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(dòng)機(jī)宜選用變頻器。4.1.3.2變頻器的額定電壓宜依據(jù)負(fù)載電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)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(dāng)用于不調(diào)速的風(fēng)機(jī)、泵類等負(fù)載時(shí)，可取消擋板或閥門，并采用變頻器節(jié)能調(diào)速；當(dāng)風(fēng)量、流量可連續(xù)平滑和快速精確控制時(shí)，減少了管道和閥門的壓力，可提高設(shè)備壽命，減少設(shè)備維修量。此類負(fù)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(fù)載不強(qiáng)調(diào)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（如加減速跟隨性能、突加負(fù)載的動(dòng)態(tài)速降及恢復(fù)時(shí)間等在各種擾動(dòng)因數(shù)下僅要求電動(dòng)機(jī)以一定的穩(wěn)速精度長期運(yùn)行；對(duì)此種負(fù)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(duì)于多單元協(xié)調(diào)調(diào)速類負(fù)載，應(yīng)避免由于外部各種擾動(dòng)因數(shù)（電源、負(fù)載、環(huán)境溫度等）變化而干擾各單元間的速度協(xié)調(diào)；當(dāng)速度按設(shè)定值變化時(shí)，實(shí)際運(yùn)行速度應(yīng)盡快跟上給定值的變化，對(duì)此類負(fù)載可采用下列變頻調(diào)速方案：a）當(dāng)成套設(shè)備有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，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(fù)載可選用交-交變頻器；c）此類設(shè)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(duì)從低速到高速有較寬的調(diào)速范圍的寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)負(fù)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(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行，常用鎖相技術(shù)。4.2.3.4提升機(jī)械調(diào)速用于提升機(jī)械調(diào)速的變頻器應(yīng)有良好的速度跟隨性能及可靠而準(zhǔn)確的停車功能。當(dāng)平衡重物轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩在零附近擺動(dòng)（即電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)和再生狀態(tài)間擺動(dòng)此時(shí)應(yīng)過渡平滑、可靠。提升機(jī)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(yáng)機(jī)在停車前宜低速運(yùn)行一段再停車；c)功率不小于2000kW的卷揚(yáng)機(jī)可選用矢量控制的交-交變頻器加低速電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方案。4.2.4軟起動(dòng)4.2.4.1起動(dòng)大功率10000kW）或特大功率電動(dòng)機(jī)20000kW）可采用變頻器軟起動(dòng)方式，其軟起動(dòng)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(dòng)特性軟起動(dòng)特性應(yīng)符合下列規(guī)定：a)用于較大靜摩擦負(fù)載時(shí)，變頻器應(yīng)具備電壓（Vk）和時(shí)間（Tk）可調(diào)的突跳起動(dòng)功能；b)變頻器起動(dòng)基值電壓（Vp）可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，推薦范圍為5%~15%電動(dòng)機(jī)額定電壓；c)起動(dòng)斜坡上升時(shí)間（tr）可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍應(yīng)不小于60s。4.2.4.3軟停車特性軟停車特性應(yīng)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(shí)間，調(diào)節(jié)范圍應(yīng)不小于1s～60s。4.2.4.4限流起動(dòng)特性可連續(xù)調(diào)節(jié)限流值ICL，ICL調(diào)節(jié)范圍應(yīng)不小于1倍～4倍電動(dòng)機(jī)額定電流。5HG/T6190.2—20234.2.4.5突加負(fù)載電動(dòng)機(jī)從空載狀態(tài)急劇增加到100%負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)在200ms內(nèi)完成過渡過程而達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，不應(yīng)發(fā)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。4.2.4.6負(fù)載變化當(dāng)負(fù)載從1%~100%范圍內(nèi)緩慢變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電壓應(yīng)隨負(fù)載的變化而變化，且能正常工作。4.3諧波限制應(yīng)減小變頻器通過耦合點(diǎn)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(yīng)符合GB/T14549的規(guī)定。諧波含量的計(jì)算應(yīng)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(chǎng)所，要求變頻器輸出為正弦波時(shí)，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(shè)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(dǎo)電底板上。4.4.2變頻器應(yīng)安裝在可靠接地且封閉的金屬柜體內(nèi)。4.4.3變頻器應(yīng)隔離電源電纜和信號(hào)電纜。4.5電磁兼容設(shè)計(jì)4.5.1變頻器應(yīng)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)，電磁兼容應(yīng)符合GB/T12668.3的規(guī)定。4.5.2變頻器應(yīng)具有抗干擾度的能力，應(yīng)在空間上隔離噪聲源和設(shè)置噪聲接收器。4.5.3可設(shè)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(yīng)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(yùn)4.6.2繼電保護(hù)變頻器應(yīng)具備保護(hù)變頻器、電動(dòng)機(jī)及其配電電纜的系統(tǒng)繼電保護(hù)性能，繼電保護(hù)性能應(yīng)符合HG/T6190.1—2023的規(guī)定，且應(yīng)具有下列主要保護(hù)功能：a)應(yīng)有防止誤操作的功能；b)應(yīng)有變壓器或電感過溫、通風(fēng)系統(tǒng)故障、過流、過載、過欠壓、短路、不平衡、接地故障保護(hù)功能；c)能自動(dòng)記錄各種保護(hù)的動(dòng)作類型、動(dòng)作時(shí)間，宜可實(shí)現(xiàn)故障定位；d)各種保護(hù)能輸出干節(jié)點(diǎn)，與外部報(bào)警或者跳閘回路連接。4.6.3失電跨越當(dāng)電源瞬時(shí)（5個(gè)波周期內(nèi)）中斷或電網(wǎng)擾動(dòng)時(shí)，變頻器應(yīng)自動(dòng)跨越瞬時(shí)電源中斷故障，維持正常運(yùn)行。6HG/T6190.2—20234.6.4自動(dòng)再起動(dòng)在外部電源斷電并在3s內(nèi)恢復(fù)供電時(shí)，變頻器應(yīng)自動(dòng)再起動(dòng)。4.6.5同步切換至工頻供電變頻器應(yīng)具備在故障或檢修時(shí)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(yīng)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(yīng)確保只要其中一路電源正常，設(shè)備能正常工作。4.6.7不間斷后備電源（UPS）供電當(dāng)變頻器配置了不間斷后備電源（UPS），并由UPS供電時(shí)，掉電保持時(shí)間應(yīng)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(yīng)為模塊化插件，必要時(shí)，關(guān)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(shí)間（MTBF）為滿足石油和化工裝置長周期連續(xù)運(yùn)行的要求，變頻器平均無故障時(shí)間應(yīng)不小于50000h。4.6.10平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）應(yīng)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(yīng)具備實(shí)時(shí)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(guān)設(shè)備5.1.1.1功能及配置原則開關(guān)設(shè)備功能及配置原則應(yīng)符合下列規(guī)定：a)電源開關(guān)：宜采用接觸器或斷路器；它應(yīng)能在額定電流下可靠運(yùn)行，且應(yīng)安全可靠地切斷額定電流或短路電流（僅斷路器）；1）當(dāng)變頻器容量不小于2000kW時(shí)，宜選用斷路器；當(dāng)變頻器容量小于2000kW時(shí)，宜選用接觸器；2）當(dāng)電源至變頻器供電距離較遠(yuǎn)及處于不同場(chǎng)所時(shí)，宜采用斷路器。b)輸出開關(guān)：宜采用接觸器或斷路器；它應(yīng)能在額定電流下可靠運(yùn)行，且應(yīng)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(guān)：在變頻器需要提供旁路電源時(shí)，應(yīng)設(shè)置旁路電源開關(guān)；旁路電源開關(guān)應(yīng)采用接觸器或斷路器；它應(yīng)能在額定電流下可靠運(yùn)行，且應(yīng)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(guān)一致。5.1.1.2額定值開關(guān)設(shè)備的額定值應(yīng)符合下列規(guī)定：a）額定電壓：電源開關(guān)與旁路開關(guān)的額定電壓應(yīng)不小于供電電源的最高工作電壓，輸出開關(guān)應(yīng)與負(fù)載電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)相同；b）額定電流：所有開關(guān)設(shè)備的額定電流應(yīng)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(guān)和旁路電源開關(guān)：可開斷供電系統(tǒng)的最大短路電流；2）輸出開關(guān)：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(yīng)設(shè)置避雷器，避雷器應(yīng)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(hù)與電源相連接的電器設(shè)備（包括變頻器和電動(dòng)機(jī)）；b)額定值：依據(jù)電源額定電壓及電動(dòng)機(jī)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(yīng)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(duì)供電電源的污染；c)降低對(duì)周圍環(huán)境的射頻干擾；d)輸出電抗器可限制電動(dòng)機(jī)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(yīng)根據(jù)變頻器、電動(dòng)機(jī)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(yīng)商也應(yīng)對(duì)其提出性能要求并提供技術(shù)文件指導(dǎo)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(yīng)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(fù)載電動(dòng)機(jī)額定電壓匹配；b)外部隔離；c)諧波抑制。5.1.4.2結(jié)構(gòu)型式變壓器結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)根據(jù)變頻器、電動(dòng)機(jī)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(yīng)商也應(yīng)對(duì)其提出性能要求并提供技術(shù)文件指導(dǎo)采購，且變頻裝置的整機(jī)性能由變頻器供應(yīng)商負(fù)責(zé)。5.1.5制動(dòng)單元電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨變頻器輸出頻率降低而下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)呈發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)間，應(yīng)設(shè)置制動(dòng)單元。制動(dòng)單元的功能應(yīng)符合下列規(guī)定：a)能耗制動(dòng)：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(yùn)行效率低；b)再生制動(dòng)：采用有源逆變技術(shù)將反饋電能饋送回供電系統(tǒng)；其優(yōu)點(diǎn)是變頻器可驅(qū)動(dòng)負(fù)載四象限運(yùn)行且提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率；但實(shí)現(xiàn)能量再生制動(dòng)需要電壓同頻同相控制、回饋電流控制等條件，其技術(shù)復(fù)雜，成本較高；c)設(shè)置原則：以上兩種制動(dòng)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(jī)性能和驅(qū)動(dòng)特性。變流器的性能應(yīng)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(yīng)具備完善的通訊模塊及通訊接口，其通訊規(guī)約應(yīng)與電氣自動(dòng)化系統(tǒng)相匹配。5.1.7.2通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)實(shí)現(xiàn)變頻器與電氣自動(dòng)化系統(tǒng)之間傳送各種運(yùn)行狀態(tài)、故障信息、運(yùn)行參數(shù)等信息，并接受系統(tǒng)的操控指令及運(yùn)行參數(shù)、密碼的修改及設(shè)定，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)直接控制變頻器的運(yùn)行、故障診斷、調(diào)試等，應(yīng)具有無人值守的功能。5.1.7.3系統(tǒng)控制包括遠(yuǎn)程開機(jī)、停機(jī)、調(diào)速等功能及高精度參數(shù)（包括轉(zhuǎn)速、頻率、運(yùn)行曲線、加減速時(shí)間、運(yùn)行模式、過電流等）的遠(yuǎn)方設(shè)定。5.1.7.4通訊接口應(yīng)符合下列規(guī)定：a)輸入與輸出（I/O）通訊接口數(shù)量應(yīng)滿足工程需要；b)接點(diǎn)容量：交流220V、5A或直流24V、5A；c)模擬量電流源輸出負(fù)載能力應(yīng)不小于250V·A。5.1.8變頻調(diào)速對(duì)供電電源的影響變頻調(diào)速對(duì)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(luò)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(shè)備（如變壓器、電動(dòng)機(jī)等）的損耗增加，輸出功率減少，絕緣老化加速，噪聲和振動(dòng)增大，而電力電容器則可能因其對(duì)諧波電流的放大而產(chǎn)生過電流；9HG/T6190.2—2023c)電源網(wǎng)絡(luò)諧振頻率接近于變頻器諧波源的某個(gè)諧波頻率時(shí)，其公共耦合點(diǎn)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(diǎn)交流電壓的波動(dòng)，使連接在該點(diǎn)的繼電保護(hù)、測(cè)量儀器、通訊設(shè)備及計(jì)算機(jī)受到干擾，嚴(yán)重時(shí)使其不能正常工作；e)對(duì)鄰近的弱電系統(tǒng)（包括通訊系統(tǒng)和電子設(shè)備）形成干擾。5.2電動(dòng)機(jī)5.2.1電動(dòng)機(jī)類型變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的主要類型為籠型異步電動(dòng)機(jī)及普通勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)。5.2.2機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)應(yīng)具備下列機(jī)械特性：a)電動(dòng)機(jī)應(yīng)與負(fù)載的機(jī)械特性匹配；供應(yīng)商應(yīng)提供電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的機(jī)械特性數(shù)據(jù)；b)頻繁起動(dòng)、制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)應(yīng)加強(qiáng)絕緣水平及機(jī)械強(qiáng)度，必要時(shí)向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)商提出起動(dòng)、制動(dòng)的頻次和相關(guān)要求。5.2.3電動(dòng)機(jī)選型電動(dòng)機(jī)的選型應(yīng)符合下列規(guī)定：a)電動(dòng)機(jī)選型應(yīng)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(duì)一般用途變頻調(diào)速系統(tǒng)宜選用普通籠型異步電動(dòng)機(jī)，并應(yīng)校驗(yàn)變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)的不良影響；c)有下列情況之一時(shí)，可選用變頻電動(dòng)機(jī)：1)工作頻率高于50Hz；2)工作頻率低于10Hz，但負(fù)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(fù)載轉(zhuǎn)矩GD2較大（如離心風(fēng)機(jī)、提升機(jī)等），正、反轉(zhuǎn)交替運(yùn)行，同時(shí)要求實(shí)現(xiàn)能量再生的工作方式；5)因傳動(dòng)需要（如低噪聲、恒轉(zhuǎn)矩、閉環(huán)控制等）采用變頻電動(dòng)機(jī)更為合理時(shí)。5.2.4變頻調(diào)速對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響5.2.4.1變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓上的矩形斬波沖擊電壓，使電動(dòng)機(jī)定子繞組匝間絕緣承受的電壓應(yīng)力增大，威脅電動(dòng)機(jī)的對(duì)地絕緣；c)變頻器輸出所含各次諧波與電動(dòng)機(jī)電磁部分的固有空間諧波相互干預(yù)而形成各種電磁激振力，當(dāng)電磁力波的頻率和電動(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí)，將產(chǎn)生共振，加大諧波電磁噪聲與震動(dòng)；d)容量超過160kW的電動(dòng)機(jī)，因共模電壓和磁路不對(duì)稱而產(chǎn)生的軸電流不能忽視，同時(shí)容性耦合高頻電壓會(huì)加大軸瓦電流，降低了軸瓦壽命，甚至?xí)龤лS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(dòng)機(jī)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(huì)增加電動(dòng)機(jī)定子及轉(zhuǎn)子銅耗、鐵耗及附加損耗，會(huì)使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減??；變頻調(diào)速的防爆電動(dòng)機(jī)應(yīng)與變頻器成套進(jìn)行型式試驗(yàn)并配置適當(dāng)?shù)臏囟缺Ｗo(hù)元件，當(dāng)未進(jìn)行成套型式試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在防爆電動(dòng)機(jī)定子繞組設(shè)置測(cè)溫元件，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的溫度保護(hù)。5.2.4.3電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度宜符合GB/T20113—2006中F級(jí)絕緣、B級(jí)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(dòng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的范圍應(yīng)避免調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生共振。5.2.4.5電動(dòng)機(jī)對(duì)頻繁起動(dòng)、制動(dòng)的適應(yīng)能力變頻調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)能在低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式起動(dòng)和在各種制動(dòng)方式下快速制動(dòng)。5.2.4.6電動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速運(yùn)行及冷卻當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速的40%時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行及冷卻應(yīng)符合下列規(guī)定：a)當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載低速運(yùn)行，運(yùn)行頻率小于20Hz時(shí)，應(yīng)限制轉(zhuǎn)速的下限值或主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)以強(qiáng)迫風(fēng)冷；b)當(dāng)以自給油軸承潤滑方式的電動(dòng)機(jī)在低速區(qū)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)限制轉(zhuǎn)速下限值或改用強(qiáng)制軸承潤滑方5.2.4.7電動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行及冷卻對(duì)恒功率變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000r/min時(shí)，應(yīng)采用耐高溫的特殊潤滑脂。5.2.4.8軸電流及防護(hù)措施產(chǎn)生軸電流和防護(hù)措施不當(dāng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響因素以及應(yīng)采取的措施包括：a)電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速運(yùn)行時(shí)，當(dāng)軸承兩端建立的電壓超過潤滑劑的絕緣能力時(shí)，軸承就會(huì)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(duì)稱：對(duì)容量超過400kW的電動(dòng)機(jī)易發(fā)生磁路不對(duì)稱而產(chǎn)生軸電流；2)靜電積聚：傳動(dòng)負(fù)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)或傳動(dòng)設(shè)備的軸承。b)預(yù)防軸電流的危害有下列三種基本方式，可單獨(dú)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(shí)施時(shí)可采取下列措施：1)供電電纜穿鋼管保護(hù)且兩端接地，屏蔽層應(yīng)直接接地；2)非傳動(dòng)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(dòng)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(shè)計(jì)選型時(shí)可與變頻器及機(jī)械設(shè)備供應(yīng)商共同協(xié)商確定具體而有效的電動(dòng)機(jī)軸電流預(yù)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(yīng)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(yīng)進(jìn)行熱穩(wěn)定及電壓降校驗(yàn)。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(jí)：應(yīng)按變頻器輸入電源電壓等級(jí)選擇電纜的額定電壓；b)截面：應(yīng)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(hào)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(jí)：按電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的額定電流選擇電纜截面；c)選型：采用常規(guī)型號(hào)的電纜，特殊情況下可選用變頻電機(jī)專用電力電纜；d)配電長度：不超過變頻器最大準(zhǔn)許配電電纜長度，否則，可采用相應(yīng)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(jí)：0.6kV/1kV；b)截面：按各用電負(fù)荷的最大功率選擇電纜截面；c)選型：采用常規(guī)型號(hào)電纜。5.3.2控制電纜控制電纜應(yīng)符合下列規(guī)定：a)電壓等級(jí)：450V/750V；b)截面：截面應(yīng)不小于1.5mm2的銅芯電纜；c)選型：1)模擬信號(hào)宜選用對(duì)絞線芯分屏蔽復(fù)合總屏蔽控制電纜；2)數(shù)字信號(hào)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(shè)計(jì)文件的變更變頻器在安裝、調(diào)試、驗(yàn)收、檢修過程中，當(dāng)設(shè)計(jì)文件不符合實(shí)際情況時(shí)，應(yīng)由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，并提供設(shè)計(jì)變更技術(shù)文件或變更后的設(shè)計(jì)技術(shù)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(duì)通用電動(dòng)機(jī)或一般變頻電動(dòng)機(jī)作調(diào)速驅(qū)動(dòng)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(yīng)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(jì)算。一般異步電機(jī)轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速n1存在一定的滑差，異步電機(jī)轉(zhuǎn)速按公式（A.2）計(jì)算。三相異步電機(jī)的定子每相電勢(shì)有效值按公式（A.3）計(jì)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(duì)數(shù)；n——異步電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)每分鐘(r/min)；s——異步電機(jī)轉(zhuǎn)差率；E1——定子每相電勢(shì)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(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)，對(duì)異步電機(jī)最好的方法是改變頻率f1實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制。對(duì)公式(A.3)式可分成下列兩種情況進(jìn)行分析：——當(dāng)變頻器調(diào)速輸出頻率低于額定電源頻率時(shí)：屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，U/f關(guān)系見圖A.1；此時(shí)為維持電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變，應(yīng)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(dāng)忽略定子漏阻抗壓降時(shí)，可認(rèn)為供給電機(jī)的電壓U1與頻率f1按相同比例變化，即U1/f1=常數(shù)；但是，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在頻率較低運(yùn)行時(shí)，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(bǔ)償，維持E1/f1≈常數(shù)，此時(shí)變頻器輸出U1/f1關(guān)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(guān)系多數(shù)變頻器在輸出調(diào)速頻率低于電機(jī)額定頻率時(shí),輸出的電壓U1和頻率f1類似圖A.1中曲線2,并且隨著設(shè)置不同,可改變補(bǔ)償曲線的形狀，使用者可根據(jù)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況作適當(dāng)調(diào)整；——在頻率高于額定電源頻率時(shí)屬于恒功率調(diào)速的情況下：隨著變頻器的輸出