浅谈中压变频电缆结构

中高压变频器的一体化集成结构
1 引言 现有技术中，变频器的切换柜、控制柜、变压器柜、变频功率单元柜均为独立柜体，其空间布置形式是依次排列。

切换柜与控制柜、变
压器柜分别通过电缆、控制线连接，变频功率单元柜与控制柜、变压器柜分别
通过控制线、电缆连接，由于现有结构的布置，造成相互之间连线长，交错复杂，不便于装配维修。

依次排列的布局使得变频器整体结构体积大，占地面积大，成本高，功率密度低。

2 结构方案 2.1整体结构 整体结构结构示意图如图1所示。

整体结构布置示意图如图2所示。

变频器柜体
背部轴侧图如图3 所示。

串联式通风冷却系统风道流向示意图如图4所示。

2.2工作原理 图1、图2、图3，是本发明一体化集成结构的中高压变
频器实施例结构示意图，包括控制单元1、变频功率单元腔2、切换单元3、变压器单元腔4，控制单元1与变频功率单元腔2位于变频器柜体5前部左右布置；切换单元3与变压器单元腔4位于变频器柜体5后部与控制器单元1、变
频功率单元腔2呈前后排一体化集成结构的方形布局。

 图1 整体结构结构示意图
 图2整体结构布置示意图
 图3 是变频器柜体背部轴侧图
 图4 串联式通风冷却系统风道流向示意图
切换单元3与变压器单元腔4之间紧邻，通过电缆连接，变频功率单元。

科技风2018年2月水利电力D O I：10.19392/j.c n k i.1671-7341.201805151变频系统用电力电缆结构及相关性能曹睿广东电网有限责任公司韶关供电局广东韶关512000摘要:本文首先针对变频系统电力电缆结构进行了分析，同时针对不同结构之间的电力电缆E M C进行了系统的评价，对变 频系统电缆的相关性能做出了详细的阐述，最后对变频系统用电电力电缆的接地形式进行了深入的探究，希望能为相关人员提供 合理的参考依据，从而促进电缆技术水平实现明显的提升。

关键词：变频系统；电力电缆；结构；相关性能目前，随着我国科学技术水平的不断提升，现代电力传动 技术开始向交流变频调速技术进行转变，从而对未来的发展方 向进行了明确，在应用范围上实现了进一步的扩展。

但是，对 于相关的工程技术人员而言，因为受到传统技术结构的影响，所以不能对变频技术特点进行全面的掌握，这就需要逐渐加强 对电机与变频器之间电力电缆结构的设计工作，从而对合适的 电力电缆进行有效的选择。

1变频系统用电力电缆结构概述1.1 A B B公司认可的电缆结构以及相关的要求A B B公司认可的电缆结构为主电电缆。

首先，在主电电缆 结构中，为了可以在更大程度上工业生产环境的电磁辐射标 准，通常都是三芯或者是四芯的屏蔽电缆。

关于电缆屏蔽的有 效性，当屏蔽层越紧密时，其电辐射的水平就会逐渐降低。

所 以，在对电缆屏蔽有效性进行评价的过程中，可以严格按照屏 蔽层的结果或者是传输的阻抗来进行。

主电电缆的屏蔽结构 主要是在对铜丝利用的基础上，然后在三芯或者是四芯相线的 外面进行缠绕，其中具有螺旋形的铜带，通过这种方式可以将 屏蔽层孔控制在合理的范围之内。

1.2 P H I L K H E A T H牌变频系统用力电缆这种电缆在结构上主要使用了三根相线与三根接地线，同时在电缆的结构元件当中设置了相应的屏蔽层，主要是利用的 纵包焊接波纹铝护套来完成的，该屏蔽层不但具备非常强的防 电磁干扰性能，同时还具有非常低的传输阻抗。

级联型中高压变频器主电路结构及工作原理摘要:级联型中高压变频器将若干个独立的低压功率单元的输出串联,实现高压输出。

电网电压经过移相变压器降压后给功率单元供电,每个功率单元分别由输入隔离变压器的一个二次绕组供电,变压器二次绕组之间相互绝缘。

功率单元为三相输入的整流电路和单相输出的交-直-交电压源型逆变器结构,将相邻的功率单元串联起来构成单相,三相输出Y型联结。

关键词:中高压变频器功率单元逆变器变压器级联型中高压变频器将若干个独立的低压功率单元的输出串联,实现高压输出。

5个功率单元串联输出6kV电压的原理如图1(a)所示,主电路结构如图1(b)所示,电网电压经过移相变压器降压后给功率单元供电,每个功率单元分别由输入隔离变压器的一个二次绕组供电,变压器二次绕组之间相互绝缘。

功率单元为三相输入的整流电路和单相输出的交-直-交电压源型逆变器结构,如图1(c)所示,将相邻的功率单元串联起来构成单相,三相输出Y型联结。

功率单元的电压等级和串联数量决定变频器的输出电压,功率单元的输出电流决定变频器的输出电流。

由于采用整个功率单元串联,所以不存在器件串联引起的均压问题,也不存在二极管嵌位电路或电容嵌位电路引起的直流侧分压电容电压不均衡问题,但是串联功率单元较多,对单元本身的可靠性要求较高。

这种变频器的一个发展方向是采用额定电压较高的功率单元串联,在达到满足输入、输出波形质量要求的前提下,尽量减少单相串联单元的个数,提高系统可靠性。

1 多重化整流电路由于中高压变频器容量一般较大,且应用日趋广泛,对电网谐波污染的问题已经不可忽视,国际上对谐波污染控制的标准中,应用较普遍的是IEEE519-1992,我国也有相应的谐波控制标准,应用较为广泛的是国标GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》。

IEEE519-1992标准规定在电网短路电流小于20倍负载电流时总谐波电流失真小于5%。

变频器对电网的影响主要取决于变频器整流电路的结构和特性。

浅谈中压电缆的金属屏蔽层【摘要】本文主要描述了中压电缆为什么要采用金属屏蔽结构以及金属屏蔽的工艺及短路电流的计算方法。

【关键词】金属屏蔽；截面积；屏蔽工艺；短路电流；0 引言金属屏蔽层是中压（3.6/6kV∽26/35kV））交联聚乙烯绝缘电力电缆中不可缺少的结构,GB/T12706.2—2008和GB/T12706.3—2008第7部分规定所有电缆的绝缘线芯上应有金属屏蔽，可以在单根绝缘线芯上也可以在几根绝缘线芯上包覆金属屏蔽。

科学设计金属屏蔽的结构、准确计算屏蔽层所承受的短路电流并合理制定屏蔽层加工工艺,对确保交联电缆的质量乃至整个运行系统的安全具有至关重要的作用。

1 金属屏蔽的方式和作用中压交联聚乙烯绝缘电力电缆金属屏蔽的方式主要由铜带搭盖绕包屏蔽和疏绕铜丝屏蔽两种方式。

根据GB/T12706-2008 额定电压6kV到35kV电缆的标准规定，铜带屏蔽方式中的铜带平均搭盖率不小于铜带宽度的15%（标称值），最小值不小于5%。

单芯电缆的铜带厚度≥0.12mm,多芯电缆的平均厚度≥0.10mm,铜带最小厚度不小于标称值的90%。

铜丝屏蔽由疏绕的软铜线组成，其表面应由反向绕包的铜丝或铜带扎紧，相邻铜丝的平均间隙应不大于4mm。

电缆结构上的屏蔽是一种改善电场分布的措施，金属屏蔽的作用主要有以下几个方面:1、电缆正常通电时金属屏蔽层通过电容电流，短路故障时通过短路电流。

2、将电缆通电时引起的电磁场屏蔽在绝缘线芯内，以减少对外界产生的电磁干扰，金属屏蔽层也起到限制外界电磁场对内部产生的影响。

3、电站保护系统要求外金属屏蔽具有较好的防雷特性。

4、均化电场，防止轴向放电。

由于半导电层具有一定的电阻，当金属屏蔽层接地不良时，在电缆轴向由于电位分布不均匀而造成电缆沿面放电。

2 金属屏蔽截面积的计算为了保证系统发生短路时不烧坏金属屏蔽层，必须根据系统规划详细合理计算出短路容量，根据短路容量计算出金属屏蔽层的截面大小。

变频电缆知识近二十年来变频调速电机在国内外有很大的发展，年增长率略超过10% ，而直流传动年增长率为3-4% 。

变频电机具有较多的优点，如设备投资费用少，结构简单，体积小，成本低，节能，调速范围大，具有恒功率、恒转速的特性，使用方便，容量大等等。

因此当前在冶金、矿山、铁路等工业方面广泛地使用，最近在家用电器同样也大量应用。

变频调速技术关系到变频电机、变频电源和连接电缆，这段电缆长度并不很长，截面也不很大，绝缘性能属于电力电缆范畴，因为实际的工作频率为30～300 Hz ，常简称为变频电缆，当前常选用交联聚乙烯为绝缘材料。

大概三十年前，电缆研究所开发和生产过中频电缆，这也可称得上是目前变频电缆的前身，其工作频率为100～400 Hz ，提供电源的设备是由直流电机驱动的中频发电机组，改变直流电机转速来调节发电机的输出频率，中频电压的波形能维持形状规则的正弦波，当时电缆的设计思路是降低线路阻抗和集肤效应，采取同轴电缆和扩大内导体直径，电缆在冶金工业上应用效果十分良好。

目前的变频电源是通过可控硅元件调频，较大程度上改变了波形特性，从而对电机和电缆带来了新问题。

一、变频线缆的工作特点1.脉冲电压对绝缘的影响变频电源的频率调节范围较宽，不论频率高低，具有一个主频率的波形轮廓，它包含了许多高次谐波，作为一种行波经多次反射，幅值叠加可达到工作电压数倍，电缆越长，幅值越高，若电缆绝缘安全系数不高，可能被击穿。

石油开采用3000多米长的潜油泵电缆，在工频下能长期正常运行，可是在变频条件下，电缆才投入运行数小时即发生击穿，说明脉冲过电压的危害性，所以预防是必要的。

由于交联绝缘电力电缆的耐压水平较高，电缆长度一般在300米以内，多年来的运行未发生击穿事件，尽管如此，绝缘厚度及工艺应加以重视，实心绝缘是可靠的，绕包绝缘是不适合的。

2.电缆本体对外发射电磁波一般变频家用电器为单相供电，长度很短，功率也较小，设计时已将变频电源、连接电缆和变频电机一并设置在金属壳内，抑制了电磁波对外发射。

浅谈中压变频电缆结构陆正荣（远东电缆有限公司，江苏宜兴214257）摘要：本文根据中压变频器和变频电机的工作原理的分析，来讨论中压变频电缆的结构设计。

关键词：中压变频工作原理电缆结构The analysis of the construction of mesium voltage frequency conversioncableLu ZhengRong（Far East Cable Co., Ltd ，Yixing 214257 , Jiangsu Province ,China）Abstract: This article discusses the construction design of medium voltage frequency conversion cable, according to the analysis of medium voltage transducer and frequency conversion electrical machinery’s work principle.Key words: Medium voltage, Frequency conversion work principle, cable construction0. 引言低压变频调速完全成熟、并获得广泛应用。

现在随着工业的发展，高电压大功率电机不断出现，中压电机的调速又成了必须解决的问题，中压变频器应运而生。

而作为桥梁作用变频器与电机之间的动力传输电缆，由于传输电压等级的变化，同样带来了新的问题。

1. 中压变频电缆工作原理1.1 电压等级随着电力、电子技术及计算机技术的发展,交流电机变频技术日益完善并迅猛发展,中小容量低压变频(690V以下)已广泛应用，由于中、高压大容量交流电机需求的场合越来越多,这就要求变频电压等级必须进一步提高，目前工业领域中10kV及以下中压电机采用变频调速越来越多。

变频器专用电缆对称3+3结构浅析1 引言变频电缆，顾名思义为变频器专用电缆。

是用来传输电能的，有着较高的电压等级。

这就要求我们在设计变频电缆的结构时不单单要考虑外界环境对变频电缆的影响，由于其多数都敷设于室内，我们还要着重的考虑变频电缆对外界环境的影响。

于是对于变频电缆的结构也就有了特殊的要求。

虽然目前国内各大企业对变频电缆的结构说法不一，都相应的制定了自己的企业标准，但都比较倾向于对称3+3的结构。

相信在不久的将来就会得到统一。

在此，笔者收集并总结了部分关于变频电缆对称3+3结构的资料，希望能对变频电缆的发展尽一份绵薄之力。

变频电缆目前选用了交联聚乙烯为绝缘材料，实际工作中承受的频率变化范围为30~300HZ，变频电缆有着抵抗高次谐波、减小与外界环境相互干扰等优点，主要敷设的地点为室内，这使得变频电缆的运行与周围的供电或用电设备有了非常密切的关系，于是就需要有一种特殊的结构来解决这种复杂的相互关系。

因此便产生了对称3+3的结构。

下面将对其作具体的说明。

2外部环境对变频电缆的影响及解决办法外部环境对变频电缆的影响主要是变频器产生的高次谐波的影响。

对于交—直—交型的变频器，由于采用了开关的切换技术，使其输出的不再是正弦波，而是可分解为正弦基波和高次谐波的阶梯波。

以普通的3+1型电力电缆为例，完整的三项供电系统，当三项电流平衡时，其中性线芯的电流为零；当高次谐波产生时，经过电缆的多次反射，便会出现对此的波峰与波峰或波谷与波谷相叠加的机会，电缆越长叠加机会越多表现得也就越明显。

加之电缆这个大的电容本身对高次谐波就有着放大的作用，对于3+1型电缆，高次谐波产生的电流分量在中性线芯内无相位差，这样一来电流将会叠加成原分量的数倍，中性线芯在高频脉冲下很快就会被击穿。

为了解决这个问题，我们将3+1型的电缆中的1芯分成了三份，以对称的方式做成3+3结构，结构图如下：这样，三个中性线芯的相位一次滞后120°，形成了一个对称平衡的状态，使得电流不会型叠加，有效的减小了高次谐波对变频电缆的危害。

中压变频器主电路拓扑结构的分析与比较丁少杰（西门子（中国）有限公司Ｉ＆Ｓ，北京 １００１０２）摘要：分析比较了中压变频器目前应用的主要几种主电路拓扑结构，指出其各自的优缺点和适用场合，并得出结论。

关键词：中压变频器；　主电路；　拓扑结构中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ｂ文章编号：１００９－０１３４（２００４）０５－００６９－０３０ 引言　中压变频器不象低压变频器一样具有成熟的一致性的拓扑结构，而是受限于功率器件的耐压，出现了多种拓扑结构。

中压变频器主电路结构早期采用低压变频器和输入输出变压器组成“高－低－高”方案，这种方案实质上还是低压变频器，只不过从电网和电机两端来看是高压的，存在中间低压环节电流大，变频器输出含有高次谐波和直流分量，升压变压器须特殊设计，两个变压器有较大损耗，效率较低，装置占地面积大等缺点。

为了克服这些缺点，“高－低－高”方案已基本被“高－高”方案所取代。

“高－高”方案就是取消输出变压器，变频器输出高压直接驱动高压电动机。

“高－高”方案国内外一般采用两种思路，一是采用功率器件串联的方法，主电路结构仍采用常规的三相桥式逆变器，产品主要有功率器件为ＳＣＲ、ＧＴＯ或ＳＧＣＴ的电流源中压变频器，输出滤波采用电容滤波，输出电流电压波形都接近正弦波。

二是采用多电平结构。

多电平结构的思想最早是由日本长冈科技大学的Ａ　Ｎａｂａｅ等人于８０年代提出的【１】。

它的一般结构是由几个电平台阶合成阶梯波以逼近正弦波输出电压。

这种变换器的优点是：由于输出电压电平数的增加，合成的输出波形有更多的台阶，这些台阶形成一种梯状波形，近似于正弦波。

当波形合成中台阶数增多时，输出波形具有更好的谐波频谱，每个开关器件所承受的电压应力较小，无需均压电路，开关损耗小，ｄｖ／ｄｔ较小对电机绝缘十分有利。

多电平变换器的电路结构目前主要有３种【２】：级联多电平逆变器（Ｃａｓｃａｄｅｄ　Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｉｎｖｅｒｔｅｒｓｗｉｔｈ　ｓｅｐａｒａｔｅ　ＤＣ　ｓｏｕｒｃｅｓ简称ＣＭＩ）、二极管钳位（Ｄｉｏｄｅ─Ｃｌａｍｐ）、飞跨电容（Ｆｌｙｉｎｇ─　Ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ）。