火电厂高压电机变频改造

过去, 中国火力发电厂的设计、制造受技术条件影响，电厂主要用电设备如引风机、送风机、排风机、磨煤机、给水泵、循环泵等高耗能设备，其输出功率不能随机组负荷变化而变化，只能通过改变挡板或阀门的丌度来进行调整，造成很大部分能量消耗在节流损失中[1]。进入80年代后, 国外变频技术被中国引进吸收，并很快在许多行业得到了推广和应用,收到了良好的节能效果。在现代科学技术不断发展的基础上满足社会生产用电量不断增加的外在需求，其对提高节能效果，节省生产成本，提高火电厂的社会和经济效益有着十分重要的现实意义。

1 变频与节能原理概述

1.1 变频原理

功率单元串联叠加是高压变频器所采用的串联方式，其主电路开关的主要组成部分是功率极大的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。它采用空间矢量多重化脉冲宽度调制(PWM)技术，每一相由若干个单元串联而成，其中任何一个功率单元所输出的电压波形和串联后所输出的相电压波形均可获得几十个各不相同的电压等级。一旦电压的等级增多，各等级的电压就会相应减少,对电机绝缘机所造成的破坏也会相应减少，同时输出电压的谐波数量也会随之减少[2]。可以说增加电压等级的数量，显著提高了变频器输出能力，使输出波形接近正弦波，确保电网清洁、零污染。因此，串联叠加方式的变频器不会对处于同一电网的灯具、电脑等电气设备产生谐波干扰，减少了人们对共振、谐波的分析工作，同时也节省了谐波装置相关费用。

1.2 节能原理

汽机凝结水泵电机经变频改造后，其输出量在满足工艺要求的同时，还能节省大量电能，具体节省比例见以下推算过程。根据风机类负载和汽机凝结水泵电机的工作特点可知：

汽机凝结水泵机的流量与其转动速度成正比例关系：

Q2/Q1=N2/N1， (1)

同时，汽机凝结水泵机的电机轴功率与转动速度的立方值也成正比例关系：

P2/P1=(N2/N1)3， (2)

根据变频器工作原理可知其转动速度与转动频率也是正比例关系：

N2/N1= f2/f1， (3)

式(1)至式(3)中，Q为流量，m3/h;N为转速，r/s;P为轴功率， W;f为频率，Hz。假如f下降20%(50 Hz下降到40 Hz)，结合以上比例关系推算如下：

Q2=N2/N1×Q1，(4)

因为：N2/N1=f2/f1，故：

Q2=f2/f1×Q1; (5)