摘 要：主要論述采用變頻技術(shù)可以對(duì)電廠重要用電設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行技術(shù)改造，是火電廠節(jié)能降耗提高競(jìng)價(jià)上網(wǎng)提高競(jìng)爭(zhēng)能力的有效途徑。

　　關(guān)鍵詞：原理；應(yīng)用；功率；試驗(yàn)

　　0 前言

　　過去，我國(guó)火力發(fā)電廠的設(shè)計(jì)和制造受技術(shù)條件的影響，主要用電設(shè)備如送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵等高能耗設(shè)備，其輸出功率不能隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化，只有通過改變擋板或閥門的開度來(lái)調(diào)整，造成大部分能量消耗在節(jié)流損失中。近年來(lái)通過引進(jìn)國(guó)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(jī)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與頻率廠、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差s、電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)（4）式可知，電動(dòng)機(jī)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(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍是非常寬的。而傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)是通過改變風(fēng)機(jī)（泵）的出口擋板（閥門）的開度來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這種情況下，電動(dòng)機(jī)總是在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，隨著機(jī)組負(fù)荷的變化而送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵不是隨機(jī)組的負(fù)荷而變化，而是靠調(diào)節(jié)擋板的開度來(lái)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(jī)的轉(zhuǎn)速關(guān)系式（2）可知，流量Q與風(fēng)機(jī)（泵）的轉(zhuǎn)速n的一次方成正比，轉(zhuǎn)矩與風(fēng)機(jī)（泵）的轉(zhuǎn)速n的二次方成正比，輸出功率與風(fēng)機(jī)（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(shí)，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(gè)低壓功率單元的輸出疊加起來(lái)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(shí)踐證明是具有優(yōu)秀性能的，所有功率單元都接收來(lái)自同一個(gè)中央控制器的指令，此指令通過光纖傳輸以保證絕緣等級(jí)達(dá)到6kV以上。電機(jī)的每相由5個(gè)功率單元串聯(lián)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，功率為總功率的1／15，功率單元與其對(duì)變壓器次級(jí)繞組以及對(duì)地絕緣等級(jí)為6kV以上，每相5個(gè)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(jí)組在繞制時(shí)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(jí)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(duì)設(shè)備的影響

　　根據(jù)高變頻器調(diào)節(jié)原理可知，啟動(dòng)頻率低，轉(zhuǎn)速低，電流小且平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)了“軟起動(dòng)”，避免了以前的用工頻起動(dòng)時(shí)的大電流大轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)、電纜、開關(guān)及高壓設(shè)備的不利沖擊， 同時(shí)引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)電機(jī)頻率一般為30～47 Hz，減少了對(duì)設(shè)備帶來(lái)的危害，不僅節(jié)省了電機(jī)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(jì)算，一臺(tái)送風(fēng)機(jī)和工頻起動(dòng)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(jī)容量為引風(fēng)機(jī)800kW，送風(fēng)機(jī)780kW，運(yùn)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(gòu)煤費(fèi)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(yǔ)

　　采用高壓變頻器對(duì)電廠高能耗用電設(shè)備如送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、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(lái)的直接經(jīng)濟(jì)效益，而且設(shè)備至機(jī)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(guó)電力出版社．2004．