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內(nèi)容摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，資源約束的矛盾日益凸顯，建設(shè)節(jié)約型社會，進行節(jié)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引風(fēng)機變頻改造設(shè)計與運行情況，并對改造后的經(jīng)濟效益進行了分析。運行結(jié)果證明在火電 廠輔機中利用高壓變頻技術(shù)具有卓越的技術(shù)性能和顯著的經(jīng)濟效益，具有很好的推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞:引風(fēng)機  變頻器  節(jié)能降耗  經(jīng)濟效益  推廣價值

一、概述：

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

二、變頻器調(diào)速節(jié)能原理

異步電動機的轉(zhuǎn)速n與頻率f、電動機轉(zhuǎn)差率s、電動機磁極對數(shù)p有以下關(guān)系：

N＝60f(1-s)/p

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

三、改造方案

2015 年7月托中電投某電廠對1×300MW機組的引風(fēng)機進行高壓變頻調(diào)速改造，本次改造對機組一臺電動機進行改造，采用一拖一自動隔離方式，引風(fēng)機電動機可采 用工、變頻兩種方式運行。經(jīng)過對比分析，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(tǒng)全部投入運行。

圖1  功率單元原理圖

四、系統(tǒng)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)出線刀閘和接觸器送至電動機；6kV電源還可經(jīng)旁路接觸器直接起動電動機。 進出線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(xiàn)故障，即可馬上斷開進出線刀閘與接觸器，將變頻裝置隔離，手動合旁路接觸器，在工頻電源 下起動電機運行。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功能。

系統(tǒng)改造一次回路如圖2所示。為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，給變頻器同時加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運行，電機可以直接自動（工藝要求手動）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。

為了實現(xiàn)變頻器故障的保護，變頻器對6KV開關(guān)QF進行聯(lián)鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF。當工頻旁路時，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QF合閘工頻啟動。

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

由于在整個變頻調(diào)速系統(tǒng)中前級用戶開關(guān)柜具有過載保護裝置，因而手動旁路柜不會對電機進行過載保護。同時用戶開關(guān)柜必須按照8-10倍額定電流設(shè)置速斷保護值，確保躲過激磁涌流。

圖2  改造后的一次回路圖

五、調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及改善措施：

（1）在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)當轉(zhuǎn)速指令信號丟失后變頻器沒有維持電動機原有的轉(zhuǎn)速現(xiàn)象，針對該問題調(diào)整了變頻器的控制部分，問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，有效的實現(xiàn)了變壓器的超溫監(jiān)視。

（3）為解決變頻器小間在夏季溫度過高問題，中電投某電廠引風(fēng)機變頻器小間冷卻系統(tǒng)設(shè)計上采用了風(fēng)道室外循環(huán)冷卻方式（如圖3所示），此設(shè)計大大降低了空調(diào)的使用率，目前變頻裝置不需空調(diào)冷卻運行，即可滿足變頻裝置運行要求，從而更加提高變頻裝置使用的節(jié)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(shè)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(jié)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(jié)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(shù)情況進行了對比。

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

表1  節(jié)能效果對比?

七、結(jié)束語

引風(fēng)機經(jīng)過變頻改造以后，節(jié)能效果非常明顯，而且啟動頻率低，轉(zhuǎn)速低，電流小且平穩(wěn)。實現(xiàn)了軟啟動，避免了以前用工頻啟動時的大電流大轉(zhuǎn)矩對電機、電纜、開關(guān)及機械設(shè)備的沖擊。不僅延長了電機等設(shè)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)品說明書》

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