高壓變頻器在發電廠的應用
摘 要：主要論述采用變頻技術可以對電廠重要用電設備的驅動電源進行技術改造，是火電廠節能降耗提高競價上網提高競爭能力的有效途徑。
關鍵詞：原理；應用；功率；試驗
（Heat Power Plant，Qitaihe Mining Industry Group Company．Qitaihe 1 54600。China）
Abstract：The paper chiefly treat that using frequency convel‘sion technique that Call rebuild driving electricalsources of main electromotor in power plant is efective resort about thrift energy sources depressing cost andadvance competitive price in the thermal plant．
Key words：elements；applications；power；test
0 前言
過去，我國火力發電廠的設計和制造受技術條件的影響，主要用電設備如送風機、引風機、給水泵、循環水泵等高能耗設備，其輸出功率不能隨機組負荷變化而變化，只有通過改變擋板或閥門的開度來調整，造成大部分能量消耗在節流損失中。近年來通過引進國外變頻技術，收到了很好的節能效果。一般發電廠不使用變頻器廠自用電占發電量的10％，其中送風又占自用電的10％，引風機占15％，給水泵占20％，而新建的使用變頻器的廠自用電占發電量的6％左右，可見節能降耗的潛力是很大的。
1 變頻調速節能原理
異步電動機的轉速n與頻率廠、電動機轉差s、電動機磁極對數P有如下關系，即
n=60（1一S）／D （1）
根據相似理論有
Q／Q。=n／n。 （2）
M／M。=（n／n。）2 （3）
P／P。=n／n。3 （4）
式中 n，Q，M，P—調節的轉速、流量、轉矩、功率；n。，Q。，M。，P?！~定轉速、流量、轉矩、功率。
由（1）式可知，轉速n與頻率廠成正比，只要改變頻率廠就可改變電動機的轉速，根據（4）式可知，電動機的輸出功率也發生變化，n與廠成線性變化，當廠在0～50Hz之問變化時，轉速調節范圍是非常寬的。而傳統的電動機調節是通過改變風機（泵）的出口擋板（閥門）的開度來實現，在這種情況下，電動機總是在額定轉速下運行，隨著機組負荷的變化而送風機、引風機、給水泵不是隨機組的負荷而變化，而是靠調節擋板的開度來改變風量，存在嚴重的節流損失。
根據流體流量和風機的轉速關系式（2）可知，流量Q與風機（泵）的轉速n的一次方成正比，轉矩與風機（泵）的轉速n的二次方成正比，輸出功率與風機（泵）的轉速的三次方成正比，由此可見，當負荷變化轉速降低時，輸出功率將按3次方遞減，而變頻器就能很好地解決這一問題[1]。
2 主電路
變頻器采用多個低壓功率單元的輸出疊加起來得到中壓，低壓功率單元采用脈寬調制技術，已經過低壓變頻器的廣泛應用實踐證明是具有優秀性能的，所有功率單元都接收來自同一個中央控制器的指令，此指令通過光纖傳輸以保證絕緣等級達到6kV以上。電機的每相由5個功率單元串聯進行驅動，功率為總功率的1／15，功率單元與其對變壓器次級繞組以及對地絕緣等級為6kV以上，每相5個700VAC功率單元串聯的變頻器可產生3500VAC相電壓。為功率單元提供電源的變壓器次級組在繞制時相互之間有一定的相位差，這消除了大部分功率單元引起的諧波電流，所以初級電流近似為正弦波，因而功率因數能保持較高。
3 典型功率單元的原理圖
4 對設備的影響
根據高變頻器調節原理可知，啟動頻率低，轉速低，電流小且平穩，實現了“軟起動”，避免了以前的用工頻起動時的大電流大轉矩對電機、電纜、開關及高壓設備的不利沖擊， 同時引風機、送風機長期在低負荷運行時電機頻率一般為30～47 Hz，減少了對設備帶來的危害，不僅節省了電機等設備的使用壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全發供電的可靠性[2]。
5 經濟效益分析
根據計算，一臺送風機和工頻起動相比，節電率范圍為42．7％～62．7％，若取平均節電率為51．25％，假設電機容量為引風機800kW，送風機780kW，運行5500h，則平均節電率為：（2×800+2×780）×51．25×5500=8907250kwh，年節約標煤量=8907250kwh×0．42lkg／kWh=3749952kg，節約購煤費用：3749952kg×230／t=862489元，可見直接經濟效益是非?？捎^的。
6 結束語
采用高壓變頻器對電廠高能耗用電設備如送風機、引風機、給水泵、循環水泵等進行技術改造，不僅能收到直接的降低廠用電、降低供電煤耗、增大上網電量帶來的直接經濟效益，而且設備至機組的安全可靠性也有了提高，高壓變頻器技術在發電廠有值得推廣應用的廣闊空間。
參考文獻：
[1] 劉笙．電氣工程基礎[M]．北京：科學出版社，2002．
[2] 熊信銀發電廠及電氣系統[M]．北京：中國電力出版社．2004．
關鍵詞：原理；應用；功率；試驗
High——voltage Transducer is Used in the Power Plant
LI Lian—dong
（Heat Power Plant，Qitaihe Mining Industry Group Company．Qitaihe 1 54600。China）
Abstract：The paper chiefly treat that using frequency convel‘sion technique that Call rebuild driving electricalsources of main electromotor in power plant is efective resort about thrift energy sources depressing cost andadvance competitive price in the thermal plant．
Key words：elements；applications；power；test
0 前言
過去，我國火力發電廠的設計和制造受技術條件的影響，主要用電設備如送風機、引風機、給水泵、循環水泵等高能耗設備，其輸出功率不能隨機組負荷變化而變化，只有通過改變擋板或閥門的開度來調整，造成大部分能量消耗在節流損失中。近年來通過引進國外變頻技術，收到了很好的節能效果。一般發電廠不使用變頻器廠自用電占發電量的10％，其中送風又占自用電的10％，引風機占15％，給水泵占20％，而新建的使用變頻器的廠自用電占發電量的6％左右，可見節能降耗的潛力是很大的。
1 變頻調速節能原理
異步電動機的轉速n與頻率廠、電動機轉差s、電動機磁極對數P有如下關系，即
n=60（1一S）／D （1）
根據相似理論有
Q／Q。=n／n。 （2）
M／M。=（n／n。）2 （3）
P／P。=n／n。3 （4）
式中 n，Q，M，P—調節的轉速、流量、轉矩、功率；n。，Q。，M。，P?！~定轉速、流量、轉矩、功率。
由（1）式可知，轉速n與頻率廠成正比，只要改變頻率廠就可改變電動機的轉速，根據（4）式可知，電動機的輸出功率也發生變化，n與廠成線性變化，當廠在0～50Hz之問變化時，轉速調節范圍是非常寬的。而傳統的電動機調節是通過改變風機（泵）的出口擋板（閥門）的開度來實現，在這種情況下，電動機總是在額定轉速下運行，隨著機組負荷的變化而送風機、引風機、給水泵不是隨機組的負荷而變化，而是靠調節擋板的開度來改變風量，存在嚴重的節流損失。
根據流體流量和風機的轉速關系式（2）可知，流量Q與風機（泵）的轉速n的一次方成正比，轉矩與風機（泵）的轉速n的二次方成正比，輸出功率與風機（泵）的轉速的三次方成正比，由此可見，當負荷變化轉速降低時，輸出功率將按3次方遞減，而變頻器就能很好地解決這一問題[1]。
2 主電路
變頻器采用多個低壓功率單元的輸出疊加起來得到中壓，低壓功率單元采用脈寬調制技術，已經過低壓變頻器的廣泛應用實踐證明是具有優秀性能的，所有功率單元都接收來自同一個中央控制器的指令，此指令通過光纖傳輸以保證絕緣等級達到6kV以上。電機的每相由5個功率單元串聯進行驅動，功率為總功率的1／15，功率單元與其對變壓器次級繞組以及對地絕緣等級為6kV以上，每相5個700VAC功率單元串聯的變頻器可產生3500VAC相電壓。為功率單元提供電源的變壓器次級組在繞制時相互之間有一定的相位差，這消除了大部分功率單元引起的諧波電流，所以初級電流近似為正弦波，因而功率因數能保持較高。
3 典型功率單元的原理圖
4 對設備的影響
根據高變頻器調節原理可知，啟動頻率低，轉速低，電流小且平穩，實現了“軟起動”，避免了以前的用工頻起動時的大電流大轉矩對電機、電纜、開關及高壓設備的不利沖擊， 同時引風機、送風機長期在低負荷運行時電機頻率一般為30～47 Hz，減少了對設備帶來的危害，不僅節省了電機等設備的使用壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全發供電的可靠性[2]。
5 經濟效益分析
根據計算，一臺送風機和工頻起動相比，節電率范圍為42．7％～62．7％，若取平均節電率為51．25％，假設電機容量為引風機800kW，送風機780kW，運行5500h，則平均節電率為：（2×800+2×780）×51．25×5500=8907250kwh，年節約標煤量=8907250kwh×0．42lkg／kWh=3749952kg，節約購煤費用：3749952kg×230／t=862489元，可見直接經濟效益是非?？捎^的。
6 結束語
采用高壓變頻器對電廠高能耗用電設備如送風機、引風機、給水泵、循環水泵等進行技術改造，不僅能收到直接的降低廠用電、降低供電煤耗、增大上網電量帶來的直接經濟效益，而且設備至機組的安全可靠性也有了提高，高壓變頻器技術在發電廠有值得推廣應用的廣闊空間。
參考文獻：
[1] 劉笙．電氣工程基礎[M]．北京：科學出版社，2002．
[2] 熊信銀發電廠及電氣系統[M]．北京：中國電力出版社．2004．
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