問題的提出

　　中國大唐集團(tuán)公司陡河電廠#2發(fā)電機(jī)組（125MW）屬于調(diào)峰機(jī)組,機(jī)組運(yùn)行時基本帶70-80%負(fù)荷,兩臺吸風(fēng)機(jī)采用入口擋板調(diào)節(jié)。為了保證電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,，選用的風(fēng)機(jī)電機(jī)的備用容量較大,。機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時，吸風(fēng)機(jī)入口擋板開度約60%,，機(jī)組調(diào)峰時,，風(fēng)機(jī)入口擋板開度約40%左右，能量損失大,，風(fēng)機(jī)效率低,。為了進(jìn)一步適應(yīng)廠網(wǎng)分開,、競價上網(wǎng)的電力體制，節(jié)約能源,，降低廠用電率,，保護(hù)環(huán)境，簡化運(yùn)行方式,，減少轉(zhuǎn)動設(shè)備的磨損等,，我公司決定在陡河電廠、下花園電廠及張家口電廠對部分風(fēng)機(jī),、水泵采用高壓變頻器調(diào)速裝置,，我公司在國際上公開招標(biāo)采購高壓變頻器。北京利德華福電氣技術(shù)有限公司為國內(nèi)唯一中標(biāo)單位,，并一舉中標(biāo)8臺高壓變頻器,。其中陡河電廠#2爐2臺吸風(fēng)機(jī)電機(jī)上分別加裝一套北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的6 kV/1000 kW高壓變頻器裝置。

1,、HARSVERT-A06/105型高壓變頻裝置原理

　　變頻裝置采用多電平串聯(lián)技術(shù),，6KV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1，由移相變壓器,、功率單元和控制器組成,。6KV系列有21個功率單元，每7個功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相,。

　　每個功率單元結(jié)構(gòu)以及電氣性能完全一致,，可以互換，其電路結(jié)構(gòu)見圖2,，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋,，通過對IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制,，可得到如圖3所示的波形。


　　每個功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致,，可以互換,，其電路結(jié)構(gòu)見圖2，為基本的交-直-交單相逆變電路,，整流側(cè)為二極管三相全橋,，通過對IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，可得到如圖3所示的波形,。

　　輸入側(cè)由移相變壓器給每個單元供電,，移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成42脈沖整流方式,；這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形,，使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1,。

　　另外，由于變壓器副邊繞組的獨(dú)立性,，使每個功率單元的主回路相對獨(dú)立,，每個功率單元等效為一臺單相低壓變頻器。

　　輸出側(cè)由每個單元的U,、V輸出端子相互串接成星型接法直接給高壓電機(jī)供電,，通過對每個單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到如圖4所示的階梯正弦PWM波形,。這種波形正弦度好,，dv/dt小，可減少對電纜和電機(jī)的絕緣損壞,，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長,，電機(jī)不需要降額使用，可直接用于舊設(shè)備的改造,；同時,，電機(jī)的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機(jī)械振動,，減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力,。 　　當(dāng)某一個單元出現(xiàn)故障時，通過使圖2中的軟開關(guān)節(jié)點(diǎn)K導(dǎo)通,，可將此單元旁路出系統(tǒng)而不影響其他單元的運(yùn)行,，變頻器可持續(xù)降額運(yùn)行，可減少很多場合下停機(jī)造成的損失,。
2,、變頻改造方案簡介
　　#2爐引風(fēng)機(jī)是兩臺雙側(cè)布置，目前其引風(fēng)機(jī)的出力調(diào)節(jié)由人工調(diào)節(jié)擋板來實現(xiàn),。由于引風(fēng)機(jī)設(shè)計時冗余功率較大,，加上風(fēng)量控制采用檔風(fēng)板引起的阻力損耗，造成廠用電率高,，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,。

電動機(jī)參數(shù) 　　　　　　　 引風(fēng)機(jī)參數(shù)
型號：Y1000-8 　 　　　　 型號： G4-73-11-28D
額定功率：1000kW 　　　 額定風(fēng)量：455000m3/h
額定電壓：6kV 　　　　　 額定風(fēng)壓： 6460Pa
額定電流：119A 　　　　　 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 742rpm
額定頻率：50Hz
額定轉(zhuǎn)速：743r/min

　　為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，為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(yùn)行，電機(jī)可以直接手動切換到工頻下運(yùn)行,。工頻旁路由3個高壓隔離開關(guān)QS1,、QS2和QS3組成（見圖，其中QF為甲方原有高壓開關(guān)）。要求QS2不能與QS3同時閉合,，在機(jī)械上實現(xiàn)互鎖,。變頻運(yùn)行時，QS1和QS2閉合,，QS3斷開,；工頻運(yùn)行時，QS3閉合,，QS1和QS2斷開,。 　　為了實現(xiàn)變頻器故障的保護(hù)，變頻器對6KV開關(guān)QF進(jìn)行聯(lián)鎖,，一旦變頻器故障,，變頻器跳開QF，要求甲方對QF的合分閘電路進(jìn)行適當(dāng)改造,。工頻旁路時,，變頻器應(yīng)允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號,，使電機(jī)能正常通過QF合閘工頻啟動,。
3、變頻裝置調(diào)試數(shù)據(jù)對比
中國電力科學(xué)研究院對相關(guān)參數(shù)的測量結(jié)果如下

表1 工頻擋板調(diào)節(jié)和變頻調(diào)速調(diào)節(jié)2臺吸風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的綜合輸入功率對比


　　測試結(jié)果表明,，72%負(fù)荷時節(jié)能率為59%,，滿負(fù)荷時節(jié)能率也高達(dá)46%。同時,，電機(jī)變頻啟動時,，啟動電流平穩(wěn)上升,電機(jī)啟動非常平穩(wěn)。

4,、變頻改造后的效益計算

1） 全年滿負(fù)荷時,，投入2臺變頻器后，估算年節(jié)電量為：520kW＊5500h=2860000 kWh
　 年至少節(jié)省電費(fèi)：2860000 kWh＊0.326元/kW.h=93.2萬元
2） 全年72%負(fù)荷運(yùn)行時,，投入2臺變頻器后,，估算年節(jié)電量為：571kW＊5500h=3140500 kWh
　 年至少節(jié)省電費(fèi)：3140500 kWh＊0.326元/kW.h=102.4萬元

　　可見，在滿負(fù)荷全年運(yùn)行或者72%負(fù)荷全年運(yùn)行情況下,，投入2臺北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的國產(chǎn)高壓變頻器后,，我公司全年節(jié)約電費(fèi)均可達(dá)100萬元左右,。另外,，由于北京利德華福電氣技術(shù)有限公司系列變頻器功率因數(shù)可達(dá)0.95以上，大于電機(jī)功率因數(shù)0.85,，減少大量無功,。并且實現(xiàn)電機(jī)軟啟動，可避免因大電流啟動沖擊造成對電機(jī)絕緣的影響，減少電機(jī)維護(hù)量,，節(jié)約檢修維護(hù)費(fèi)用,，同時電機(jī)壽命大幅度延長。

5,、結(jié)束語

高壓變頻裝置由于其節(jié)能效果明顯,，采用變頻調(diào)速后，實現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動,，延長電機(jī)的壽命,，引風(fēng)機(jī)擋板全開，也減少了風(fēng)道的振動與磨損,?？傊员本├氯A福公司為代表生產(chǎn)的國產(chǎn)高壓變頻器的可靠運(yùn)行性能及良好的節(jié)能效果為我公司創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,，值得大力推薦和應(yīng)用,。