火电厂高压电动机调速技术应用情况分析.docx

1、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：2005-12-18 20:51:16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

2、能原理根据风机、水泵的流量与功率的关系: QKn(流量正比于速度) HKn2(压力正比于速度平方) PKn3(功率正比于速度立方)式中:流量; 水压; 电机消耗功率; -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

3、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

4、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。

5、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

6、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

7、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

8、(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/kWh4665600kWh=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

9、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。