摘 要：揚州第二發(fā)電有限公司是江蘇省特大型火力發(fā)電企業(yè)，為了降低發(fā)電能耗，我公司決定采用高壓變頻器對凝結水泵、脫硫增壓風(fēng)機等輔機進(jìn)行了變頻調速改造。設備投運后，節能效果明顯，設備運行穩定。

　　關(guān)鍵詞：節能降耗、高壓變頻器、凝泵節能改造、電網(wǎng)調峰

　　揚州第二發(fā)電有限公司是江蘇省特大型火力發(fā)電企業(yè)，具有設備性能先進(jìn)、供電煤耗低、調峰能力強等顯著(zhù)特點(diǎn)。目前共有4臺600MW燃煤發(fā)電機組。一期#1、#2機組采用亞臨界燃煤發(fā)電機組，二期#3、#4機組采用超臨界燃煤發(fā)電機組。隨著(zhù)電力市場(chǎng)競爭的加劇及電網(wǎng)峰谷差日趨增大，帶基本負荷的大型汽輪發(fā)電機組被要求參與電網(wǎng)調峰。從國內外調峰的現狀來(lái)看，大型火電機組參加調峰主要采用低負荷運行方式，以改變機組負荷來(lái)滿(mǎn)足系統調峰需要的運行方式。它是一種傳統的調峰方式，為了增加可調出力，機組盡可能在允許的最低負荷下運行。而機組輔機均按照最大發(fā)電負荷設計，在低負荷時(shí)，僅僅能夠依靠調節閥門(mén)、擋板開(kāi)度來(lái)調節流量，造成電能的大量浪費。如何優(yōu)化運行方式，降低輔機的能耗，成為當前階段電力企業(yè)必須面對的問(wèn)題。

　　為了降低發(fā)電能耗，我公司成立專(zhuān)門(mén)的課題組，對國內外同行企業(yè)進(jìn)行調研，最終認為使用變頻調速技術(shù)，采用變頻器調節電機轉速，平穩調節輔機出力，將是有效解決該問(wèn)題的方法。隨后，我公司通過(guò)招標選購了北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器對凝結水泵、脫硫增壓風(fēng)機等輔機進(jìn)行了變頻調速改造。設備投運后，節能效果明顯，設備運行穩定，滿(mǎn)足了我們的要求。

　　一、凝結水泵變頻改造方案

　　1.水泵負載調速節能原理

　　變頻調速在水泵應用上和風(fēng)機有所區別，在很多場(chǎng)合，負載管路特性的改變是用戶(hù)用水量減少（即用戶(hù)人為關(guān)閥）造成的。水泵在調速過(guò)程中還往往要求壓力恒定，這時(shí)水泵的工作點(diǎn)變化如下圖1所示：

圖1：水泵負載調速節能原理

　　流量由Q1變?yōu)镼2時(shí)，如果水泵定速運行，工作點(diǎn)將由A點(diǎn)變?yōu)锽點(diǎn)，壓力將升高，威脅管網(wǎng)安全;如果通過(guò)調速方式，水泵工作點(diǎn)將由A點(diǎn)變?yōu)镃點(diǎn)，在提供需要流量的同時(shí)，保持壓力不變。水泵在B、C兩點(diǎn)的輸出功率差為：PB -PC=（H3-H2）×Q2。

　　在A(yíng)、C兩點(diǎn)，盡管水泵速度不同，但由于在兩種情況下水泵所承擔的流量不同，其出口壓力和外管網(wǎng)壓力仍然保持平衡。由于壓力平衡的需要，水泵并聯(lián)運行時(shí)，調速水泵的速度不能低于N3，否則將出現根本不對外出水的現象。非但不節能，還出現水泵空轉耗能的現象。

　　如果在管網(wǎng)特性不變的系統中進(jìn)行水泵調速，并且對水壓沒(méi)有要求，這種情況下節能效益比恒壓供水要顯著(zhù)得多。

　　2.變頻調速原理

　　利德華福HARSVERT-A型高壓變頻器采用多電平串聯(lián)的結構控制方式，系統結構如圖2所示：

圖2：利德華福HARSVERT-A型高壓變頻器結構圖

　　10kV系列有24個(gè)功率單元，每8個(gè)功率單元串聯(lián)構成一相，每個(gè)功率單元結構上完全一致，可以互換，其電路結構為交-直-交單相逆變電路，整流側為二極管三相全橋，通過(guò)對IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制。

　　3.系統旁路柜控制方式

圖3：系統旁路柜控制原理（虛線(xiàn)框內為變頻器廠(chǎng)家提供）

　　基本原理:變頻裝置本身配置一臺斷路器QF2作為出線(xiàn)電源開(kāi)關(guān)，同時(shí)保留原有2臺斷路器，3臺斷路器完成變頻/工頻的切換，其中QF1與進(jìn)，出線(xiàn)斷路器之間設計閉鎖，確保不會(huì )出現變頻回路與工頻回路同時(shí)閉合。在變頻運行狀況下，變頻裝置進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)閉合，開(kāi)關(guān)QF1斷開(kāi)。切換至工頻運行時(shí)，先斷開(kāi)變頻器輸出，此時(shí)由電氣線(xiàn)路控制順序為：依次斷開(kāi)變頻器輸出，輸入開(kāi)關(guān)，然后閉合開(kāi)關(guān)QF1使電機切換至工頻側，使電機工頻運行。

　　另外，還保留了電機差動(dòng)保護功能，采取重新更換電機中性點(diǎn)CT，將其控制信號接入QF2開(kāi)關(guān)柜內綜保裝置，參與差動(dòng)保護，完善電機保護功能。

　　二、節能數據分析

　　1.設備參數

　　2.工頻/變頻狀態(tài)下的年耗電量計算

　　三、設備冷卻方式

　　雖然變頻器的效率大于96%，但是滿(mǎn)負荷時(shí)仍有4%的損耗。其中變壓器的損耗約為總損耗的50%，功率逆變電路的損耗約為總損耗的50%。2000kW的變頻器，滿(mǎn)負荷時(shí)的最大損耗為80kW，全部都要轉換為熱量。因此，控制室的溫度在變頻器投運后，將會(huì )很快上升，如果不采用任何措施，變頻器將無(wú)法穩定運行。為了提高高壓大功率變頻器的應用穩定性，解決好高壓變頻器環(huán)境散熱問(wèn)題，根據現場(chǎng)實(shí)際情況，將變壓器的熱量使用風(fēng)道排出室外，而功率柜采用密閉式空調冷卻。功率柜密閉冷卻裝置結構如圖4所示：

圖4：功率柜密閉冷卻裝置其結構

　　冷卻設備主機安裝于變頻器功率柜頂部，該裝置配備兩臺制冷壓縮機，單獨為功率柜進(jìn)行冷卻。該密閉冷卻裝置與現場(chǎng)接口簡(jiǎn)單，提供兩路380V交流電源即可，操作方便，維護量少，保護功能完善。正常運行時(shí)，每段電源各帶一臺壓縮機;當單段電源故障時(shí)，另外一側工作電源帶兩臺壓縮機運行。兩臺壓縮機設備停運時(shí)，可以通過(guò)風(fēng)道回路設置的風(fēng)門(mén)實(shí)現變頻器功率柜自身冷卻，減少冷卻裝置故障對變頻器運行的影響。完整的冷卻系統解決方案有效減低了輔助系統的故障率，保證設備安全運行。

圖5：HARSVERT-A高壓變頻器在現場(chǎng)運行圖

　　四、結論

　　北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器技術(shù)先進(jìn)、性能穩定，完全滿(mǎn)足現場(chǎng)要求。尤其是密閉冷卻裝置，別樹(shù)一幟的技術(shù)思路，大大降低了散熱所需的電能，降低了運行維護費用，值得大力推廣。

　　采用變頻調速裝置后，系統實(shí)現軟啟動(dòng)，電機啟動(dòng)電流遠遠小于額定電流，啟動(dòng)時(shí)間相應延長(cháng)，對電網(wǎng)無(wú)大的沖擊，減輕了起動(dòng)機械轉矩對電機機械損傷，降低噪音，降低了震動(dòng)系數，有效的延長(cháng)了電機和水泵的使用壽命，減少了檢修維護開(kāi)支，節約大量維護費用。

　　通過(guò)我廠(chǎng)的實(shí)踐，證明發(fā)電企業(yè)使用高壓變頻器的可行性和經(jīng)濟性，在今后的設備技改中，我們將會(huì )進(jìn)一步推廣該項技術(shù)，為企業(yè)的節能降耗繼續努力。

　　參考資料：

　　1.《HARSVERT-VA系列高壓變頻器技術(shù)手冊》

　　2.《揚州二電高壓變頻器改造項目工程資料匯編》

　　3.《利德華福公司電力行業(yè)資料匯編》