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　　摘 要：主要論述采用變頻技術(shù)可以對電廠重要用電設(shè)備的驅(qū)動電源進(jìn)行技術(shù)改造，是火電廠節(jié)能降耗提高競價上網(wǎng)提高競爭能力的有效途徑。

　　關(guān)鍵詞：原理；應(yīng)用；功率；試驗

　　0 前言

　　過去，我國火力發(fā)電廠的設(shè)計和制造受技術(shù)條件的影響，主要用電設(shè)備如送風(fēng)機、引風(fēng)機、給水泵、循環(huán)水泵等高能耗設(shè)備，其輸出功率不能隨機組負(fù)荷變化而變化，只有通過改變擋板或閥門的開度來調(diào)整，造成大部分能量消耗在節(jié)流損失中。近年來通過引進(jìn)國外變頻技術(shù)，收到了很好的節(jié)能效果。一般發(fā)電廠不使用變頻器廠自用電占發(fā)電量的10％，其中送風(fēng)又占自用電的10％，引風(fēng)機占15％，給水泵占20％，而新建的使用變頻器的廠自用電占發(fā)電量的6％左右，可見節(jié)能降耗的潛力是很大的。

　　1 變頻調(diào)速節(jié)能原理

　　異步電動機的轉(zhuǎn)速n與頻率廠、電動機轉(zhuǎn)差s、電動機磁極對數(shù)P有如下關(guān)系，即

　　n=60（1一S）／D         （1）

　　根據(jù)相似理論有

　　Q／Q。=n／n。         （2）

　　M／M。=（n／n。）2      （3）

　　P／P。=n／n。3        （4）

　　式中 n，Q，M，P—調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率；n。，Q。，M。，P。——額定轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率。

　　由（1）式可知，轉(zhuǎn)速n與頻率廠成正比，只要改變頻率廠就可改變電動機的轉(zhuǎn)速，根據(jù)（4）式可知，電動機的輸出功率也發(fā)生變化，n與廠成線性變化，當(dāng)廠在0～50Hz之問變化時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍是非常寬的。而傳統(tǒng)的電動機調(diào)節(jié)是通過改變風(fēng)機（泵）的出口擋板（閥門）的開度來實現(xiàn)，在這種情況下，電動機總是在額定轉(zhuǎn)速下運行，隨著機組負(fù)荷的變化而送風(fēng)機、引風(fēng)機、給水泵不是隨機組的負(fù)荷而變化，而是靠調(diào)節(jié)擋板的開度來改變風(fēng)量，存在嚴(yán)重的節(jié)流損失。

　　根據(jù)流體流量和風(fēng)機的轉(zhuǎn)速關(guān)系式（2）可知，流量Q與風(fēng)機（泵）的轉(zhuǎn)速n的一次方成正比，轉(zhuǎn)矩與風(fēng)機（泵）的轉(zhuǎn)速n的二次方成正比，輸出功率與風(fēng)機（泵）的轉(zhuǎn)速的三次方成正比，由此可見，當(dāng)負(fù)荷變化轉(zhuǎn)速降低時，輸出功率將按3次方遞減，而變頻器就能很好地解決這一問題[1]。

　　2 主電路

　　變頻器采用多個低壓功率單元的輸出疊加起來得到中壓，低壓功率單元采用脈寬調(diào)制技術(shù)，已經(jīng)過低壓變頻器的廣泛應(yīng)用實踐證明是具有優(yōu)秀性能的，所有功率單元都接收來自同一個中央控制器的指令，此指令通過光纖傳輸以保證絕緣等級達(dá)到6kV以上。電機的每相由5個功率單元串聯(lián)進(jìn)行驅(qū)動，功率為總功率的1／15，功率單元與其對變壓器次級繞組以及對地絕緣等級為6kV以上，每相5個700VAC功率單元串聯(lián)的變頻器可產(chǎn)生3500VAC相電壓。為功率單元提供電源的變壓器次級組在繞制時相互之間有一定的相位差，這消除了大部分功率單元引起的諧波電流，所以初級電流近似為正弦波，因而功率因數(shù)能保持較高。

　　3 典型功率單元的原理圖

　　4 對設(shè)備的影響

　　根據(jù)高變頻器調(diào)節(jié)原理可知，啟動頻率低，轉(zhuǎn)速低，電流小且平穩(wěn)，實現(xiàn)了“軟起動”，避免了以前的用工頻起動時的大電流大轉(zhuǎn)矩對電機、電纜、開關(guān)及高壓設(shè)備的不利沖擊， 同時引風(fēng)機、送風(fēng)機長期在低負(fù)荷運行時電機頻率一般為30～47 Hz，減少了對設(shè)備帶來的危害，不僅節(jié)省了電機等設(shè)備的使用壽命，也減輕了軸承的磨損，提高了安全發(fā)供電的可靠性[2]。

　　5 經(jīng)濟(jì)效益分析

　　根據(jù)計算，一臺送風(fēng)機和工頻起動相比，節(jié)電率范圍為42．7％～62．7％，若取平均節(jié)電率為51．25％，假設(shè)電機容量為引風(fēng)機800kW，送風(fēng)機780kW，運行5500h，則平均節(jié)電率為：（2×800+2×780）×51．25×5500=8907250kwh，年節(jié)約標(biāo)煤量=8907250kwh×0．42lkg／kWh=3749952kg，節(jié)約購煤費用：3749952kg×230／t=862489元，可見直接經(jīng)濟(jì)效益是非常可觀的。

　　6 結(jié)束語

　　采用高壓變頻器對電廠高能耗用電設(shè)備如送風(fēng)機、引風(fēng)機、給水泵、循環(huán)水泵等進(jìn)行技術(shù)改造，不僅能收到直接的降低廠用電、降低供電煤耗、增大上網(wǎng)電量帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益，而且設(shè)備至機組的安全可靠性也有了提高，高壓變頻器技術(shù)在發(fā)電廠有值得推廣應(yīng)用的廣闊空間。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 劉笙．電氣工程基礎(chǔ)[M]．北京：科學(xué)出版社，2002．

　　[2] 熊信銀發(fā)電廠及電氣系統(tǒng)[M]．北京：中國電力出版社．2004．