內容摘要：隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，資源約束的矛盾日益凸顯，建設節約型社會(huì )，進(jìn)行節能降耗技術(shù)改 造，已成為各發(fā)電企業(yè)的積極努力的方向。本文詳細介紹了中電投某電廠(chǎng)引風(fēng)機變頻改造設計與運行情況，并對改造后的經(jīng)濟效益進(jìn)行了分析。運行結果證明在火電 廠(chǎng)輔機中利用高壓變頻技術(shù)具有卓越的技術(shù)性能和顯著(zhù)的經(jīng)濟效益，具有很好的推廣應用價(jià)值。

關(guān)鍵詞:引風(fēng)機  變頻器  節能降耗  經(jīng)濟效益  推廣價(jià)值

一、概述：

發(fā) 電廠(chǎng)既是電能的生產(chǎn)者，又是電能的用戶(hù)和消費者，我國的發(fā)電能源構成中，火電占70%以上，而一般的火電機組，其廠(chǎng)用電一般占發(fā)電量的4%～7%，拖動(dòng)大 容量風(fēng)機、水泵類(lèi)輔機的高壓廠(chǎng)用電動(dòng)機的耗電量占廠(chǎng)用電的80%左右。由于電力體制改革中廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)、競價(jià)上網(wǎng)等事物的出現，電廠(chǎng)的發(fā)電煤耗、廠(chǎng)用電率已成 為發(fā)電廠(chǎng)考核的重要指標，直接關(guān)系到電廠(chǎng)的經(jīng)濟效益和企業(yè)競爭力。而風(fēng)機、水泵類(lèi)輔機的變速調節所起到的節能效果可顯著(zhù)地降低廠(chǎng)用電和發(fā)電成本，因此選擇 合適的高壓廠(chǎng)用電動(dòng)機調速系統成為電廠(chǎng)節能工作的當務(wù)之急。

二、變頻器調速節能原理

異步電動(dòng)機的轉速n與頻率f、電動(dòng)機轉差率s、電動(dòng)機磁極對數p有以下關(guān)系：

N＝60f(1-s)/p

由 以上公式可知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機的轉速，同時(shí)電動(dòng)機的輸出功率也會(huì )發(fā)生變化，n與f之間呈線(xiàn)性關(guān)系，當f在 0～50Hz變化時(shí)，轉速的調節范圍是非常寬的。當負荷變化而引風(fēng)機轉速降低時(shí)，則輸出功率也隨之遞減，而變頻器就能較好的解決這一問(wèn)題，達到節能的目 的。

三、改造方案

2015 年7月托中電投某電廠(chǎng)對1×300MW機組的引風(fēng)機進(jìn)行高壓變頻調速改造，本次改造對機組一臺電動(dòng)機進(jìn)行改造，采用一拖一自動(dòng)隔離方式，引風(fēng)機電動(dòng)機可采 用工、變頻兩種方式運行。經(jīng)過(guò)對比分析，選用深圳英威騰電器股份有限公司生產(chǎn)的GD5000-A3150-06-S系列高壓變頻器，該裝置變頻器整流器件 為二極管，逆變器件為IGBT（如圖1所示），控制方式采用無(wú)速度傳感器矢量控制，運行性能更加優(yōu)越。2015年8月新系統全部投入運行。

圖1  功率單元原理圖

四、系統運行工藝描述

變 頻器的6kV電源經(jīng)變頻裝置輸入刀閘與接觸器后到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經(jīng)出線(xiàn)刀閘和接觸器送至電動(dòng)機；6kV電源還可經(jīng)旁路接觸器直接起動(dòng)電動(dòng)機。 進(jìn)出線(xiàn)刀閘與接觸器和旁路刀閘與接觸器的作用是：一旦變頻裝置出現故障，即可馬上斷開(kāi)進(jìn)出線(xiàn)刀閘與接觸器，將變頻裝置隔離，手動(dòng)合旁路接觸器，在工頻電源 下起動(dòng)電機運行。旁路柜具備五防閉鎖功能；具備工、變頻方式指示功能；帶電指示功能和帶電閉鎖柜門(mén)功能。

系統改造一次回路如圖2所示。為了充分保證系統的可靠性，給變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時(shí)，變頻器停止運行，電機可以直接自動(dòng)（工藝要求手動(dòng)）切換到工頻運行狀態(tài)下運行，這樣可以保證機組的正常安全運行。

為了實(shí)現變頻器故障的保護，變頻器對6KV開(kāi)關(guān)QF進(jìn)行聯(lián)鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開(kāi)QF。當工頻旁路時(shí)，變頻器始終允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號，使電機能正常通過(guò)QF合閘工頻啟動(dòng)。

變 頻調速系統由用戶(hù)開(kāi)關(guān)、自動(dòng)旁路柜、GD5000系列高壓變頻器、高壓電機組成。旁路柜是由三個(gè)真空高壓接觸器KM1、KM2、KM3和高壓隔離開(kāi)關(guān) QS1、QS2組成。正常運行時(shí)QS1、QS2全部閉合，只有在檢修時(shí)斷開(kāi)。電機以變頻方式運行時(shí)， KM1、KM2閉合，QS3斷開(kāi)；電機以工頻方式運 行時(shí)，KM3閉合， KM1、KM2斷開(kāi)。變頻與工頻之間切換自動(dòng)/手動(dòng)完成。旁路柜嚴格按照“五防”聯(lián)鎖要求設計，變頻輸出開(kāi)關(guān)KM2和工頻開(kāi)關(guān)KM3 互鎖，完全能夠保證變頻調速系統安全運行。

由于在整個(gè)變頻調速系統中前級用戶(hù)開(kāi)關(guān)柜具有過(guò)載保護裝置，因而手動(dòng)旁路柜不會(huì )對電機進(jìn)行過(guò)載保護。同時(shí)用戶(hù)開(kāi)關(guān)柜必須按照8-10倍額定電流設置速斷保護值，確保躲過(guò)激磁涌流。

圖2  改造后的一次回路圖

五、調試過(guò)程中出現的問(wèn)題及改善措施：

（1）在調試過(guò)程中發(fā)現當轉速指令信號丟失后變頻器沒(méi)有維持電動(dòng)機原有的轉速現象，針對該問(wèn)題調整了變頻器的控制部分，問(wèn)題得到了有效的解決。

（2）將控制變頻器的變壓器的溫度報警上傳至DCS界面，有效的實(shí)現了變壓器的超溫監視。

（3）為解決變頻器小間在夏季溫度過(guò)高問(wèn)題，中電投某電廠(chǎng)引風(fēng)機變頻器小間冷卻系統設計上采用了風(fēng)道室外循環(huán)冷卻方式（如圖3所示），此設計大大降低了空調的使用率，目前變頻裝置不需空調冷卻運行，即可滿(mǎn)足變頻裝置運行要求，從而更加提高變頻裝置使用的節能效果。  

（4）為保證在部分功率單元損壞的情況下，變頻器仍可正常運行，設置了功率單元一級功能旁路，當變頻器的一組功率單元發(fā)生故障的情況下仍能正常運行。

六、節能改造后的經(jīng)濟效益分析

為了便于分析變頻改造后的節能情況，選取在1號機組分別帶150MW、300MW負荷的兩種種不同工況下對引風(fēng)機工頻和變頻兩種運行方式下的參數情況進(jìn)行了對比。

節能效果參見(jiàn)表1，從表1可以看出，當機組負荷分別為150MW、300 MW時(shí)，引風(fēng)機變頻運行比工頻運行每小時(shí)分別節電256kW·h、535kW·h。變頻改造后，節電效果顯著(zhù)。

表1  節能效果對比?

七、結束語(yǔ)

引風(fēng)機經(jīng)過(guò)變頻改造以后，節能效果非常明顯，而且啟動(dòng)頻率低，轉速低，電流小且平穩。實(shí)現了軟啟動(dòng)，避免了以前用工頻啟動(dòng)時(shí)的大電流大轉矩對電機、電纜、開(kāi)關(guān)及機械設備的沖擊。不僅延長(cháng)了電機等設備的壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全供電的可靠性。

作者簡(jiǎn)介：深圳市英威騰電氣股份有限公司   技術(shù)支持工程師   王建祥

參考文獻：

【1】 深圳市英威騰電氣股份有限公司 《GD5000系列高壓變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》

【2】 黃威、 黃禹 《變頻器的節能與改造》化學(xué)工業(yè)出版社 2011-03出版