火电厂高压电动机调速技术应用情况分析.docx
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火电厂高压电动机调速技术应用情况分析
火电厂高压电动机调速技术应用情况分析
发布日期：
2005-12-1820:
51:
16
新闻提供：
变频器网
1 引言
近两年中国出现大面积的缺电，由于发电厂建设周期问题，不可能在短时间内解决，而采用各种节能降耗措施，降低现役机组的厂用电率，提高现役机组的出力，可以部分缓解用电紧张的“电荒”局面，进而有效缓解火电厂燃料运力紧张的局面。
而节能降耗是国家的基本国策。
在火力发电厂使用着大量6kV高压等级的电动机，是发电厂重要的动力设备。
随着高压变频技术的发展和日臻完善，以及良好的节能效果，采用高压电动机变频调速技术来降低厂用电量，成为电厂首选的节能技术措施。
2 高压变频节能原理
根据风机、水泵的流量与功率的关系:
Q∝Kn（流量正比于速度）
H∝Kn2（压力正比于速度平方）
P∝Kn3（功率正比于速度立方）
式中:
Ｑ—流量; Ｈ—水压;
Ｐ—电机消耗功率; Ｋ-比例系数。
由此可知，只要调节泵的速度就可得到用户期望的流量，并可以节约电能。
根据异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为:
n1=60f1/np
式中:
n1—同步转速;
f1—定子频率;
np—磁极对数。
而异步电机的轴转速为:
n=n1（1-s）=60f1（1-s）/np
式中:
s—异步电机的转差率，s=（n1-n）/n1。
由上可知，改变电机的供电频率，可以实现电机的调速运行。
3 6kV高压变频调速方案介绍
由于电机功率不同，投资费用、回收期不同，高压电机变频调速有如图1所示的三方案。
图1 高压电机变频调速的三种方案
4 火力发电厂6kV电压等级辅机变频调速状况介绍
电气一次接线一般采用图1的方案三，并带工频旁路,少数也采用方案一，如华能淮阴电厂200MW机组的凝结水泵变频改造。
（1）送、引风机变频改造
送、吸风机，若采用变频改造，将完全消除叶片的截流损失，节能将达到30%以上，节能效果显著。
有以下电厂进行了送引风机变频改造，如表1所示。
（2）一次风机变频调速改造
一次风机变频调速改造节能将达到40%以上，节能效果显著。
有以下电厂进行了变频改造，如表2所示。
（3） 给水泵变频调速改造
有以下电厂进行了变频改造，如表3所示。
（4）循环水泵变频调速改造
循环水泵进行变频改造，既可节能降耗，又提供了循环水流量调节手段，同时，还可以消除管路虹吸以及冬季凝结水过冷、凝结水溶氧高等问题。
有以下电厂进行了变频改造,如表4所示。
（5）凝结水泵变频调速改造
有以下电厂进行了变频改造,如表5所示。
（6）灰浆泵变频调速改造
有以下电厂进行了变频改造,如表6所示。
5 高压变频器的主要特点
经过近十年的推广应用，以及价格不断降低，高压变频器已经获得许多企业的青睐，成为企业节能降耗，实现经济增长方式转变的有效途径和选择手段。
通过调研，火力发电厂是高压变频器的使用大户，其中罗宾康、西门子、AB等的电力用户为40%以上，其使用数量不完全统计为500台套以上。
高压变频器主要汇集了以下特点，简述如下:
（1）不需要另外加设输入、输出变压器，用户只要将变频器输入端直接接在6kV的电网上，输出端直接接到6kV高压电动机上即可，联接简单方便。
（2）完全解决了电流谐波引起电机绕组发热，电压谐波引起dv/dt感应电流的问题，完全不影响电机绝缘寿命，从而构成了对电源和电动机都十分友好的双完美系统:
电源一侧为无谐波输入，所含谐波低于国际谐波标准IEEE519-1992的规定，不需要加设交直流电抗器和滤波器;见图2。
电动机一侧，输出为正弦波，可以直接联接任何品牌电动机或原有旧电动机，不需要加设谐波滤波器。
以6.6kV/1250kVA为例，谐波成分如表7所示，电源侧高次谐波电流。
表7 高压变频器谐波成分
图2 高压变频器电源侧高次谐波电流
（3）综合运行效率高、功率因数高。
由于高压变频器采用了高压整流二极管和高压IGBT，因此主回路使用的器件大为减少，可靠性提高，损耗减小，加之采用独特的控制技术，变频器综合效率（含输入高压器）高达98%，功率因数超过95%。
由于高压变频技术的发展和多年的生产实践，其安全可靠性大为提高，完全能适应火力发电厂安全生产的高可靠性要求。
经过推广变频技术，改善了许多生产工艺系统的运行方式，如循环水、凝结水系统的流量调节控制，对机组安全经济运行的改善是十分重要的手段。
6 经济效益分析
从过去所作变频调速工程看，系统运行稳定性和经济性上都有很大的改善。
6.1经济效益预测
经改造后的变频转速调节与改造前的控制阀门开度调节相比，其节能效果计算如下:
（1）参数情况
以电动机输出功率为1800kW的循环水泵为例,参见图3。
图3 水泵变频调速节能曲线图
年运转时间:
300天×24h。
运转类型:
1/2时间（3600h）工作在85%流量，1/2时间（3600h）工作在75%流量。
（2）阀门调节状况下运行
流量（Q）在85%时:
需要功率=97%×1800kW=1746kW;
流量（Q）在70%时:
需要功率91%×1800kW=1638kW;
全年消耗电量:
（1746kW+1638kW）×3600h=12182400kWh。
（3）变频调速状况下运行
流量（Q）在85%时:
需要功率=67%×1800kW=1206kW;
流量（Q）在70%时:
需要功率=49%×1800kW=882kW;
全年消耗电量:
（1206kW+882kW）×3600h=7516800kWh。
（4）全年节能效果:
12182400-7516800=4665600kWh
节电率:
4665600/12182400=38.3%
（5）全年节约资金:
按国内平均电价0.5元/kWh计算:
0.5/kWh×4665600kWh=233.28万元，预测大约在1.5年～1.7年可以收回改造投资。
6.2间接经济效益
除了上述直接经济效益外，还有许多间接经济效益:
（1）采用变频调速，消除了大电动机启动时对电网电压的波动影响;
（2）采用变频调速，消除了大电动机大电流启动时的冲击力矩对电机的损坏;
（3）采用变频调速，延长了电机、管网和阀门的使用寿命，减轻了维修人员的工作量，降低了维修费用;
（4）提高了系统自动装置的稳定性，为系统的经济优化运行提供了可靠保证;系统的运行参数得到改善，提高了效率。
7 结束语
从上述分析可以得到如下结论:
高压变频器节能效果十分明显，按前面的测算节能达38.3%，大约1.5至1.7年可以收回改造投资费用。
经过大量工程实践，积累大量经验，已经解决高压功率变频装置应用中产生的很多如谐波、电机发热、功率因数在低转速时不理想、维修麻烦等问题;并解决了变频系统的问题，如多泵运行等问题。
从我们这几年的调试投运、运行实践看，高压变频调速系统的可靠性完全能满足发电企业的要求，其节能降耗的良好优点将发挥巨大效用。
8 郑重声明
文章中提到的变频器应用情况统计是初步统计，有许多变频器厂家由于时间和收集渠道的关系，未能统计到或一一列出如:
西门子、成都佳灵、东方凯奇、合康亿盛、山东风光、北京天宠等等，此统计不代表任何好恶，也不代表变频器的优劣。
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