[分享]：高压变频器的选型与应用

dushanqishen

摘要：根据电厂供水泵应用高压变频调速装置的实效，说明国产高压变频调速装置的技术已日趋成熟，大力推广应用它所带来的经济效益和社会效益是十分可观的。
    引言
    我厂是一个具有5台125MW，2台300MW及一台140MW机组的中型电厂。目前由30km外的水源地供水，水源地共装有5台水泵，均由560kW/6kV高压电动机拖动，多数情况下启动1～2台泵就可满足发电要求，采用手动节流调节方法控制水流量。如果节流阀开度不大、并且水流量足够，则停一台水泵；如果节流阀全开仍不满足水流量要求，则再开启一台水泵，由于管道长达30km，且节流阀始终处于调节状态，如选择一台水泵进行变频调速改造，节流阀全开，实现恒水压控制，不但具有良好的节能效果，泵站的控制特性也大为改善。
1 、高压变频调速装置选型依据
    对于6kV等级，目前主要有3种方式的高压变频装置：单元串联多电平型、三电平型和电流源型。由于单元串联多电平方式容易实现冗余运行，在单元故障时能进行旁路而不影响电动机连续运行，并且具有谐波小、dv／dt低、技术成熟等显著优点，因此，决定采用这种方式的高压变频器。
    在对国内外各厂家的单元串联多电平高压变频装置，进行性能价格比较和运行可靠性评估后，选用高压变频调速装置，要求产品必须具有如下6个特点：
    1）功率单元冗余运行、故障时自动快速旁路，确保电机正常运行；
    2）可在线更换功率单元，不须停机；
    3）采用无极性电力电容代替电解电容，提高了装置寿命和整体可靠性，20年内不须更换电容；
    4）采用特制散热器，使功率单元温升低，装置体积减小（宽3800，深1200，高2200）；
    5）输出dv/dt低（在500V以下），电动机绝缘不受损害；
    6）电网自动重合闸后继续运行。
2 、变频运行的其它优点
    该泵站经高压变频改造后，除了节能外，水流量控制特性以及电动机和泵的运行特性明显改善，主要有以下6项优点。
    1）实现恒母管水压控制操作人员只须改变母管压力设定值，不再调整节流阀，运行自动化程度大为提高，运行和维护工作量降低。
    2）管道压力降低原来节流调节时，流量变小时，管道压力反而升高，容易爆管，不利于管道安全运行，而采用变频调节后，流量变小时，管道压力亦变低。
    3）电动机软启动避免水泵频繁启停经测量，变频运行时起动电流<5A，而工频直接起动电流>300A，因此，变频运行完全消除了因直接启动造成的对电动机和电网的冲击，降低了电动机故障率（电厂电动机因直接启动造成故障已屡见不鲜）。
    4）功率因素提高从电网侧看，工频运行时功率因数为0.85左右，变频运行时功率因数达到0.95，因此，即使同样是满负荷运行，变频运行时，高压输入电流明显比工频运行时小，这也有利于节能和设备安全运行。
    5）电机和泵运行寿命延长设备转速降低后，运行噪声降低，磨损减少，设备寿命延长。
    6）控制响应速度增快改变水压设定值后，装置迅速改变运行转速，使母管水压迅速跟踪设定值。
3 、现场实际操作
    交流会上来自20多个电厂及上海宝钢电厂等50余名代表，在现场进行了实地操作，并重点观察了以下4项试验。
    1）单元切换和自动平衡试验在额定负荷时，切换1～15中任意功率单元，电动机始终保持连续运行，且单元投切后三相电压电流保持平衡。
    2）自动手动切换试验在自动恒水压控制和手动恒频率控制之间切换，装置运行频率和水压波动不超过规定值。
    3）自动运行时阶跃响应试验由于变频泵在运行时，要承受工频泵的开停冲击，这相当于约20％的阶跃信号，因此，试验时，在自动运行状态下对设定值施加20％阶跃变化，超调量和振荡次数不超过规定值。
    4）变频泵运行时，工频泵投切试验系统自动运行时，当升高设定值到装置给出“压力过低”报警信号时，投入一台工频泵，此时变频泵自动降低转速并将母管压力调节到设定值，超调量和振荡次数不超过规定值，报警信号自动消失。当降低设定值到装置给出“压力过高”报警信号时，切除一台工频泵，此时变频泵自动降低转速并将母管压力调节到位，超调量和振荡次数不超过规定值，报警信号自动消失。
4 、节能效果
    高压变频调速装置投入运行后，节流阀全开，采用远方自动恒水压控制方式，平时操作值班人员只须改变压力设定值（在操作室用按钮进行升降设定），多数情况下，变频器运行在40Hz左右，功率270kW左右，高压输入电流不到30A，而50Hz定速运行时功率约530kW，高压输入电流60A左右。
    运行平均负荷按0．95×560kW计算，每年运行300天，即7200h，节电1340MWh。按上网电价计算，两年不到便可收回投资，如按电的售价算，因为该装置投资不到73万元，则一年就可以收回全部投资。
5、 结语
    国产高压变频调速装置用于拖动发电厂大型风机和泵电动机，不仅节能，而且大大改善了控制特性和运行特性。目前，高压变频技术日趋成熟，其运行可靠性已达到发电厂要求，建议大力推广使用。

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高压变频调速装置用于拖动发电厂大型风机和泵电动机，不仅节能，而且大大改善了控制特性和运行特性。目前，高压变频技术日趋成熟，其运行可靠性已达到发电厂要求，建议大力推广使用。

一声笑

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wanmingyong

不错，不错，楼主讲的很清楚。