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[摘 要]发电厂对于整个社会的发展及人民的生产生活都具有重要的作用，是社会不可或缺的一部分。现阶段，高压变频器在发电厂有较广泛的应用，其应用促进了发电厂的发展，其在保护电源厂房系统设备正常、稳定运行的同时，也减少了能源的损失。基于此，文章主要对高压变频器在火力发电厂中的应用进行了探究。
[关键词]高压变频器；发电厂；应用
中图分类号：S468 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0360-01
引言
目前，我国的交流变频调速技术及装置已经取得了较大的发展，由于变频调速在频率范围、动态响应、功率因数、工作效率等方面是以往交流调速方式无法比拟的，所以其在众多行业得到了广泛的应用，并起到节约能源、提高生产效率的作用。随着电力行业的不断发展，降低发电厂用电率，降低发电成本提高电价的竞争力，已经成为各发电厂追求的主要目标，这就为高压变频器的推广应用提供了广阔的空间。
1 在火电厂中应用高压变频器的意义
1.1 基本原理
高压变频器实际是一种电能控制装置，即经串联连接多台单相三电平逆变器进行通断，以实现原有工频电源频率的变换。具体来讲，高压变频器是建立在电机学基础之上的，即电机转速满足n=[（1-s）60f]/p=n0-（1-s）的关系式，其中s、p、f分别表示滑差、电机极对数和电机运行频率，而且可以看出，n0=60f/p与电机的运行频率成正比，调节f即可改变电机转速，同时s与负载有关，而且随着负载的增大而增加，所以在负载增大的情况下，电机运行的实际转速会减小。
1.2 现实意义
目前，高压变频器已经在电力能源、石油化工、冶金钢铁等行业中的水泵、風机、压缩机等设备中得到了较广泛的应用，而且在改进工艺流程、实现设备节能降耗等方面发挥了重要的作用。之所以在火电厂中强调高压变频器的应用也是基于这一主要优势，毕竟风机、水泵等设备的定速运行在机组负荷变化的情况下会造成使用效率的降低和大量能量的损耗。分析风机和泵类的转速n、压力H、流量Q、轴功率P等之间的关系可知，即Q1/Q2=n1/n2，H1/H2=（n1/n2）2，P1/P2=（n1/n2）3，在采用高压变频器后，如果减小风机和泵类设备的流量，电机转速会随之减小，能耗则以转速三次方的比率下降，可见实现了显著节能。而对于恒转矩负荷和波动功率负荷，即使应用变频器也难以发挥节能效果，所以目前高压变频器在火电厂中主要应用在风机与泵类设备当中。
2 变频器的选型
变频器的选型主要从以下几方面确定：第一，确定采用变频的目的，恒压控制或恒流控制等。第二，确定变频器的负载类型，如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。第三，确定变频器与负载的匹配问题：一是电压匹配，变频器的额定电压与负载的额定电压相符。二是电流匹配，普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。三是转矩匹配，这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。第四，在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器，其容量要稍大于普通电机。
3 高压变频器在火力发电厂中的应用
由于高压逆变器具有功率输入质量高、速度高、精度高、量程大、稳定性好等优点，而且可在低速下实现良好的启动、加速，可保证电机的高效率、低噪声运行，所以在发电厂排热泵、热电厂循环泵、冷凝泵、锅炉风机以及风机等设备中广泛使用。
3.1 设备概况
某发电厂安装2套300MW火力发电供热机组。锅炉型号，HG-1025/17.5-YM36；汽轮机型号，CN250/300-16.67/537/537；发电机型号，QFSN-300-2。汽轮机采用亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、抽凝汽式汽轮机。给水系统采用单元制，每台机组设置2台50%容量汽动调速给水泵，1台30%容量6kV电动调速给水泵。凝结水系统采用中压凝结水精处理系统，每台机组配3台6kV凝结水泵，5台供热用6kV热网循环水泵，3台6kV热网疏水泵。锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉。每台锅炉配置6kV引风机电机、送风机电机、一次风机电机各2台。
3.2 系统控制方案
在转换过程中，通常情况下在通过全开节气门控制器发出接收指令后，变频器自动调节速度信息，它会自动调节输出的风扇使用频率，进而调节速度，速度能够满足每个单元的实际要求。在工作过程中如果出现跳闸故障，高压变频器能判断内部故障检测是否完成，若电机风扇处于正常工作状态，工作条件会自动切换到频率方式，降低对整个系统工作频率的影响，以减少跳闸故障。
3.3 汽轮机中的应用
3.3.1 凝结水泵
首先安装在汽轮机冷凝水泵中的逆变器，3台6kV凝结水泵配有SBH系列高压变频器，电源和变频电源之间手动开关，凝结水泵电机可由变频器控制速度运行。通过跟踪比较，发现冷凝水泵电机电流按年平均47A原有频率降至平均34A，节能效果显著，且变频技术对冷凝水系统运行性能完全满足技术要求。
3.3.2 热网循环水泵及热网排水泵
冬季热水加热单元需要根据室外温度变化的温度和压力进行调节。该热网循环水泵的电机安装高压变频器，可以实现精确调节，保证正常加热参数，提高加热服务质量。安装变频电机到加热排水泵上之后，通过闭环调节，能保持加热器正常水位，提高热交换器的传热效率。
3.4 凝汽器冷却用的循环水泵
蒸汽轮机冷凝器真空保持接近最佳真空度，可获得非常高的经济效益。原汽轮机采用26kV高速/低速循环水泵，通过高速/低速循环泵改变循环水流量，改变冷凝器真空度，调节效果较差。循环泵安装后的变频器，将冷凝器的最佳真空度作为循环泵调速的目标值，通过循环水流量的有效调节，使冷凝器真空度保持在附近，最佳真空度不仅节能，而且使发电效率提高。
3.5 锅炉风机中的应用
锅炉鼓风机是根据锅炉在最大输出所需的最大气流条件下设计的，考虑到锅炉在发生事故时有一定量的余量，因此锅炉风机电机功率配置一般较大。用挡板控制风力发电机输出，浪费能量，影响机组的经济运行。给火力发电厂锅炉风机电机配备ASD6000S型高压变频器，电机运行时变频电源出口挡板打开，电机电流就会明显下降，所以节能效果较好，风机失速情况会好转。
结束语
总而言之，高压变频器的广泛应用是发电厂发展的实际需求，而且实践证明，高压变频器在保障发电厂系统设备的正常、稳定运行的同时，还能起到显著的节能、降损作用。所以，相关研究人员应该继续加大研究力度，使其更好地服务于发电厂的发展以及节约型社会的构建。
参考文献
[1] 孙立伟.高压变频器在300MW火力发电厂中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2016，（21）：176-177.
[2] 李利生，林红波，郭金星，郭培彬.高压变频器在300MW火力发电厂中的应用[J].变频器世界，2016，（01）：74-78.
[3] 宋宜沛，于龙飞.高压变频器在火电厂的应用研究[J].山东工业技术，2016，（16）：146.
[关键词]高压变频器；发电厂；应用
中图分类号：S468 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0360-01
引言
目前，我国的交流变频调速技术及装置已经取得了较大的发展，由于变频调速在频率范围、动态响应、功率因数、工作效率等方面是以往交流调速方式无法比拟的，所以其在众多行业得到了广泛的应用，并起到节约能源、提高生产效率的作用。随着电力行业的不断发展，降低发电厂用电率，降低发电成本提高电价的竞争力，已经成为各发电厂追求的主要目标，这就为高压变频器的推广应用提供了广阔的空间。
1 在火电厂中应用高压变频器的意义
1.1 基本原理
高压变频器实际是一种电能控制装置，即经串联连接多台单相三电平逆变器进行通断，以实现原有工频电源频率的变换。具体来讲，高压变频器是建立在电机学基础之上的，即电机转速满足n=[（1-s）60f]/p=n0-（1-s）的关系式，其中s、p、f分别表示滑差、电机极对数和电机运行频率，而且可以看出，n0=60f/p与电机的运行频率成正比，调节f即可改变电机转速，同时s与负载有关，而且随着负载的增大而增加，所以在负载增大的情况下，电机运行的实际转速会减小。
1.2 现实意义
目前，高压变频器已经在电力能源、石油化工、冶金钢铁等行业中的水泵、風机、压缩机等设备中得到了较广泛的应用，而且在改进工艺流程、实现设备节能降耗等方面发挥了重要的作用。之所以在火电厂中强调高压变频器的应用也是基于这一主要优势，毕竟风机、水泵等设备的定速运行在机组负荷变化的情况下会造成使用效率的降低和大量能量的损耗。分析风机和泵类的转速n、压力H、流量Q、轴功率P等之间的关系可知，即Q1/Q2=n1/n2，H1/H2=（n1/n2）2，P1/P2=（n1/n2）3，在采用高压变频器后，如果减小风机和泵类设备的流量，电机转速会随之减小，能耗则以转速三次方的比率下降，可见实现了显著节能。而对于恒转矩负荷和波动功率负荷，即使应用变频器也难以发挥节能效果，所以目前高压变频器在火电厂中主要应用在风机与泵类设备当中。
2 变频器的选型
变频器的选型主要从以下几方面确定：第一，确定采用变频的目的，恒压控制或恒流控制等。第二，确定变频器的负载类型，如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。第三，确定变频器与负载的匹配问题：一是电压匹配，变频器的额定电压与负载的额定电压相符。二是电流匹配，普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。三是转矩匹配，这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。第四，在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器，其容量要稍大于普通电机。
3 高压变频器在火力发电厂中的应用
由于高压逆变器具有功率输入质量高、速度高、精度高、量程大、稳定性好等优点，而且可在低速下实现良好的启动、加速，可保证电机的高效率、低噪声运行，所以在发电厂排热泵、热电厂循环泵、冷凝泵、锅炉风机以及风机等设备中广泛使用。
3.1 设备概况
某发电厂安装2套300MW火力发电供热机组。锅炉型号，HG-1025/17.5-YM36；汽轮机型号，CN250/300-16.67/537/537；发电机型号，QFSN-300-2。汽轮机采用亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、抽凝汽式汽轮机。给水系统采用单元制，每台机组设置2台50%容量汽动调速给水泵，1台30%容量6kV电动调速给水泵。凝结水系统采用中压凝结水精处理系统，每台机组配3台6kV凝结水泵，5台供热用6kV热网循环水泵，3台6kV热网疏水泵。锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉。每台锅炉配置6kV引风机电机、送风机电机、一次风机电机各2台。
3.2 系统控制方案
在转换过程中，通常情况下在通过全开节气门控制器发出接收指令后，变频器自动调节速度信息，它会自动调节输出的风扇使用频率，进而调节速度，速度能够满足每个单元的实际要求。在工作过程中如果出现跳闸故障，高压变频器能判断内部故障检测是否完成，若电机风扇处于正常工作状态，工作条件会自动切换到频率方式，降低对整个系统工作频率的影响，以减少跳闸故障。
3.3 汽轮机中的应用
3.3.1 凝结水泵
首先安装在汽轮机冷凝水泵中的逆变器，3台6kV凝结水泵配有SBH系列高压变频器，电源和变频电源之间手动开关，凝结水泵电机可由变频器控制速度运行。通过跟踪比较，发现冷凝水泵电机电流按年平均47A原有频率降至平均34A，节能效果显著，且变频技术对冷凝水系统运行性能完全满足技术要求。
3.3.2 热网循环水泵及热网排水泵
冬季热水加热单元需要根据室外温度变化的温度和压力进行调节。该热网循环水泵的电机安装高压变频器，可以实现精确调节，保证正常加热参数，提高加热服务质量。安装变频电机到加热排水泵上之后，通过闭环调节，能保持加热器正常水位，提高热交换器的传热效率。
3.4 凝汽器冷却用的循环水泵
蒸汽轮机冷凝器真空保持接近最佳真空度，可获得非常高的经济效益。原汽轮机采用26kV高速/低速循环水泵，通过高速/低速循环泵改变循环水流量，改变冷凝器真空度，调节效果较差。循环泵安装后的变频器，将冷凝器的最佳真空度作为循环泵调速的目标值，通过循环水流量的有效调节，使冷凝器真空度保持在附近，最佳真空度不仅节能，而且使发电效率提高。
3.5 锅炉风机中的应用
锅炉鼓风机是根据锅炉在最大输出所需的最大气流条件下设计的，考虑到锅炉在发生事故时有一定量的余量，因此锅炉风机电机功率配置一般较大。用挡板控制风力发电机输出，浪费能量，影响机组的经济运行。给火力发电厂锅炉风机电机配备ASD6000S型高压变频器，电机运行时变频电源出口挡板打开，电机电流就会明显下降，所以节能效果较好，风机失速情况会好转。
结束语
总而言之，高压变频器的广泛应用是发电厂发展的实际需求，而且实践证明，高压变频器在保障发电厂系统设备的正常、稳定运行的同时，还能起到显著的节能、降损作用。所以，相关研究人员应该继续加大研究力度，使其更好地服务于发电厂的发展以及节约型社会的构建。
参考文献
[1] 孙立伟.高压变频器在300MW火力发电厂中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2016，（21）：176-177.
[2] 李利生，林红波，郭金星，郭培彬.高压变频器在300MW火力发电厂中的应用[J].变频器世界，2016，（01）：74-78.
[3] 宋宜沛，于龙飞.高压变频器在火电厂的应用研究[J].山东工业技术，2016，（16）：146.