高壓變頻器在火電廠的應用研究

宋宜沛，于龍飛（.華電國際萊城發電廠，山東 萊蕪 700；.華電電力科學研究院，杭州 30000）

高壓變頻器在火電廠的應用研究

宋宜沛1，于龍飛2
（1.華電國際萊城發電廠，山東 萊蕪 271100；2.華電電力科學研究院，杭州 310000）

為推動節約型社會的快速發展，火電廠作為社會能耗大戶有著巨大的節能潛力，而高壓變頻器的發展和應用可促進火電廠節能效益和社會效益的改善和提高，因而備受青睞。對此，本文就高壓變頻器在火電廠中的應用作了重點研究，希望對火電廠健康發展有所啟示。

高壓變頻器；火電廠；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.137

高壓變頻器的推廣使用已然成為當下優化工藝流程、提高產品質量以及節約電能的一種重要手段，特別是其與火電廠系統設備的有效融合，更是促進了火電廠整體效益的提升。因此在節能環保呼聲越來越高的新形勢下，深入研究和創新高壓變頻器在火電廠中的應用方法和途徑勢在必行。

1　在火電廠中應用高壓變頻器的意義

1.1基本原理

高壓變頻器其實是一種電能控制裝置，即經串聯連接多臺單相三電平逆變器進行通斷，以實現原有工頻電源頻率的變換。具體而言，高壓變頻器是建立在電機學基礎之上的，即電機轉速滿足n=［（1-s）60f］/p=n0-（1-s）的關系式，其中s、p、f分別表示滑差、電機極對數和電機運行頻率，而且可以看出，n0=60f/p與電機的運行頻率成正比，調節f即可改變電機轉速，同時s與負載有關，且隨著負載的增大而增加，故在負載增加的情況下，電機運行的實際轉速會有所下降［1］。

1.2現實意義

就當下而言，高壓變頻器已在電力能源、石油化工、礦業生產、冶金鋼鐵等行業中的水泵、風機、壓縮機等設備中得到了良好的運用，且在改進工藝流程、改善產品質量、實現設備節能降耗等方面發揮了顯著作用。之所以在火電廠中強調高壓變頻器的應用也是基于這一主要優勢，畢竟風機、水泵等設備的定速運行在機組負荷變化的情況下會造成使用效率的降低和大量能量的損耗。分析風機和泵類的轉速n、壓力H、流量Q、軸功率P等之間的關系可知，即Q1/Q2=n1/n2，H1/ H2=（n1/n2）2，P1/P2=（n1/n2）3，在采用高壓變頻器后，若減小風機和泵類設備的流量，電機轉速會隨之降低，能耗則以轉速三次方的比率下降，可見實現了顯著節能。而對于恒轉矩負荷和波動功率負荷，即使應用變頻器也難以發揮節能效果，因此目前高壓變頻器在火電廠中的應用主要體現在風機與泵類設備中。

2　高壓變頻器在火電廠中的應用研究

由于高壓變頻器具有電源輸入質量高好，調速精度高、范圍大、穩定性好，既可以在低轉速下實現平滑而良好的起步加速，也可以保證電機的高效率、低噪聲運行，加之具備自我診斷與保護功能，所以在火電廠水泵、吸風機、送風機、射水泵、凝結水泵、鍋爐風機等設備中應用較多。

2.1案例信息

為更為直觀的了解高壓變頻器在火電廠中的應用情況，在此結合某實際案例加以分析。已知該火電廠中的兩臺火力發電機組為125MW，正常工作狀態下為80%的滿負荷，滿負荷和調峰運行狀態下的機組吸風機入口擋板開度分別為60%和40%，可見其工作效率之低和能量損失之多，同時控制風量期間的阻力損耗還增加了電能消耗，顯然不利于機組的高效、經濟運行，故為適應市場發展，實現節能降耗，在吸風機中運用高壓變頻器勢在必行。

2.2技術改造

為使高壓變頻器更好的適應和服務于吸風機，以達到優化工藝和節能降損的目的，主要作了以下技術改造：首先基于對電纜屏蔽作用和三相對稱性的考慮，適當增大了其截面，將敷設長度控制在100m以內，并更換了截面載流量裕度小于2的電力電纜，同時為防止信號干擾，還將信號電纜、控制電纜與電源電纜分時作了敷設［2］。其次根據實際情況和合理計算優化了設備通風與散熱方案，配備了備用空調、通風門窗以及專門風道，用于改善高壓變頻器的運行環境。再者為進一步保障高壓變頻器能夠安全、可靠的運行，選擇了具有自動跳閘的欠壓脫扣線圈的斷路器，以免因其拒絕做動作而損壞變頻器。最后則是規范安裝了HARSVEST-A06/130型號的高壓變頻器，并經電氣試驗驗證其實用性和有效性。

2.3效果分析

通過對比分析該火電廠吸風機應用高壓變頻器前后的數據發現，較之擋板調節，變頻調速調節的綜合輸入功率大大減少，其中輸入測功率因數由0.7提升至0.97及以上，據估計，每年由節約電量所帶來的直接效益便可達到80萬元，且在機組正常運行狀態下其整體效率可達到94-96%，足以見得，運行效率也得到了顯著改善，完全達到了技術要求。同時電氣試驗結果證明，該高壓變頻器的輸出電壓不對稱度合格，電流波形與輸出電壓基本無畸變，電壓總諧波畸變率為1.14%低于限值規定4%，變頻調速相對平滑，不會對電動機和電網產生沖擊，電機振動幅度和溫升也相對降低等［3］。說明其可行有效，安全可靠，值得推廣。

3　結束語

高壓變頻器在火電廠中的廣泛應用，既是高壓變頻器發展的大勢所趨，也是火電廠生存的現實需要，而且實踐證明，其在保障火電廠系統設備的正常而穩定運行的同時，起到了顯著的節能降損作用。故當務之急便是繼續加大研究力度，使其更好的服務于火電廠的發展與節約型社會的構建。

［1］趙東輝，郭變清.淺析高壓變頻器在火電廠的應用［J］.電工研究，2015（06）：65-66.

［2］孫晉志，張馨文.淺議高壓變頻器在火電廠中的運行與維護［J］.產品與應用，2014（09）：98-99.

［3］姜茹，張云峰.火電廠高壓變頻器選擇與應用［J］.建筑電氣，2013（12）：52-53.