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2012-08-09 來(lái)源:《風(fēng)能》 瀏覽數(shù):1520
變流器系統(tǒng)的正常運(yùn)行,離不開輔助電源的穩(wěn)定工作。如果電源不正常,則變流器的控制功能不能執(zhí)行,功率器件的驅(qū)動(dòng)電路不能正常工作,各種保護(hù)系統(tǒng)也不能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。 現(xiàn)在變流器使用的電源,多為專業(yè)電源制造商提供的模塊電源,可靠性高,運(yùn)行穩(wěn)定。高海拔地區(qū)的空氣稀薄,影響模塊電源的散熱,電源輸出能力需要降容。 對(duì)于400V/230V 輸入、24V 輸出的模塊電源,輸出電流在10A 以下,在4000m 海拔使用時(shí),一些廠家建議電源輸出能力需降至原來(lái)的80% ;輸出能力在10A 到20A 的,一些廠家建議電源輸出能力需降至原來(lái)的75% ;而輸出能力在20A 以上的,一些廠家則建議電源輸出能力需降至原來(lái)的70%。對(duì)于高輸入電壓的電源,在高海拔使用時(shí),還需要降低其輸入電壓。 變流器電源的可靠穩(wěn)定運(yùn)行是變流器可靠穩(wěn)定運(yùn)行的前提,在高海拔使用時(shí),需要對(duì)電源的輸出能力進(jìn)行校核,按照廠家指導(dǎo)進(jìn)行降容,必要時(shí),選擇容量更大、輸入電壓更高的電源。 3.3 電抗器 電抗器具有銅損和鐵損,是發(fā)熱量大的部件,常常需要強(qiáng)迫風(fēng)冷或水冷。兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組的電抗器由于功率較大,較重,不易更換,因此對(duì)可靠性要求特別高。在高海拔地區(qū)空氣稀薄,致使其散熱性能降低。參考國(guó)標(biāo)《1094.11 電力變壓器 第11 部分 干式變壓器》,海拔每升高1000m,干式變壓器類產(chǎn)品的溫升限值需要降低10% ;國(guó)外的電抗器類產(chǎn)品使用說(shuō)明中,也明確提到,海拔每升高1000m,需要降容10%(例如ABB 出品的電抗器FOCH0610-70)。 高海拔地區(qū),電抗器需要降容使用的癥結(jié)在于散熱性能降低,如果通過(guò)加強(qiáng)散熱,電抗器就不需降容使用。 電抗器在高海拔地區(qū)使用時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際海拔高度,在不改變散熱條件的情況下,按照海拔每升高1000m,降容10% 的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行降容使用;如果電抗器周圍環(huán)境溫度超過(guò)使用規(guī)定(一般為50℃),也可以通過(guò)加強(qiáng)電抗器的散熱,使其在不降容的情況下,安全穩(wěn)定地工作。通常從電抗器使用壽命角度考慮,工作溫升小于設(shè)計(jì)的絕緣等級(jí)以下10℃左右,一般情況下不需要降容使用。 3.4 散熱風(fēng)扇 高海拔地區(qū)空氣稀薄,風(fēng)扇在同樣轉(zhuǎn)速下,所產(chǎn)生的散熱效果下降,風(fēng)對(duì)風(fēng)扇的阻力變小,因此,風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速會(huì)有所增加。 通過(guò)散熱風(fēng)扇廠家的多次試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨海拔升高而增加,但增加不明顯(4000m 海拔下的轉(zhuǎn)速相對(duì)于1000m 海拔下的轉(zhuǎn)速,只增加了約7%),而散熱能力下降的幅度卻很大。通過(guò)多次聯(lián)合試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在4000m 海拔情況下,相對(duì)于1000m 海拔下的散熱能力,同樣風(fēng)扇在同樣的電壓下,散熱能力下降了近30%。 因此,在高海拔使用時(shí),為了產(chǎn)生同樣的冷卻量,風(fēng)扇的風(fēng)量需要大幅增加,其增加的幅度應(yīng)該根據(jù)環(huán)境溫度和海拔高度而定,海拔高度每升高1000 米,風(fēng)扇風(fēng)量至少增加10%。 4 高海拔對(duì)半導(dǎo)體功率器件的影響 20 世紀(jì)90 年代初,功率器件的一種失效模式逐漸清晰起來(lái),這種失效模式影響各種功率器件,如整流管、晶閘管、GTO、IGCT、IGBT, 這種失效模式就是宇宙射線失效模式。宇宙射線的失效率與器件工作的海拔高度密切相關(guān),其引起的失效率隨海拔的升高而迅速增大。對(duì)于該失效模式,ABB 公司給出了符合統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式:λ 的單位為FIT(1FIT 表示平均1×109 元件小時(shí),有1 次失效),C1、C2、C3 是與功率器件強(qiáng)烈相關(guān)的參數(shù),主要由器件本身決定,而VDC 則是器件工作的直流電壓,當(dāng)器件工作電壓低于C1 時(shí),認(rèn)為由于宇宙射線造成的失效率可以忽略;h 表示器件工作位置的海拔高度,海拔高度越高,則相同情況下,宇宙射線引起器件失效的幾率越大;Tvj 表示器件工作的結(jié)溫。通過(guò)該表達(dá)式,可以計(jì)算出,在4000m海拔高度時(shí),同樣電壓下,單個(gè)功率器件的宇宙射線失效率增加了16 倍。
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