以下為演講實(shí)錄：

 

　　我今天介紹的是變流器的安全設(shè)計(jì)。

 

　　安全這個(gè)事情我想大家每個(gè)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(cái)產(chǎn)安全，每個(gè)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(gè)特別要命的圖片，一個(gè)著火的風(fēng)機(jī)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(shí)習(xí)一段時(shí)間，其他的都是在跟客戶談，我研發(fā)這邊是要上風(fēng)機(jī)的，而我服務(wù)的同事更要上去的，你這個(gè)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(shí)也就是三個(gè)層面：第一個(gè)是安全制度和流程，這個(gè)我認(rèn)為它是最重要的；第二個(gè)是我今天要講的產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)；第三個(gè)是個(gè)人防護(hù)措施。這三個(gè)相互互有聯(lián)系，也相互各有自己的體系，每一個(gè)都不能互相地代替，不能說我今天講了產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)，就說這個(gè)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(jì)，主要是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、驗(yàn)證問題，主要的思路在這里，一個(gè)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(qiáng)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(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的要求。這就是今天我要重點(diǎn)所講的，就是產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的部分，還有是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，做完以后你這個(gè)設(shè)計(jì)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(shí)很骨干，這也是不對的，最后是問題反饋和閉環(huán)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jìn)的空間。

 

　　今天講三個(gè)部分：三個(gè)設(shè)計(jì)即三個(gè)實(shí)驗(yàn)。一個(gè)是短路耐受，一個(gè)是燃弧，另外是變流器內(nèi)部的局部防護(hù)。

 

　　短路耐受，這是62477的要求。主電流、主回路短路了，看看你機(jī)器整個(gè)的表現(xiàn)。主電路和回路短路會產(chǎn)生兩個(gè)負(fù)面，一個(gè)是熱應(yīng)力，第二個(gè)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(gè)短路整個(gè)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(hù)決定的。這么短的毫秒時(shí)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(gè)問題呢？我們整個(gè)的設(shè)計(jì)思路是這樣的，一個(gè)是原始設(shè)計(jì)模型，就是整個(gè)的變流器設(shè)計(jì)是怎樣開始設(shè)計(jì)的。然后在計(jì)算的過程中，必須要進(jìn)行簡化，要不然的話計(jì)算能量會非常大，簡化完了以后會計(jì)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(jìn)行力學(xué)校核，根據(jù)原始設(shè)計(jì)進(jìn)行力學(xué)校核。力學(xué)校核通過以后最后就是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到報(bào)告，整個(gè)的思路來說是這樣的一個(gè)情況。

 

　　怎樣進(jìn)行電流/電動力計(jì)算，這個(gè)計(jì)算過程我們看了短路電流的標(biāo)準(zhǔn)，在我所列的這兩個(gè)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(jì)算第一個(gè)是設(shè)定系統(tǒng)中的短路點(diǎn)，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(gè)燒廢的例子。短路點(diǎn)兩個(gè)方面，一個(gè)是在網(wǎng)側(cè)，一個(gè)是在電機(jī)的定子側(cè)，全功率可能更簡單一些。確定了短路點(diǎn)，還要搞清楚分析幾個(gè)具體的事情，一個(gè)是不同類型的短路，這就三項(xiàng)全短，不同地點(diǎn)的短路和不同方向的貢獻(xiàn)。一個(gè)點(diǎn)短路的話有哪些源會為這些短路點(diǎn)實(shí)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(gè)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(jì)算短路電流，計(jì)算的時(shí)候一個(gè)特別注意的地方是AC和DC是分開計(jì)算的，兩個(gè)都有影響的。只不過短路以后一部分時(shí)間的DC消除，但是機(jī)械應(yīng)力的時(shí)候，往往是短路的那一下受到的機(jī)械應(yīng)力最大，所以一定要考慮到DC。

 

　　這個(gè)就是計(jì)算出來短路電流，第二部分是計(jì)算電動力，這個(gè)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(jì)我的母牌以及我的支撐件。那么得到了定應(yīng)力，進(jìn)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(qiáng)度校核，就是絕緣端子，還有導(dǎo)體剛度校核，這個(gè)整個(gè)來說的話得到的量就是這些，像導(dǎo)體的話一個(gè)是正向受力，一個(gè)是扭矩，計(jì)算出來和總結(jié)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，這個(gè)和公式是緊密相關(guān)的。首先是短路電流要盡量小，這個(gè)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(diǎn)，這是受到體積的限制。還有一個(gè)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(gè)是銅牌上的絕緣端子和跨矩不能太遠(yuǎn)，盡量放密一點(diǎn)。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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的情況，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jī)器是否還能重新工作，這是實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)。我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)定的是130毫秒的短路，就是將斷路器的保護(hù)全部去掉，通過外部的試驗(yàn)設(shè)備、能量慣入時(shí)間來做控制。

 

　　第二個(gè)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(diǎn)。其實(shí)燃弧的話有兩個(gè)因素，一個(gè)是內(nèi)部的過壓力，燃弧的時(shí)候我們計(jì)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(gè)大氣壓出來。另外是局部過熱是一個(gè)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(gè)的計(jì)算原理和短路耐受是類似的，但是和短路耐受要麻煩一點(diǎn)，基本上是計(jì)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(hù)是兩種：一個(gè)是被動防護(hù)，這很簡單，就是使勁地強(qiáng)化外伸機(jī)會，你再怎么打的壓力我就壓住，如果你是10個(gè)，我就是12個(gè)。但是大家知道大禹治水堵不如疏。其實(shí)我們強(qiáng)化主動防護(hù)，幾個(gè)方向，一個(gè)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(gè)問題，就是它的熱會不會對這個(gè)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(gè)消失了不破壞防護(hù)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(qiáng)化結(jié)構(gòu)件，強(qiáng)化各個(gè)方面的銅牌支撐等。但是短路耐受過于強(qiáng)化還達(dá)不到泄放的目的，所以這是取一個(gè)權(quán)衡的做法。

 

　　我們來看看燃弧的實(shí)驗(yàn)，燃弧很重要的一點(diǎn)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(diǎn)燃易燃物質(zhì)。然后這個(gè)是實(shí)驗(yàn)考評，我沒有放錄像，就是短的瞬間一下煙霧繚繞。在這個(gè)層面來講，最右邊是機(jī)柜內(nèi)部，但是右邊的不重要，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里面它是不重要的，短路耐受是很重要的。你要看實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)的后果看外面，這些易燃物是不是點(diǎn)燃了，然后你的泄放的區(qū)域是否合理，是實(shí)驗(yàn)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(bào)告。這兩個(gè)的話其實(shí)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(jì)。

 

　　最后變流器內(nèi)部局部防護(hù)這是一個(gè)彩蛋，為什么這樣說？因?yàn)樗鼪]有任何的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定內(nèi)部的防護(hù)等級，尤其是我們這種設(shè)計(jì)源頭的話沒有規(guī)定。這個(gè)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(gè)都是我們供的。臨時(shí)簡單插一個(gè)，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(gè)解決方案，一個(gè)是3300的中壓解決方案，一個(gè)是140的低壓分電頻解決方案，這兩個(gè)方案有較好的論述我不多說，另外一個(gè)是將箱變放到機(jī)艙上，這個(gè)方案沒有過多地闡述，實(shí)際上這個(gè)機(jī)器的話就是把箱變放上面的，變流器在機(jī)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。現(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(gè)鉤。但是這一點(diǎn)我覺得是可以克服的，如果說機(jī)艙設(shè)計(jì)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(jī)的交互界面，它是整機(jī)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(jī)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(gè)問題，減了1/3，但是還不如35千伏直接下來，這是我個(gè)人的建議。

 

　　原來的是做局部的IP40防護(hù)，我解釋一下，整個(gè)的機(jī)會我們一般是做IP54，路上做控制柜和并網(wǎng)柜做IP23的防護(hù)，但是怎樣冒出來IP40的防護(hù)呢？它是在柜內(nèi)做防護(hù)，不管是IP54還是IP23，我在柜內(nèi)再做一層IP40的防護(hù)，我們?yōu)槭裁匆鯥P40的防護(hù)呢？不是規(guī)定所有的區(qū)域內(nèi)都做IP防護(hù)，而是變流器和箱變之間做IP40防護(hù)，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(jī)維護(hù)是可以的，因?yàn)槲覕嚅_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(hù)，這個(gè)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?yàn)樗_實(shí)涉及到安全的問題。我問過服務(wù)的同時(shí)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(hù)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(jìn)入，什么意思？任何身體的部位和區(qū)域都不可能進(jìn)入這樣的區(qū)域，這樣的防護(hù)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(gè)是整體區(qū)域的IP防護(hù)，第二個(gè)是分塊區(qū)域，第三個(gè)是器件級別的防護(hù)，總而言之要把這塊做出來。

 

　　我們看看整體區(qū)域的IP防護(hù)其實(shí)很簡單，就是做個(gè)柜中柜，這個(gè)畫綠色的部分全部是IP40的殼體保護(hù)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(jī)器內(nèi)部即使是IP54的防護(hù)能量也是有風(fēng)噪的，你會極強(qiáng)增強(qiáng)風(fēng)阻，散熱要求更高，這是優(yōu)缺點(diǎn)，這個(gè)方案有實(shí)施但是難度稍微大一點(diǎn)。下來的話就是我分片區(qū)域來防護(hù)，這個(gè)就是一個(gè)IP40的防護(hù)等級，它本身來講的話，原來是IP20，但是加了一個(gè)金屬殼體再加PC蓋板，然后處理一下，這個(gè)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(gè)毫米的間距沒有，整個(gè)的IP40的防護(hù)就做完了，這是部分區(qū)域的。器件區(qū)域的話，把防護(hù)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(hù)，這是器件級別的，像銅牌的這種整體的防護(hù)，還有這樣一些銅牌的連接處，塑膠和噴塑的防護(hù)。整體的部分區(qū)域和器件級別的整個(gè)防護(hù)結(jié)合起來，基本上就是可以做成完整的IP防護(hù)，然后方便以后的維護(hù)，然后降低我們的維護(hù)成本。通過這個(gè)我想羅嗦兩句，今年整機(jī)廠的價(jià)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(gè)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(jià)格，這個(gè)可以看到這些防護(hù)都是需要錢的。

 

　　那么我們的客戶要求我們的一些防護(hù)其實(shí)也是很理想，海外也在壓我們的價(jià)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(jià)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(gè)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(qiáng)網(wǎng)側(cè)的電流能力，這個(gè)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(jī)側(cè)，但是4.8的機(jī)器機(jī)側(cè)電流1300萬，網(wǎng)側(cè)1400萬，網(wǎng)側(cè)比機(jī)側(cè)大，為什么？他希望我增加的無功輸出能力，整機(jī)的輸出調(diào)節(jié)由網(wǎng)側(cè)，電機(jī)不用管，這樣電機(jī)的成本好了很多，這也是我們和客戶，客戶和各個(gè)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(jià)，這條路是有一個(gè)底線的，不是最好的選擇。這是一個(gè)小小的呼吁，謝謝大家！

 

　　（內(nèi)容來自現(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核）