水泥厂高压变频器冷却方式的选择
高压变频器的几种冷却方式
高压变频器的几种冷却方式在电力、化工、煤矿、冶金等工业生产领域要求高压变频器有极高的可靠性。
影响高压变频器的可靠性指标有多项，其中在设计过程中其散热与通风是一个至关重要的环节。
目前高压变频器有高-低-高式、元件直接串联式、中点箝位多电平式、单元级联式等多种方式，一般来讲，上述各种方式的高压变频器，其效率一般都可达到96~98%;但由于设备功率大，在正常工作时，仍要产生大量的热量。
为保证设备的正常工作，把大量的热量散发出去，优化散热与通风方案，进行合理的设计与计算，实现设备的高效散热，对于提高设备的可靠性是十分必要的。
高压变频器设备功率较大，4％的功率损耗主要以热量形式散失在运行环境当中。
如果不能及时有效的解决变频器室的工作环境温度问题，将直接危及变频器本体的运行安全；最终因为温度过高，导致变频器过热保护动作跳闸。
为保证变频器具有良好的运行环境，必须对变频器及运行环境的温度控制采取措施。
二、冷却方式通过变频器工程应用经验的积累，针对不同的应用环境现场提供完整的变频器冷却系统解决方案。
常用的几种冷却方式主要包括：⑴ 风道开放式冷却；⑵ 空调密闭冷却；⑶ 空－水冷密闭冷却；⑷ 设备本体水冷却；⑸ 上述方式组合冷却。
1. 风道开放式冷却1.1冷却过程冷风经变频室通风入口滤网进入变频器，经过对机体进行冷却后，再由变频器风道出风口将热风排出。
1.2安装方式风道开放式冷却安装比较简单，只需在变频室的墙壁上开两个通风入口，安装上滤网，然后在变频器的柜顶风罩上向外引出出风口风道即可1.3系统特点(1)施工简单，维护量大；(2)费用低廉；(3)运行稳定性依赖于当地环境2. 空调密闭冷却2.1容量选择原则按照变频器的发热量和控制室环境实用面积来选择空调的容量。
2.2安装方式变频器室安装空调时，要求变频器控制室空间要尽可能小，并且做好密封，避免夏季室外温度高带来的加热效应。
空调的安装位置可根据现场实际情况布置在变频器两侧。
电厂 高压变频器电气室冷却方式节能解决方案
.高压变频器电气室冷却方式节能解决方案一、概述随着电力电子技术与交流变频技术的成熟，大容量高压变频调速技术、SVC、SVC等得到广泛应用。
设备在正常工作时部分电能通过电子元器件、电器设备（如功率单元、隔离变压器、电抗器、电容器等）转换成热能的形式，因此设备冷却散热问题是设备稳定和安全运行的重要环节之一。
大功率热源设备常用的运行环境冷却方式有：强制空气冷却、循环水冷却、热管换热冷却和空调冷却等。
因强制风冷粉尘较大，已逐步淘汰；空调冷却因购置成本及运行费用、维护费用较高也较少采用；热管散热因成本太高、效果不是很理想，基本不采用。
二、高压变频器电气室通风散热方式电力电子技术集成电气设备，对运行环境有一定要求，通常运行环境要求：+5 —+40 ºC, 湿度<95%, 无凝露，无粉尘，所以用户在安装设备时会将设备安装在封闭的房间内，以保证设备稳定、安全、可靠的运行。
但是设备内部带出来热量不排出室内或耗散，热量就会在室内聚集造成室温升高，这样就会影响设备的正常运行及设备的使用寿命。
如何解决电气室热量散热的问题就成为设备应用中的一个课题。
现以高压变频设备为例，常用的方式有三种：①通风管道散热（强制空冷）：通过管道把热空气直接排出室外，变频器抽取室外空气。
②空调制冷散热方式：室内安装空调，通过空调制冷降温。
③空-水冷装置散热方式：室外安装空-水冷装置。
通过引风管道将变频器内部带出来热量引至空-水冷装置进行热交换，然后降冷却降温后的冷风引回变频器室。
如下图：室内室外空-水冷装置散热方式1、空-水冷散热装置基本原理空－水冷却系统是一种利用高效、环保、节能的冷却系统，其应用技术在国内处于领先地位。
其外形及原理如上图所示，从变频器出来的热风，经过风管连接到内有固定水冷管的散热器中，散热器中通过温度低于33℃的冷水，热风经过散热片后，将热量传递给冷水，变成冷风从散热片吹出，热量被循环冷却水带走，保证变频器控制室内的环境温度不高于40℃。
对变频器自身的冷却系统的特点和应用情况的分析
对变频器自身的冷却系统的特点和应用情况的分析一、高压变频器的冷却问题的分析高压变频器的自身冷却和环境散热问题是高压变频系统应用中不可忽视的重要问题之一。
尽管高压变频器是一个高效的调速装置，但即使在满载运行情况下也有2～4%的损耗；这其中绝大部分是以热量形式散失在空间当中的。
及时有效地将自身热量传递到设备外部，使系统工作温度在允许范围内是保证设备安全运行的关键因素。
高压变频装置中的输入隔离变压器和功率模块为高发热量电气设备，其中整流变压器的热量损耗大约占变频器总损耗的45％～60％。
1）输入隔离变压器的冷却问题分析输入隔离变压器采用H级干式变压器标准设计，绝缘材料能够耐受180℃的运行高温，变压器温升可达125K；标称容量为145℃自然冷却条件的有效容量值。
可以说，变压器对运行温度的要求并不敏感；只要运行温度低于理论设计值145℃，那么变压器就会满足使用要求。
但是，系统为了保证变压器的过载能力达到电气设计指标，冷却系统采用B级绝缘130℃的工作温度设计。
换句话说，变压器柜的冷却系统能够满足B级干式变压器的运行需要，无疑改善了H级干式变压器的运行条件，提高了运行效率，热量损失也随之降低。
因为变压器的运行温度越高，它的损耗越大、效率越低。
根据实际情况，变压器的冷却系统设计并没有采用严格的风道结构，而是增加了柜顶风机提高变压器柜的冷却风量来达到降低设备自身温度的目的。
冷却系统保证环境温度45℃情况下，变压器在110℃达到热平衡。
2）功率模块柜的冷却问题分析功率柜是变频器运行中的又一发热主体。
变频器中电力电子模块应有充分的通风量和冷却措施。
保证在允许结温下运行，离允许结温愈低，变流装置的可靠性愈高。
功率模块冷却方式可以风冷，水冷以及先进的热管技术。
在功率较小时，采用空气冷却就能够满足要求。
功率器件IGBT的最大允许运行温度（外壳温度）不能超过85℃，过高的温升会导致管压降加大、热损耗增加；形成恶性循环引起器件内热量累积，导致因温度过高而烧毁。
矿用高压变频器水冷系统的改造实践
矿用高压变频器水冷系统的改造实践梁鑫（山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿，山西古交030206）0引言随着变频技术的成熟和工业生产节能降耗要求的提出，各种变频设备正越来越广泛地应用于煤矿、化工、冶金等领域。
作为电气驱动的核心设备，要求变频器必须具有较高的工作稳定性，而变频器对温度等因素的变化较为敏感，因此变频器需具有较强的散热能力。
尤其对于高压变频器，装置内部的大功率半导体和移相变压器，在工作过程中的功率损耗将转化为大量热量，如果热量得不到及时疏散，将导致内部元器件温度升高，影响元件的使用寿命和运行稳定[1-3]。
因此，对于不同应用环境下的高频变频器，需选择相适应的冷却散热方式。
近年来，随着煤矿机电设备的升级，综采工作面常见的重型刮板输送机、带式输送机等设备普遍采用了高压变频驱动技术。
但由于设备散热不当，时常发生因变频器温度超限而停机保护的状况，对煤炭生产效率产生较大影响。
针对这一问题，本文将以屯兰矿井下某综采工作面高压变频器冷却系统的改造为例，对矿用高压变频器水冷系统的应用和改造技术进行研究。
1高压变频器冷却方式高压变频器一般要求环境温度在0~40℃之间，超过40℃将触发温度保护。
常见的变频器冷却方式有强制风冷、直接水冷、空调冷却、空-水冷却等方式，具体如下：1）强制风冷。
一般利用送风风道，将外部的凉风送入需冷却部位，凉风与散热装置进行热交换后变热，然后再由出风风道将热风排出。
这种冷却方式施工简单，成本投入低，但受限于外部环境温度，且存在散热能力不足、风机体积大、噪声大等问题，无法满足大功率高压变频器的散热要求。
2）直接水冷。
也称为“水-水循环冷却”，是目前较为先进的电气设备冷却方式。
其系统分为内、外双循环两部分，内循环水采用高阻抗的去离子纯水，直接与设备接触吸收热量，由于水的比热容是空气的5300倍，因此其散热能力较强；外循环水采用普通工业用水，通过热交换将内循环水的热量带走。
这种冷却方式冷却效率高、冷却装置体积小、静音性能好、安全环保，尤其适合大功率高压变频器的冷却。
高压变频器的冷却方案选择与应用
Gao ya bian pin qi de leng que fang an xuan ze yu ying yong
高压变频器的冷却方案选择与应用
曾清平
高压变频器运行过程中，合理解决高压变频器的散热 问题是保证其稳定运行的关键。本文从技术、环境要求、 可靠性、经济性等角度对不同冷却方案进行比较，提出选 择高压变频器冷却方案的建议 ；并结合青衣江元明粉工程 案例，给出选择变频器冷却方案的过程，以期给电气设计 师在工程应用中提供参考。机械热压缩（MVR）是当今 真空制盐领域先进的节能蒸发技术，随着部门业务的拓 展，MVR 技术先后成功拓展应用于元明粉工艺和废水处 理工艺等。MVR 配套高压压缩机或串联风机在项目中为 耗能大户，且重要性举足轻重，在电气设计中保证其正常 运行事关重大。为了满足生产工艺的要求，肥城精制盐项 目、井神盐钙联产项目、青衣江元明粉项目等众多项目的 MVR 装置配套高压压缩机或高压风机均配套高压变频器。 根据资料表明，在高压变频器运行中，其故障率随温度成 指数上升 ；环境温度每升高 10℃，变频器使用寿命减半。 所以在电气设计中选择合适的满足工程需求的变频器冷却 方案是保证变频器的正常运行非常关键。肥城精制盐项目 采用开放式风道冷却方式，初期投资小，运行费用也很低， 但是在夏季高温期间变频器频繁出现高温报警，高温也大 大减少了设备的使用寿命，后续不得不进行排风改造和在 室内增加空调以保证变频器的正常运行。
一、变频器热量来源和对温度的要求 1. 变频器热量来源 高压变频器发热主要由变压器和电抗器，变频器的功 率器件损耗，以及变频器控制部分损耗组成。根据不同厂 家提供的设备资料，变频器室的散热量约为电动机额定功 率的 3%~4%。 2. 变频器对温度的要求 为使高压变频器长期稳定、可靠运行，对变频器变 压器的最高工作温度要求为不大于 95℃，对变频器的功 率器件及控制柜最高工作温度要求为不大于 40℃，一般 变频器为成套设备，故对变频器室的安装环境要求温度 在 -5℃ ~40℃，且工作环境的温度变化不大于 5℃ /h。
高压变频器三种冷却系统及优缺点介绍
高压变频器三种冷却系统及优缺点介绍由于高压变频器本体在运行过程中有一定的热量散失，为保高压证变频器具有良好的运行环境，需要为变频器室配备一套独立的冷却系统。
综合冷却系统的投资和运营成本、设备维护量、无故障运行时间，现提出以下三种冷却系统解决方案：一、空调密闭冷却方式变频器从柜体的正面和后面吸入空气，经柜顶风机将变频器内部的热量带走排到室内。
从而在变频器室上部形成一个温度偏高、压力偏高的气旋涡流区，在变频器的正面部分形成一个偏负压区。
在运行中，变频器功率柜正面上部区域实际上是吸入刚排出的热风进行冷却，形成气流短路风不能达到有效的冷却效果。
空调通常采用下进上出风结构，从而与变频器在一定程度上形成了“抢风”现象，这就是“混合循环区”。
在这个区域变频器吸入的空气不完全是空调降温后的冷空气，空调的降温处理也没有把变频器排出的热空气全部降温，从而导致了整个冷却系统的运行效率不高。
变频器自身是节能节电设备，而通常采用的空调式冷却则造成能源的二次浪费。
这种情况在大功率、超大功率的变频应用系统中更加明显。
二、风道冷却功率单元内部散热系统通过安装在单元内的风机强制冷却单元里的散热器，使每一个功率单元满足散热需求，同时，由于功率单元内风机吹走热风，使其进风处的柜体内形成强力负压，柜外冷风大量进入高压变频气内，通过功率单元风道对单元散热器进行冷却。
同时，由于柜顶风机大量抽风，使其密闭风室内形成强力负压，加速功率单元内热风进入密闭风室，通过柜顶风机抽出高压变频器柜外。
通过建立严密畅通的风道，以及在功率单元内设计强制风冷，大大提高那高压变频器散热系统的散热能力和效率，同时，也可以减少散热器体积和功率柜体积，实现高压变频器的小型化，为用户安装高压变频器节省空间。
三、空－水冷却系统空－水冷却系统是一种利用高效、环保、节能的冷却系统,其应用技术在国内处于领先地位。
在电力、钢铁等行业的高压大功率变频应用中得到广泛的推广应用。
该系统由于其采用完全机械结构设计，较空调等电力、电子设备而言具有明显的安全、可靠性。
高压变频器室空--水冷却系统改造分析与研究
高压变频器室空--水冷却系统改造分析与研究作者：宋鹏飞来源：《中国化工贸易·上旬刊》2020年第02期摘要：随着时代的发展，我国建设现代化的进程加快，水冷却系统的作用得到了广泛的关注和重视。
本文对高压变频器室空--水冷却系统改造分析与研究进行讨论，从其改造意义展开，提出了存在的问题和解决方案，进而提升水冷却系统的运行效率，促进其现代化的发展。
关键词：高压变频;水冷却系统;系统改造水冷却系统能够降低高温下变频器的温度，保障其稳固运行。
在此基础上，高压变频器室空--水冷却系统改造有利于实现工厂对于变频器温度的正常控制，促进其稳固运行。
既能够提升高压变频器的工作效率，又能够促进我国现代化进程的提升。
因此，有必要对高压变频器室空--水冷却系统改造展开讨论。
1 高压变频器室空--水冷却系统改造的意义由于煤化工等工业园区的锅炉系统存在着环境灰尘大等不利因素，导致了为锅炉风机供电的高压变频器运行环境差，原有的变频器室负压大，灰尘、水汽容易进入室内，造成变频器功率单元及设备滤网积灰严重，尤其雨雪天，空气湿度大，空气进入高压变频器后与灰尘混合，极易造成设备短路损坏。
同时恶劣的运行环境也不利于设备的维护保养。
而封闭式水冷却系统能够在温度较高的情况下，降低变频器的温度，使其在散热及循环中的良好运行得到保障。
这就很好的解决了现有环境问题造成的困扰。
同时因水冷却系统使得变频器运行环境得到了改善，其电气回路的耐压能力也得到了保障，提升了高压变频器的运行效率，大大增加了变频器电气回路的使用寿命，实现了工厂节能增效、稳定良好的发展。
在此基础上，水冷却系统改造能够实行我国技术的现代化的发展，促进我国机械建设产业化的创新与变革。
高压变频设备对于提升机械设备的运行效率和运行质量都有着不可或缺的作用，对于我国的产业升级和水冷却技术的更新换代都起着促进和转型的作用，实现我国技术手段的现代化发展，进而促进我国社会主义社会的建设，进而促进我国机械设备运行的转型升级。
中高压变频器冷却方案比较和选型分析
中高压变频器冷却方案比较和选型分析王永鑫【摘要】随着电力电子器件的发展，性能优异的中高压变频器在各行各业中得到越来越广泛的应用，能否处理好变频器的散热问题是其长期稳定运行的关键。
分析了中高压变频器热量产生来源，并从技术可行性、可靠性、经济性等角度对不同冷却方案的特点进行比较，并结合实际的工程案例，给出合理的变频器冷却方案选型建议，可作为工程电气设计时中高压变频器冷却方案选型参考。
%With the development of power electronic device, the medium-high voltage frequency converter with excellent performance is widely applied in many kinds of industries. To deal with the heat dissipation problems well or not is the key to its long-term stable operation. The sources of heat generated in the medium-high voltage frequency converter are analyzed, and the characteristics of different cooling schemes are compared from the aspects of technical feasibility, reliability and economy etc. Combined with the actual projects, the reasonable suggestions of medium-high voltage frequency converter cooling scheme selection is put forward. It can be used in the electrical engineering design when choosing from different cooling schemes of medium-high voltage frequency converter.【期刊名称】《电气传动自动化》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P47-51)【关键词】中高压变频器;冷却方案;比较分析;选型建议【作者】王永鑫【作者单位】上海市政工程设计研究总院集团有限公司，上海200092【正文语种】中文【中图分类】TM433随着中高压变频器使用率的增加，变频器如何长期稳定运行也成为客户非常重视的问题，而变频器的散热问题对整个变频器系统的长期稳定运行起着非常关键的作用。
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１ 系 统 配 置
台泥 水 泥 （ 德 ） 司 １ ～ 英 公 号 ４号生 产 线 窑 头 风 机 变 频 器 由西 门子 公 司 生 产 的 ３５ ０ Ｗ 和 ２５ ０ Ｗ 变 频 器 ５ ｋ ５ ｋ
为 （ ５ ｋ ２５ ０ Ｗ ） ２ １ ２ Ｗ 。 ３５ ０ Ｗ＋ ５ ｋ ｘ ％＝ ２ ｋ
般 情 况 下 ． 了 变 频 器 能 长 期 稳 定 和 可 靠 地 运 为
行 ．对 变 频 器 的 安 装 环 境 作 如 下 要 求 ：最 低 环 境 温 度 一 ℃ ． 高 环 境 温 度 ４ ℃ ． 作 环 境 的 温 度 变 化 应 ５ 最 ０ 工
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水 泥厂 高压变频器 冷 却方式 的选 择
包 生 提 ．陈 胜 文
（． １台泥水 泥 （ 德 ） 限公 司 ，广东 英 德 ５ ３ ０ ；． 英 有 １０ ０ ２广州 能环 电气 机 械科技 有 限公 司 ， 广州 番 禺 ５ １ ３ ） １４ ０
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图 １ 外 形 示 意 图
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出 ， 量 被 循 环 冷 却 水 带 走 ， 证 变 频 器 控 制 室 内 的 热 保
环境温度 不高 于 ４ ℃。主要 由增压 风机 、 ０ 风道 、 却 冷
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３ 效 果 检 查
２１ ０ １年 ７月 ２ ５日 １号 生 产 线 窑 头 变 频 器 满 负 荷 运 行 ，我 们 对 １号 生 产 线 窑 头 变 频 器 运行 情 况进 行 了
一
本文以台泥水 泥（ 英德 ） 司 １ 公 号生产线窑头变频
室 为 例 ． 生 产 线 窑 头 变 频 室 内 安 装 有 ３ ５ ０ Ｗ 和 １号 ５ ｋ
２５ ０ Ｗ 变 频 器 各 １ ５ ｋ 台 变 频 器 发 热 根 据 运 行 工 况 选 择 ． 大 发热 量 为 变频 器 额 定 功率 的 ４ ， 果 使 用 空调 最 ％ 如 冷却 ． 发热 量可 按 照变 频 器额 定功 率 的 ２ 行估 算 。 则 ％进 根 据 上 述 原 则 １ 生 产 线 窑 头 变 频 器 总 发 热 量 号
器 、 能 控 制 系 统 等 设 备 组 成 智 安 装 风一 冷 散 热 装 置 ， 求 必 须 在 密 闭 环 境 中 ． 水 要
ｉ 为 了 提 高 冷 却 效 果 ， 放 设 备 的 空 间 尽 可 能 小 流 人 安
２３ 风 水 冷 系统 冷 却 ．
网 引至 变 频室 对 变 频 器进 行 冷 却 ：此方 案 具 有 经 济 、 简 单 的优 点 。 点 是 对 环 境 的 适 应 性 不 高 ． 别 是 在 南 方 缺 特 夏 天 高 温 高湿 的环境 下 散 热 效 果 会 大 幅下 降 ：另 外 ． 水 泥 厂环 境 比较 恶 劣 ． 气 中 粉 尘 含 量 高 ． 变 频 器 中 的 空 对 电子 元 器件 是 一 种威 胁 ． 速 含尘 的风 通 过 风 道极 易 造 高
按 照 房 间 实 用 面 积 计 算 空 间 ． 独 空 间 制 冷 所 需 单 的 空 调 容 量 ． 般 每平 方 米 可 以按 照 １０ Ｗ 计 算 。初 一 ５ｋ 步 估 算 １ 生 产 线 窑 头 变 频 室 空 间 制 冷 量 为 １０ 号 ８ｘ
１ ０＝ ７ Ｗ 。 ５ ２ｋ
利 于散 热 ． 同时 增加 更 换 空 气过 滤 棉 的频 度 。
２２ ． 空调 冷 却
（ ） 冷 量 的 计 算 １制
各 １台安装在一个房 间内 、 四个房 间 ． 共 主要 由以下三
部 分 组 成 ： 制 柜 、 率 柜 、 压器 柜 ， 外 形 见 图 １ 高 控 功 变 其 。 压 变 频 器 使 用 多 台离 心 风 机进 行 散 热 。
空 调总体 的制 冷量＝ 频器 的发热 量＋ 间制 冷 变 空
所 需 的制 冷 量 ＝ ２ ｋ ２ ｋ １ ２ Ｗ＋ ７ Ｗ＝１ ９ Ｗ 。 ４ｋ （ １ 调 的选 择 ２空
２ 高 压 变频 器 冷 却 方 式
２ １ 直 排 热 风 式 冷 却 ．
空 调 容 量 的确 定 原 则 为 ： 照 变 频 器 的 发 热 量 和 按
风 水 冷 却 系 统 是 一 种 利 用 高 效 、 保 、 能 的 冷 环 节
却系统 ．其应用技术在 国内处 于领先地位 。从 变频器
出来 的 热 风 ． 过 风 管 连 接 到 内有 固 定 水 冷 管 的散 热 经 器 中 ． 热 器 中 通 过 温 度 低 于 ３ ℃ 的 冷 水 ， 风 经 过 散 ３ 热
控 制 室 环 境 实 用 面 积 来 选 择 空 调 的容 量 。
采用 直 排 热 风式 的散 热方 案见 图 ２ 将 变 频器 产 生 ．
的热 风 经风 道 引 至室 外 ． 后将 室 外 自然 风 经 变频 室 滤 然
空调配置功率 ： 其用量约为 １９２ （￣ 比）６ ４ ＋． ￥ 冷 ５ Ｊ ＝０匹。
不大于 ５ ｈ ℃，
当 变 频 器 满 负 荷 工 作 时 ， 总 损 耗 （ 变 为热 量 ） 其 转 约 为 系统 额 定 功 率 的 ４ ． ％ 比如 ｌ０ ｋ 变 频 器 满 负 荷 Ｏ ０Ｗ 工作 时 ． 耗约为 ４ｋ 损 ０ Ｗ 如此 大 的 热 量 如 果 全 部 排 放 到 安 装 变 频 器 的 室 内 ．将 会 使 室 内 温 度 迅 速 升 高 ． 严 重 影 响 变 频 器 的 正 常 运 行 。 因此 ． 考 虑 配 备 相 应 的 应 散 热 设 备