以下為演講實錄：

 

　　我今天介紹的是變流器的安全設(shè)計。

 

　　安全這個事情我想大家每個人都不必要否認(rèn)它的重要性，如果說到人生安全和重大的財產(chǎn)安全，每個企業(yè)受不了，我們每年都有安全教育，每年都會發(fā)很恐怖的安全圖片，直到有一次市場銷售的發(fā)了一個特別要命的圖片，一個著火的風(fēng)機上面還有人。我就不干了，我說兄弟你發(fā)圖片謹(jǐn)慎一些，銷售除了新員工入職實習(xí)一段時間，其他的都是在跟客戶談，我研發(fā)這邊是要上風(fēng)機的，而我服務(wù)的同事更要上去的，你這個圖片發(fā)得太過分了，他說是是。但是他說我發(fā)的圖片給大家造成的思想上的沖擊，還是有利于我們在安全上的重視。

 

　　安全這方面其實也就是三個層面：第一個是安全制度和流程，這個我認(rèn)為它是最重要的；第二個是我今天要講的產(chǎn)品安全設(shè)計；第三個是個人防護措施。這三個相互互有聯(lián)系，也相互各有自己的體系，每一個都不能互相地代替，不能說我今天講了產(chǎn)品安全設(shè)計，就說這個非常非常重要，可以凌駕于其他之間，這也不是這樣的，我今天所講的產(chǎn)品安全設(shè)計，主要是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、驗證問題，主要的思路在這里，一個是應(yīng)用需求的分析，在安全方面、在產(chǎn)品方面我們有哪些需求。那么大部分的需求會歸納為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，比如說安全方面的話，1860的，比如說62477，明年強制地切入到變流器的標(biāo)準(zhǔn)了，標(biāo)準(zhǔn)清晰了以后我們就要實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的要求。這就是今天我要重點所講的，就是產(chǎn)品實現(xiàn)的部分，還有是實驗驗證，做完以后你這個設(shè)計和最終的結(jié)果是不是一致的，不要搞得理想很豐滿、現(xiàn)實很骨干，這也是不對的，最后是問題反饋和閉環(huán)，實驗驗證和差異，然后要總結(jié)出來，回過頭來要重新分析，看看有沒有改進的空間。

 

　　今天講三個部分：三個設(shè)計即三個實驗。一個是短路耐受，一個是燃弧，另外是變流器內(nèi)部的局部防護。

 

　　短路耐受，這是62477的要求。主電流、主回路短路了，看看你機器整個的表現(xiàn)。主電路和回路短路會產(chǎn)生兩個負(fù)面，一個是熱應(yīng)力，第二個是電動應(yīng)力。熱應(yīng)力對于變流器的結(jié)構(gòu)件來講問題不是很大這個短路整個的標(biāo)準(zhǔn)要求是60毫秒，但是客戶要求有長有短，不會低于60毫秒，再長不超過300毫秒，這是低壓繼電器的保護決定的。這么短的毫秒時間內(nèi)，基礎(chǔ)部件的溫升是比較可控的，所以這不是太大的問題。比較大的問題是電動應(yīng)力，大電流流過的過程中，對于結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生的比較大的力量，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件的支撐件損壞，就是我們所說的絕緣端子，還有導(dǎo)體自身的損害，這是它的后果。那么怎樣解決這個問題呢？我們整個的設(shè)計思路是這樣的，一個是原始設(shè)計模型，就是整個的變流器設(shè)計是怎樣開始設(shè)計的。然后在計算的過程中，必須要進行簡化，要不然的話計算能量會非常大，簡化完了以后會計算短路電流，根據(jù)短路電流再算出來電動力。而電動力得到以后就可以進行力學(xué)校核，根據(jù)原始設(shè)計進行力學(xué)校核。力學(xué)校核通過以后最后就是實驗驗證得到報告，整個的思路來說是這樣的一個情況。

 

　　怎樣進行電流/電動力計算，這個計算過程我們看了短路電流的標(biāo)準(zhǔn)，在我所列的這兩個標(biāo)準(zhǔn)是有非常詳細(xì)的闡述的，大家有清楚可以翻標(biāo)準(zhǔn)。那么下來的計算第一個是設(shè)定系統(tǒng)中的短路點，你說主功率、主回路是有哪些，哪些會發(fā)生短路？下面的圖紙是一個燒廢的例子。短路點兩個方面，一個是在網(wǎng)側(cè)，一個是在電機的定子側(cè)，全功率可能更簡單一些。確定了短路點，還要搞清楚分析幾個具體的事情，一個是不同類型的短路，這就三項全短，不同地點的短路和不同方向的貢獻。一個點短路的話有哪些源會為這些短路點實現(xiàn)持續(xù)的電流，這就是多少可以考慮清楚的。確定了這些參數(shù)以后，下面要確定具體的參數(shù)這個也可以現(xiàn)成的資料查閱，一些阻抗、感抗，還有器件的阻抗，這是主功率器件的選擇還有其他的影響因素。最后我們計算短路電流，計算的時候一個特別注意的地方是AC和DC是分開計算的，兩個都有影響的。只不過短路以后一部分時間的DC消除，但是機械應(yīng)力的時候，往往是短路的那一下受到的機械應(yīng)力最大，所以一定要考慮到DC。

 

　　這個就是計算出來短路電流，第二部分是計算電動力，這個公式是教科書的，像材料力學(xué)基本的一些公式，只不過將它公式化了。我們看到三相短路是由這些因素造成，平方關(guān)系、相間三相的距離是呈反比的，還有母線絕緣子跨矩是呈正比的。從公式里面我想闡述的是怎樣設(shè)計我的母牌以及我的支撐件。那么得到了定應(yīng)力，進行力學(xué)校核，就建立力學(xué)模型，還是要把剛才的簡化掉，還有是支撐件強度校核，就是絕緣端子，還有導(dǎo)體剛度校核，這個整個來說的話得到的量就是這些，像導(dǎo)體的話一個是正向受力，一個是扭矩，計算出來和總結(jié)設(shè)計要點，這個和公式是緊密相關(guān)的。首先是短路電流要盡量小，這個也不是變流器自行決定的。然后三相之間銅牌的距離要盡量放長一點，這是受到體積的限制。還有一個是在三相銅牌的受力盡量側(cè)面受力，而不是正面，這樣防止彎曲。還有一個是銅牌上的絕緣端子和跨矩不能太遠(yuǎn)，盡量放密一點。這樣的話對于短路耐受就會有很好的幫助。

 

　　那么我們看看實驗驗證的情況，實驗驗證的話就是短路前我們可以看到接受器的上端銅牌短死，短路打開以后看看里面的結(jié)構(gòu)件是否異常、是否有變化，然后短路以后機器是否還能重新工作，這是實驗的要點。我們這個實驗定的是130毫秒的短路，就是將斷路器的保護全部去掉，通過外部的試驗設(shè)備、能量慣入時間來做控制。

 

　　第二個是燃弧，燃弧和短路是有相似之處，就是相間短路之類的。但是燃弧解決的思路是類似的，但是稍微麻煩一點。其實燃弧的話有兩個因素，一個是內(nèi)部的過壓力，燃弧的時候我們計算過，如果是31.5千安的電流在我們這不算小的，大概會有10個大氣壓出來。另外是局部過熱是一個熱效應(yīng)及會有炙熱氣體和粒子，防止他們對周邊的器件和人員的傷害，整個的計算原理和短路耐受是類似的，但是和短路耐受要麻煩一點，基本上是計算電力、壓力然后消散結(jié)構(gòu)件。為什么我說麻煩呢？它的防護是兩種：一個是被動防護，這很簡單，就是使勁地強化外伸機會，你再怎么打的壓力我就壓住，如果你是10個，我就是12個。但是大家知道大禹治水堵不如疏。其實我們強化主動防護，幾個方向，一個是泄放方向，不能隨意泄放。還有位置安排，原則是你泄放的口盡量和你發(fā)生短路燃弧的區(qū)域要近，太遠(yuǎn)的話你泄放的效果肯定不好，但是近的話也要注意一個問題，就是它的熱會不會對這個泄放口產(chǎn)生傷害，也不能太近了直接把熱熔掉了，也是有問題的，還有可恢復(fù)性。泄放口泄放完了以后，你這個消失了不破壞防護等級。燃弧之所以麻煩一些，它和剛才的短路耐受不一樣，短路耐受沒有把握的話可以死硬地強化結(jié)構(gòu)件，強化各個方面的銅牌支撐等。但是短路耐受過于強化還達不到泄放的目的，所以這是取一個權(quán)衡的做法。

 

　　我們來看看燃弧的實驗，燃弧很重要的一點是，中間的圖片是準(zhǔn)備圖片，也就是說你看金屬方格上黑色部分都是放的易燃物質(zhì)，看你噴出來熱的東西是否會點燃易燃物質(zhì)。然后這個是實驗考評，我沒有放錄像，就是短的瞬間一下煙霧繚繞。在這個層面來講，最右邊是機柜內(nèi)部，但是右邊的不重要，在這個實驗里面它是不重要的，短路耐受是很重要的。你要看實驗后，實驗的后果看外面，這些易燃物是不是點燃了，然后你的泄放的區(qū)域是否合理，是實驗過程和外部的器件，內(nèi)部是不重要的，所以以上是我們的測試報告。這兩個的話其實是有相似的地方，短路耐受和燃弧，這也是涉及到安全方面的設(shè)計。

 

　　最后變流器內(nèi)部局部防護這是一個彩蛋，為什么這樣說？因為它沒有任何的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定內(nèi)部的防護等級，尤其是我們這種設(shè)計源頭的話沒有規(guī)定。這個是什么意思呢？這是去年2018年N149，這就是Delta4000平臺的調(diào)試平臺，最佳3WM的金獎，這個都是我們供的。臨時簡單插一個，昨天王經(jīng)理說隨功率越來越大，電纜的問題，他提出了三個解決方案，一個是3300的中壓解決方案，一個是140的低壓分電頻解決方案，這兩個方案有較好的論述我不多說，另外一個是將箱變放到機艙上，這個方案沒有過多地闡述，實際上這個機器的話就是把箱變放上面的，變流器在機艙最后面，旁邊是690對10千伏的箱變，然后這樣非常省電，對于游纜的要求很低了?，F(xiàn)在之所以變流器和箱變沒上去，說了各種各樣的因素我都覺得很有道理，包括我們的重量的增加，引起的吊裝難度，吊裝要多一個鉤。但是這一點我覺得是可以克服的，如果說機艙設(shè)計緊湊一些還是可以解決這些問題的，重量沒增加多少，變速器和箱變相對其他的還是可以接受的。還有我們路上風(fēng)機的交互界面，它是整機廠交，業(yè)主自己配，這些都是可以商量的，包括我們和其他的客戶做非變流的機會，如果真的是解決有纜的問題，還有電纜降很多，為什么不能把箱變放上去，如果35千伏降下來電纜就放很少了，如果是140就緩解了這個問題，減了1/3，但是還不如35千伏直接下來，這是我個人的建議。

 

　　原來的是做局部的IP40防護，我解釋一下，整個的機會我們一般是做IP54，路上做控制柜和并網(wǎng)柜做IP23的防護，但是怎樣冒出來IP40的防護呢？它是在柜內(nèi)做防護，不管是IP54還是IP23，我在柜內(nèi)再做一層IP40的防護，我們?yōu)槭裁匆鯥P40的防護呢？不是規(guī)定所有的區(qū)域內(nèi)都做IP防護，而是變流器和箱變之間做IP40防護，它最大的意義在什么？在于可以不斷開箱變的情況下，對變流器做整機維護是可以的，因為我斷開斷路器，斷路器的后端沒電了，再把US一關(guān)全沒電了，變流器的前端到箱變是IP40防護，這個還是挺有意思的，無論是在國內(nèi)還是海外斷箱變是相當(dāng)麻煩的事情，因為它確實涉及到安全的問題。我問過服務(wù)的同時讓業(yè)主斷箱變是要走復(fù)雜的流程的。另外是和前面相關(guān)的，大大降低了防護區(qū)的這種拉弧的概率，提高了產(chǎn)品的安全性。

 

　　我們可以看到這種IP40，0就不用說了，IP4是什么意思？防止直徑不小于1毫米的固體物不得進入，什么意思？任何身體的部位和區(qū)域都不可能進入這樣的區(qū)域，這樣的防護做好了是不存在這種人身觸電的傷害的。那么怎么做呢？是有三種方式：第一個是整體區(qū)域的IP防護，第二個是分塊區(qū)域，第三個是器件級別的防護，總而言之要把這塊做出來。

 

　　我們看看整體區(qū)域的IP防護其實很簡單，就是做個柜中柜，這個畫綠色的部分全部是IP40的殼體保護起來這就OK了，沒問題，但是好處是簡單粗暴，壞處是1毫米的這種孔在機器內(nèi)部即使是IP54的防護能量也是有風(fēng)噪的，你會極強增強風(fēng)阻，散熱要求更高，這是優(yōu)缺點，這個方案有實施但是難度稍微大一點。下來的話就是我分片區(qū)域來防護，這個就是一個IP40的防護等級，它本身來講的話，原來是IP20，但是加了一個金屬殼體再加PC蓋板，然后處理一下，這個金屬殼體是IP40的，上下有一些小口稍微有些活動透風(fēng)的，線纜的入口和出口都保持結(jié)合和緊密，保持一個毫米的間距沒有，整個的IP40的防護就做完了，這是部分區(qū)域的。器件區(qū)域的話，把防護的做完了以后，器件的部分還是露出來的，針對這些東西還是要做防護，這是器件級別的，像銅牌的這種整體的防護，還有這樣一些銅牌的連接處，塑膠和噴塑的防護。整體的部分區(qū)域和器件級別的整個防護結(jié)合起來，基本上就是可以做成完整的IP防護，然后方便以后的維護，然后降低我們的維護成本。通過這個我想羅嗦兩句，今年整機廠的價格回調(diào)，有些部件的廠家供不應(yīng)求還在漲，變流的還是比較悲慘還在下降，但是降低LCOE方面大家是共同努力的，這個你不是行業(yè)內(nèi)的競爭，而是和火電、水電競爭。但是降成本一定還是有一些規(guī)則的，而不是簡單地壓價格，這個可以看到這些防護都是需要錢的。

 

　　那么我們的客戶要求我們的一些防護其實也是很理想，海外也在壓我們的價格，但是還是比較理性的，說到規(guī)則他還是愿意跟我們付出額外的價格。他怎么跟我們降成本呢？他會很理性地規(guī)定規(guī)格，這個規(guī)格是否有效，彼此大部件的配合是否有效。比如說我們給Nodel（音）做配合，他們不斷地要求我們增強網(wǎng)側(cè)的電流能力，這個4.8我們做雙柜的都知道，原來國內(nèi)網(wǎng)側(cè)是網(wǎng)側(cè)小于機側(cè)，但是4.8的機器機側(cè)電流1300萬，網(wǎng)側(cè)1400萬，網(wǎng)側(cè)比機側(cè)大，為什么？他希望我增加的無功輸出能力，整機的輸出調(diào)節(jié)由網(wǎng)側(cè)，電機不用管，這樣電機的成本好了很多，這也是我們和客戶，客戶和各個大部件廠商相互配合，制定合理的規(guī)則降成本，如果是僅僅的商務(wù)壓價，這條路是有一個底線的，不是最好的選擇。這是一個小小的呼吁，謝謝大家！

 

　?。▋?nèi)容來自現(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核）