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應用變頻調速節(jié)省廠用電

文檔作者：趙旺初文檔來源：中國電力信息中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月10日
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熱電技術 2002年第1期(總第73期)
應用變頻調速節(jié)省廠用電
趙旺初
(中國電力信息中心，北京100083)
摘要介紹了發(fā)電廠高壓電動機電子變額調速的幾種方
式，闡明變顫拄術特產生諧波，井說明押制低次諧波和高顫
輻射防止的措施。
關鍵詞 變額 調速 廠用電
1 前言
電廠的引、送風機、給水泵、循環(huán)水泵和渣漿泵
等是廠用電的大戶，它們過去多用定速式感應電動
機拖動，當主機組在輕負荷運行時效率均較低。即
令需要變速．過去亦多采用齒輪箱或皮帶輪變速，效
率均甚低。對調峰機組的輔機，電廠多采用液力偶
合器(HKD)和液體調速離舍器(HVD)。HKD和HVD
雖仍屬機械調速，但比齒輪箱皮帶輪調速則進了一
大步，經(jīng)濟性、可靠性都有很大提高，維護工作量亦
大減，但HKD和HVD自身亦耗電，在某種情況下耗
電也較多，例如TLO3A型HVD應用于HDG180—59
給水泵，當工作點在152．7fh時，TLO3A 自身耗電為
14．4kW 。
由于新型電力電子器件如絕緣柵雙極晶體管
(IGBT)，集成門極換向晶閘管(IGCT)等的出現(xiàn)，計算
機技術的發(fā)展，電子變頻器用于發(fā)電廠輔機的調速
近幾年才得以實現(xiàn)。大慶新華發(fā)電廠200MW 機組
的引風機，采用羅賓康公司制造的完美無諧波6kV
變頻器并利用原有YKK6304—8、1250kW 電動機后，
在機組月平均負荷180MW 條件下，引風機的廠用電
由1306．9MW·h／月降至856．2Mw·h／月，月節(jié)電450．
7MW·h，節(jié)電率34 48％ 據(jù)運行人員反映，由于該
鍋爐系由燃油改燃煤，爐膛負壓一直不穩(wěn)，引風機改
成變頻調速后，爐膛負壓基本穩(wěn)定，啟停引風機也比
較方便 沙嶺子發(fā)電廠的渣漿泵配用了法國施耐德
公司的ATV66型變頻調速系統(tǒng)，運行情況良好。芬
蘭將變頻用于電動機最高轉速達i．O x 1 r／rain，高
速電動機直接拖動高壓水泵，這是其它二次能源很
難由、到的。這些都說明電子變頻調速發(fā)展前景頗
佳
42 ——
其實變頻調速工藝，我國在20世紀中葉已應用
于工業(yè)，但那時是靠電動—— 發(fā)電機組來變頻，設備
笨重，成本高昂且變頻范圍受到局限，故電力工業(yè)很
少采用。電子變頻的發(fā)展給變頻調速在電力工業(yè)中
開創(chuàng)了新的節(jié)能途徑。
2 電子變頻方式
2．1 利用低壓變頻器調速
原理圖如圖1。
圖1 采用低壓變頻器調速原理圖
低壓變頻器各方面的技術目前比高壓變頻器都
要成熟些，可靠性也較高，更大的優(yōu)點是價格比較便
宜。該方案適用于中小電動機的改造，但前提是要
有足夠的空間和能承重的樓板(或地板)，因為兩臺
變壓器既占地方又很重。大中型機組輔機的高壓電
動機功率較大，選擇低壓變頻器時，首先要注意容量
匹配，例如日立公司的J300系列，最大容量只有
76kVA。過去曾有人將兩臺或多臺低壓變頻器并聯(lián)
以解決容量匹配問題．經(jīng)驗證明此法有諸多問題不
宜采用
也有采用經(jīng)低壓變頻器并濾波后直接供給低壓
電動機，如圖2。愛沙尼亞的塔標換熱站的一臺
600kW 電動機即配用輸出電壓為690V的低壓變頻。
筆者認為此方案不宜用于我國發(fā)電廠大型機組輔機
的變頻改造。大機組的大容量的重要電動機多為高
壓電動機，將它們改為低壓電動機當然不妥。大機
組的輔機也有低壓電動機，我國電廠低壓電動機為
380V，容量大的電動機與低壓變頻器之間的聯(lián)絡電
維普資訊 http://www.cqvip.com
趙旺初：應用變頻調速節(jié)省廠用電
纜會因電壓低而加粗電纜，且增加損耗，而且線太粗
亦造成接線困難。電廠中小的低壓電動機的變頻改
造則不經(jīng)濟。
卜 變壓器 鷹癯?‘ 破 顴囂??豎?！?童
圖2 低壓電機采用低壓變頻器調速原理圖
2．2 直接采用高壓變頻調速
新建大機組的電動機多為高壓大電機。電廠多
采用J2脈沖電壓源型高壓變頻器調速，系統(tǒng)如圖3。
輸人變壓器二次側有兩套繞組，一套Y接線，另一套
D接線，這種D加Y接線方式，可產生12脈沖所需
要的相位差30。電角，其阻抗，可抑制對電網(wǎng)所產生
的諧波。由于輸人變壓器的分布電容甚大于電動機
繞組對機殼的電容，可延長高壓電動機的絕緣壽命。
廠用
卜__
圈3 12脈沖電壓源性高壓變頻器調速系統(tǒng)
圖3比圖l少一臺輸出變壓器，節(jié)省了樓板面
積和荷重要求。對同功率電動機，高壓變頻器的工
作電流較小，它比圖1減少了損耗，提高了效率。圖
2輸人變壓器與高壓變頻器之間，系高壓交流電，故
高壓變頻器與輸入變壓器可以異地布置，增加了在
役機組改造的適應性和新設計的靈活性。
圖3雖比圖1減少了一臺輸出變壓器，但同容
量的整體價格，目前還是圖3高于圖1。從目前的技
術水平，6kV級變頻器比3 3kV的要貴約20％ 一
25％ 。為了降低投資，有人將6kV電動機的Y接線
改成D接線而采用3 3kV變頻器 從而節(jié)省投資。
對于原本是6kVD接線，或雖系Y接線但三相中性點
無法引出的電動機，就只能采用6kV的變頻器。
在計算多少年可回收改造資金的經(jīng)濟分析必然
與變頻器的壽命有關，如變頻器制造商未能提供壽
命時，筆者建議按20年計算。
對于母管制在役機組，筆者建議暫不作變頻技
改．一則母管制多系中小型機組，經(jīng)濟上可能不值：
而且在母管制下，當已有風機在運行，欲啟動另一臺
風機時，由于閥門不嚴密待啟動風機，往往處于低速
逆轉狀態(tài)，一般變頻器的啟動條件往往達不到這個
要求。好在大型機組多用單元制，如果某電機有并
聯(lián)管道則宜在改變管道或提高變頻器等級進行選
擇。
輸人變壓器和電子變頻器都將產生大量的熱．
這些熱必須帶走。從節(jié)約能源出發(fā)，建議在設計時
考慮回收，例如北方冬季可考慮作暖風、鍋爐風機的
變頻熱量可考慮送到送風機進口。
高壓變頻器將產生諧波，但威脅電網(wǎng)污染的主
要是低次諧波3?5 7 9等。采用12脈沖整流變頻就
是這個緣故，因為變頻器產生諧波的次數(shù)h=n(k±
1)，式中k為脈沖數(shù)n為正整數(shù)，故l2脈沖整流變頻
器不產生低于11次的諧波。脈沖數(shù)大于12產生諧
波次數(shù)會更高，但輸人變壓器的整流繞組將更加復
雜，故一般采用12脈沖整流。變頻調速裝置產生高
頻輻射，對附近的無線電接收裝置會產生干擾，可通
過屏蔽電纜，變頻器外殼接地等方法解決 經(jīng)驗證
明，合格產品的變頻裝置能符合GB／T14549~電能質
量—— 公共電網(wǎng)諧波》和SD126{電力系統(tǒng)諧波管理
暫行規(guī)定》兩個標準的要求。
3 結束語
電子變頻調速對我國發(fā)電廠還是項新技術，由
于它能降低廠用電率，提高發(fā)電設備的控制精度，能
減少電動機機械磨損及其輔機出口的介質磨損，從
而延長它們的壽命，故電子變頻調速系統(tǒng)對大型發(fā)
電機組有很好的前景。電子變頻調速是尚待進一步
提高的新技術，如系列尚待完善，成本尚待降低，大
容量小體積化尚待提高等。隨著廠網(wǎng)分開和發(fā)電廠
競價上網(wǎng)的開展，電子變頻技術不僅對新建電廠有
益，對在役機組的改造亦將列人議事日程。
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