空冷岛变频电气室空水冷系统应用

空冷岛低压变频器电气室空水冷改造应用

一、概述

变频器为电力电子技术集成产品，对运行环境有一定要求，变频器通常运行环境要求：+5 —+40 oC, 湿度<95%, 无凝露，无粉尘，所以用户在安装变频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。但是变频器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，这样就会影响变频器的正常运行及设备的使用寿命。如何解决变频器室热量散热的问题就成为变频器应用中的一个课题。目前常用的方式有三种：

通风管道散热：通过管道把热空气直接排出室外：

空调制冷散热方式：室内安装空调将热量通过空调制冷降温；

空—水冷装置散热方式：室外安装风—水冷装置。通过引风管道将变频器内部带出来热量引至风—水冷装置进行热交换，然后再由回风管道把冷却降温后的凉风引回变频器室。

空—水冷装置散热方式

变频器电气室通风散热方式比较

方式

项目

通风管道通风散热空调制冷散热空-水冷装置散热

可靠、稳定性可靠性差、受环境影响

可靠稳定，不受外界环境

影响可靠稳定，不受外界环境影响

经济性

投资成本低、运行成本非

常低投资成本较高、运行成本

高

投资成本较高、运行

成本低

运行环境受外界环境粉尘影响环境粉尘少环境粉尘少

维护

维护周期短、一般一周维

护一次维护周期中等，室外机需

经常清洗

维护周期长，一般半

年至一年对换热本

体清洗一次

三、空-水冷散热装置

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℃。

安装空-水冷散热装置，要求必须在密闭环境中，为了提高冷却效果，安放设备的空间尽可能小。流入风-水冷散热装置的水为工业循环水，为保护设备，要求循环水的PH值为中性，且无腐蚀损坏铜铁的杂质，进水的水压一般为～，进水温度≤33℃。

空-水冷散热装置的维护简单易行，一般半年维护1次，进行冷却管道冲洗。2、空-水冷散热装置特点：

设备放置在相对密闭的室内，热风被收集经过热交换器冷却后，回到室内，达到冷却效果。其特点是：

(1)设备安装简单、快捷。

(2)设备使用寿命长、故障率低、性能可靠。

(3)设备的运营成本是同等热交换功率空调的1/4-1/5倍，在达到同等冷却量的条件下，空调一至两年的耗电即可购置并安装空水冷散热系统。

(4)室内密闭冷却、干净卫生，变频器维护量低，提高变频器的稳定性。

3、施工安装

根据用户要求一台变频器可配置一至两套空-水冷散热装置，当空-水冷散热装置故障时有应急排风口，不会对变频器运行产生影响，空-水冷散热装置的安装位置可根据现场实际情况布置。

4、安全性能评价

空-水冷散热装置整体安装于高压变频器电气室墙外，采用风道与变频器的柜顶排气口直接连接，提高了冷却器的设备运行效率，能够对变频器排出的热气直接降温处理。同时，避免冷却水管线在高压室内布局容易出现破裂后漏水危及高压设备运行安全的严重事故发生。

在空-水冷散热系统的设计当中，为了防止空-水冷散热装置出口侧凝露冷风带水排入室内，对空-水冷散热装置的出风口、风速等指标进行设计计算；保证良好的排压情况下，运行安全稳定。

为防止空-水冷散热装置漏水后进入室内，可在风-水冷散热装置的出口侧设置了淋水板；当漏水或有积水时，可以直接排向室外。完整的冷却系统解决方案，有效减低了辅助系统的故障率以及对主要设备的运行安全影响程度。

空-水散热系统是闭式循环，彻底解决了变频室外空气湿度大、粉尘多对变频器的影响。

四、安装案例：

大唐景泰发电厂1、2机组两间空冷岛风机变频电气室，一间电气室内装有56台132KW低压变频器。

能环电气公司改造采用统一风罩集中收风，经有引风管接至室外空水冷设备热交换后回到电气室内。7台132KW变频器集中采用一台50KW水冷柜散热。

空水冷整体布置图如下：

电气室内改造前：

电气室内改造后：

电气室外改造前：

电气室外改造前：

五、改造前后散热方式经济效益对比：

原一间空水冷低压变频室采用7台24匹空调散热。

1.一间电气室空调年耗电量：空调24匹×7台××8760（h）＝1081684Kwh。

2.一间电气室空调年运行电费：1081684Kwh×元/Kwh ＝ 54万。

一间电气室空调年平均维护费用：约2万/年

1.一间电气室空-水冷系统散热风机年耗电量：×8台×5880（h）= 70560kwh。（气

温低于20度或冷却水温低于25度时可以不开增压风机约2880小时）

2.一间电气室空-水冷系统年运行电费：70560kwh×0. 5(元) ＝万。

空-水冷系统基本上免维护。

单间低压变频室年节约电费：54万－万＝万

#1、#2机空冷岛两间低压变频室散热年节约电费：

万 * 2间 = 101万元

分析结果：

1、两间电气室采用空水冷散热系统运行的电费只占空调运行电费的7 万÷ 101 万= %，按设备使用10年计，可节省空调电费约1010万元。节省维护费用：约40万元。

2、空调的采购费用和一年的运行电费即可建成一套完整的空水冷散热系统。

3、采用风水冷散热系统后，电房全密封并保证系统内风压平衡，使外界粉尘无法进入室内，保证了电气室洁净度，降低变频器故障率。