有關(guān)高壓變頻調速裝置在電廠(chǎng)的應用論文
摘要：根據山東十里泉電廠(chǎng)供水泵應用高壓變頻調速裝置的實(shí)效，說(shuō)明國產(chǎn)高壓變頻調速裝置的技術(shù)已日趨成熟，大力推廣應用它所帶來(lái)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益是十分可觀(guān)的。
關(guān)鍵詞：高壓變頻調速；水泵流量調節；節能
引言
山東十里泉電廠(chǎng)是一個(gè)具有5臺125MW，2臺300MW及一臺140MW機組的中型電廠(chǎng)。
十里泉發(fā)電廠(chǎng)目前由30km外的水源地供水，水源地共裝有5臺水泵，均由560kW/6kV高壓電動(dòng)機拖動(dòng)，多數情況下啟動(dòng)1～2臺泵就可滿(mǎn)足發(fā)電要求，采用手動(dòng)節流調節方法控制水流量。如果節流閥開(kāi)度不大、并且水流量足夠，則停一臺水泵；如果節流閥全開(kāi)仍不滿(mǎn)足水流量要求，則再開(kāi)啟一臺水泵，由于管道長(cháng)達30km，且節流閥始終處于調節狀態(tài)，如選擇一臺水泵進(jìn)行變頻調速改造，節流閥全開(kāi)，實(shí)現恒水壓控制，不但具有良好的節能效果，泵站的控制特性也大為改善。
1 高壓變頻調速裝置選型依據
對于6kV等級，目前主要有3種方式的'高壓變頻裝置：?jiǎn)卧?lián)多電平型、三電平型和電流源型。由于單元串聯(lián)多電平方式容易實(shí)現冗余運行，在單元故障時(shí)能進(jìn)行旁路而不影響電動(dòng)機連續運行，并且具有諧波小、dv／dt低、技術(shù)成熟等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)，因此，決定采用這種方式的高壓變頻器。
在對國內外各廠(chǎng)家的單元串聯(lián)多電平高壓變頻裝置，進(jìn)行性能價(jià)格比較和運行可靠性評估后，選用了上海發(fā)電設備成套設計研究所和上�？七_機電控制有限公司生產(chǎn)的MAXF700－6000/750型高壓變頻調速裝置，該類(lèi)型產(chǎn)品具有如下6個(gè)特點(diǎn)：
1）功率單元冗余運行、故障時(shí)自動(dòng)快速旁路，確保電機正常運行；
2）可在線(xiàn)更換功率單元，不須停機；
3）采用無(wú)極性電力電容代替電解電容，提高了裝置壽命和整體可靠性，20年內不須更換電容；
4）采用特制散熱器，使功率單元溫升低，裝置體積減�。▽�3800，深1200，高2200）；
5）輸出dv/dt低（在500V以下），電動(dòng)機絕緣不受損害；
6）電網(wǎng)自動(dòng)重合閘后繼續運行。
2變頻運行的其它優(yōu)點(diǎn)
該泵站經(jīng)高壓變頻改造后，除了節能外，水流量控制特性以及電動(dòng)機和泵的運行特性明顯改善，主要有以下6項優(yōu)點(diǎn)。
1）實(shí)現恒母管水壓控制操作人員只須改變母管壓力設定值，不再調整節流閥，運行自動(dòng)化程度大為提高，運行和維護工作量降低。
2）管道壓力降低原來(lái)節流調節時(shí)，流量變小時(shí)，管道壓力反而升高，容易爆管，不利于管道安全運行，而采用變頻調節后，流量變小時(shí)，管道壓力亦變低。
3）電動(dòng)機軟啟動(dòng)避免水泵頻繁啟停經(jīng)測量，變頻運行時(shí)起動(dòng)電流<5a，而工頻直接起動(dòng)電流>300A，因此，變頻運行完全消除了因直接啟動(dòng)造成的對電動(dòng)機和電網(wǎng)的沖擊，降低了電動(dòng)機故障率（電廠(chǎng)電動(dòng)機因直接啟動(dòng)造成故障已屢見(jiàn)不鮮）。
4）功率因素提高從電網(wǎng)側看，工頻運行時(shí)功率因數為0.85左右，變頻運行時(shí)功率因數達到0.95，因此，即使同樣是滿(mǎn)負荷運行，變頻運行時(shí)，高壓輸入電流明顯比工頻運行時(shí)小，這也有利于節能和設備安全運行。
5）電機和泵運行壽命延長(cháng)設備轉速降低后，運行噪聲降低，磨損減少，設備壽命延長(cháng)。
6）控制響應速度增快改變水壓設定值后，裝置迅速改變運行轉速，使母管水壓迅速跟蹤設定值。
3 現場(chǎng)實(shí)際操作
交流會(huì )上來(lái)自山東黃臺，德州，石橫，白楊河，里彥，聊城，凱賽，皺縣，萊城，臨沂，威海，危房，滕州，辛店，章丘，青島等17個(gè)電廠(chǎng)及上海寶鋼電廠(chǎng)等50余名代表，在現場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)地操作，并重點(diǎn)觀(guān)察了以下4項試驗。
>1）單元切換和自動(dòng)平衡試驗在額定負荷時(shí)，切換1～15中任意功率單元，電動(dòng)機始終保持連續運行，且單元投切后三相電壓電流保持平衡。
2）自動(dòng)手動(dòng)切換試驗在自動(dòng)恒水壓控制和手動(dòng)恒頻率控制之間切換，裝置運行頻率和水壓波動(dòng)不超過(guò)規定值。
3）自動(dòng)運行時(shí)階躍響應試驗由于變頻泵在運行時(shí)，要承受工頻泵的開(kāi)停沖擊，這相當于約20％的階躍信號，因此，試驗時(shí)，在自動(dòng)運行狀態(tài)下對設定值施加20％階躍變化，超調量和振蕩次數不超過(guò)規定值。
4）變頻泵運行時(shí)，工頻泵投切試驗系統自動(dòng)運行時(shí)，當升高設定值到裝置給出“壓力過(guò)低”報警信號時(shí)，投入一臺工頻泵，此時(shí)變頻泵自動(dòng)降低轉速并將母管壓力調節到設定值，超調量和振蕩次數不超過(guò)規定值，報警信號自動(dòng)消失。當降低設定值到裝置給出“壓力過(guò)高”報警信號時(shí)，切除一臺工頻泵，此時(shí)變頻泵自動(dòng)降低轉速并將母管壓力調節到位，超調量和振蕩次數不超過(guò)規定值，報警信號自動(dòng)消失。
4 節能效果
高壓變頻調速裝置投入運行后，節流閥全開(kāi)，采用遠方自動(dòng)恒水壓控制方式，平時(shí)操作值班人員只須改變壓力設定值（在操作室用按鈕進(jìn)行升降設定），多數情況下，變頻器運行在40Hz左右，功率270kW左右，高壓輸入電流不到30A，而50Hz定速運行時(shí)功率約530kW，高壓輸入電流60A左右。
運行平均負荷按0．95×560kW計算，每年運行300天，即7200h，節電1340MWh。按上網(wǎng)電價(jià)計算，兩年不到便可收回投資，如按電的售價(jià)算，因為該裝置投資不到73萬(wàn)元，則一年就可以收回全部投資。
5 結語(yǔ)
國產(chǎn)高壓變頻調速裝置用于拖動(dòng)發(fā)電廠(chǎng)大型風(fēng)機和泵電動(dòng)機，不僅節能，而且大大改善了控制特性和運行特性。目前，高壓變頻技術(shù)日趨成熟，其運行可靠性已達到發(fā)電廠(chǎng)要求，建議大力推廣使用。
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