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摘 要：高压变频调速技术是发电厂常用的一项发电技术，是利用改变电厂内风机和水泵的运行速度达到节能的目的。对于一些低压的设备的变频技术我们已经有坚实的应用基础，但对于高压的情况，我国电厂的技术还有一些不成熟的地方，本文通过分析研究高压变频调速技术的各种问题，并分析后提出解决方案，帮助这项技术的推广应用。
关键词：高压变频调速技术；节能
我国发电厂发电技术一般采用蒸汽式发电，类似于蒸汽机+电磁发动机的结构。所以在发电中存在工作循环，可以简单分为发电周期和复位周期两个阶段。发电周期是做功周期也就是有效周期，复位周期是保证机械能够循环运行的非有效周期。通过对水泵和风机的变频调速功能，减少功的损失，从而达到节能的目的。在小型发电厂中这个技术已经广泛使用，但是小型发电厂的发电设备要求的电压低，很容易控制，通常在380V以下。但是对于大型发电厂的设备，低压变频不能满足需求，所以要发展高压变频技术。利用变频技术能够实现缩小功耗的目的，减少了生产成本就是在增加生产效益，同时变频技术和常规调速技术相比，操作简单，安全性高，机械振动小，变速过渡稳定。
1、水泵和风机耗电严重，工作效率低
在发电厂中，水泵和风机的数量众多，同时也是耗电的大户。这些设备往往为了保障电厂的正常工作处于较低负荷的运行。浪费了大量电能，同时有着巨大的节能空间。我国发电厂的结构复杂，风机和水泵就有8种左右，其中包括引风机，循环泵，凝结用水泵等。这些设备占全国用电量的6%左右，占据着非常巨大的用电量，相当于一半中国的居民日常用电量。风机和水泵的节能可以促进电力行业改革，降低电价，也是各大电厂提升效益的一条重要途径。
我国生产一千瓦时的电能需要使用400g左右的煤炭，相比之下发达国家需要300g左右，在能源消耗上比国外多出了33%。在机组用电上，我国机组要消耗发电量的4.7%，而发达国家只有3.81%。相当于在机组方面我国比外国多出了20%的能源消耗。这一原因的根本就是在水泵和机组上浪费了大量能源。纵观国外在所有发电厂都采用了高压变频调速的机组设施，而我国因为技术的不成熟，以及设备经费等问题，除了少量采用汽动和双速电动机的企业外几乎都在采用定压定速设备。定压定速的设备每时每刻输出的功率相同，同时在实际使用时还需要人工调节阀门及流量等，会造成严重的资源浪费。尤其在机组增加负荷运转时，风机和水泵等设施的运行速度更快，进一步缩小了设备效率。经调查发现我国水泵设备效率高于70%的只有一半左右，同时在效率低于50%的有20%。风机的效率比水泵还要低。每年造成能源浪费十分惊人，必须马上做出整改。
2、风机的高压频率变速应用
风机是火力发电厂重要的辅助设备之一，锅炉的四大风机（送风机、引风机、一次风机或排粉风机和烟气再循环风机）的总耗电量约占机组发电量的2%左右。随着火电机组容量的提高，电站锅炉风机的容量也在不断增大，如国产200MW机组，风机的总功率6440kw，占机组容量的3%以上。因此，提高风机的运行效率对降低厂用电率具有重要的作用。送.风机是用来给锅炉燃烧提供空气（氧气）的辅机设备，引风机则是将锅炉燃烧产生的高温烟气经除尘装置后排向烟道的辅机设备，二者都是电站锅炉的主要辅机设备。
一般200MW以下机组配置带有人口导向叶片的送风机和引风机，如125MW机组配置600kw送风机两台和SO0kW引风机两台.300MW机组则采用动叶可调的送风机（1800kw）两台和静叶可调的引风机（2200kw）两台。送风机用来保证合理的风煤配比，从而控制烟气的含氧量和灰粉可燃物的比例.引风机则用来调整锅炉炉膛负压的稳定。由于机组的负荷经常变化，为了保证锅炉的燃烧和负压的稳定，需要及时调整送、吸风量和煤粉量。在2OOMW及以下机组，一般采用调整入口导向叶片的角度（风门开度）的方式来调节风量，这种风门调节的截流损耗一般为30%额定容量。在300MW及以上机组，则采用调节动、静叶片的方式来实现风量调节，这种调节方式的截流损耗也在20%额定容量左右。如果采用变频调速改造，将完全消除风门和叶片的截流损耗。
3、水泵的高压频率变速应用
水泵变频调速应用情况火力发电机组必须配备的水泵主要有锅炉给水泵、循环水泵和凝结水泵，其次还有射水泵、低压加热器疏水泵、热网水泵、冷却水泵、灰浆泵、轴封水泵、除盐水泵、清水泵、过滤器反洗泵、生活水泵、消防水泵和补给水泵等。这些水泵数量多，总装机容量大：5OMW火电机组的主要配套水泵的总装机容量为6430kw，占机组容量的12.86%；100MW机组为10480kw，占10.48%；200MW机组为15450kw，占7.73%。100MW机组主要配套水泵的总耗电量约占全部厂用电量的70%左右。由此可见，水泵确实是火力发电厂中耗电量最大的一类辅机。因此，提高水泵的运行效率，降低水泵的电耗对降低厂用电率具有举足轻重的意义。
4、高压变频调速的技术的分类
因为高压变频调速技术的优点，人们都十分重视该技术的研发，该技术是当前电力和电子技术上的科学前沿，现在通常采用的方法分為以下几种类别：
①高—低—低方式：先将高电压用变压器降压，然后用低压变频器拖动低压大功率电动机，这种方式不是真正的高压变频。
②高—低—高方式：先将高电压经变压器降压后输人低压变频器，低压变频器输出再经变压器升压后拖动高压电动机。这种方式占地多，有谐波，需配备滤波器。
③高—高方式：直接高一高功率变换方式的逆变器采用多个功率开关器件串联方式，当系统电压较高且功率开关器件耐压较低时，需要串联的功率开关器件个数较多，逆变器损耗增大，系统可靠性和效率降低。
④多电平方式：多电平功率变换是目前较理想的高压变频方式，该方式与前几种方式的重要区别是功率器件的开关频率大大降低。其工作原理是先将高电压切分成多个低压电平，然后再利用多电平功率逆变器叠加合成正弦电压波形，随着电平数的增加，合成阶梯波形分级越多，合成的电压畸变越小。其优点是可使用常规低压功率开关器件实现高压变频调速技术，并从根本上解决谐波及EMI问题。
⑤除了上面四种高压变频调速技术外，还有一种其他的方式，就是具有双反馈机制的无刷电机，因为有双反馈所以拥有能够快速调节速度机制，但是调速的范围较小。不适应电厂的模式，但可以应用在水电机组上面。
5、总结
以水泵和风机代表的发电设备在定速运行时，浪费了大量的能量，采用高压变频调速技术时，能控制发电设备在非有效工作行程时使用节能模式，在有效行程内采取标准模式。利用变频的方式调节，实现自动化的节能目标，是未来发电厂应广泛推行的方法。采用这种方法，虽然在建设和改造上需要一定投资，但是能提高5%作业产能，从长期角度来说具有巨大的效益，同时也能减少日益紧张的化石能源的需求。
参考文献：
[1]贾贵玺，高跃，许雪莹，马尧，张福军.中高压潜油电泵变频调速技术的研究与应用[J].电气传动.2001（05）
[2]贾贵玺，吴海欧，张臣堂，马志刚，张皓.高压变频调速技术的研究及其应用[J].电气传动.1999（04）
[3]马小亮.大功率风机、泵节能调速发展方向探讨[J].电气传动.1999（01）
关键词：高压变频调速技术；节能
我国发电厂发电技术一般采用蒸汽式发电，类似于蒸汽机+电磁发动机的结构。所以在发电中存在工作循环，可以简单分为发电周期和复位周期两个阶段。发电周期是做功周期也就是有效周期，复位周期是保证机械能够循环运行的非有效周期。通过对水泵和风机的变频调速功能，减少功的损失，从而达到节能的目的。在小型发电厂中这个技术已经广泛使用，但是小型发电厂的发电设备要求的电压低，很容易控制，通常在380V以下。但是对于大型发电厂的设备，低压变频不能满足需求，所以要发展高压变频技术。利用变频技术能够实现缩小功耗的目的，减少了生产成本就是在增加生产效益，同时变频技术和常规调速技术相比，操作简单，安全性高，机械振动小，变速过渡稳定。
1、水泵和风机耗电严重，工作效率低
在发电厂中，水泵和风机的数量众多，同时也是耗电的大户。这些设备往往为了保障电厂的正常工作处于较低负荷的运行。浪费了大量电能，同时有着巨大的节能空间。我国发电厂的结构复杂，风机和水泵就有8种左右，其中包括引风机，循环泵，凝结用水泵等。这些设备占全国用电量的6%左右，占据着非常巨大的用电量，相当于一半中国的居民日常用电量。风机和水泵的节能可以促进电力行业改革，降低电价，也是各大电厂提升效益的一条重要途径。
我国生产一千瓦时的电能需要使用400g左右的煤炭，相比之下发达国家需要300g左右，在能源消耗上比国外多出了33%。在机组用电上，我国机组要消耗发电量的4.7%，而发达国家只有3.81%。相当于在机组方面我国比外国多出了20%的能源消耗。这一原因的根本就是在水泵和机组上浪费了大量能源。纵观国外在所有发电厂都采用了高压变频调速的机组设施，而我国因为技术的不成熟，以及设备经费等问题，除了少量采用汽动和双速电动机的企业外几乎都在采用定压定速设备。定压定速的设备每时每刻输出的功率相同，同时在实际使用时还需要人工调节阀门及流量等，会造成严重的资源浪费。尤其在机组增加负荷运转时，风机和水泵等设施的运行速度更快，进一步缩小了设备效率。经调查发现我国水泵设备效率高于70%的只有一半左右，同时在效率低于50%的有20%。风机的效率比水泵还要低。每年造成能源浪费十分惊人，必须马上做出整改。
2、风机的高压频率变速应用
风机是火力发电厂重要的辅助设备之一，锅炉的四大风机（送风机、引风机、一次风机或排粉风机和烟气再循环风机）的总耗电量约占机组发电量的2%左右。随着火电机组容量的提高，电站锅炉风机的容量也在不断增大，如国产200MW机组，风机的总功率6440kw，占机组容量的3%以上。因此，提高风机的运行效率对降低厂用电率具有重要的作用。送.风机是用来给锅炉燃烧提供空气（氧气）的辅机设备，引风机则是将锅炉燃烧产生的高温烟气经除尘装置后排向烟道的辅机设备，二者都是电站锅炉的主要辅机设备。
一般200MW以下机组配置带有人口导向叶片的送风机和引风机，如125MW机组配置600kw送风机两台和SO0kW引风机两台.300MW机组则采用动叶可调的送风机（1800kw）两台和静叶可调的引风机（2200kw）两台。送风机用来保证合理的风煤配比，从而控制烟气的含氧量和灰粉可燃物的比例.引风机则用来调整锅炉炉膛负压的稳定。由于机组的负荷经常变化，为了保证锅炉的燃烧和负压的稳定，需要及时调整送、吸风量和煤粉量。在2OOMW及以下机组，一般采用调整入口导向叶片的角度（风门开度）的方式来调节风量，这种风门调节的截流损耗一般为30%额定容量。在300MW及以上机组，则采用调节动、静叶片的方式来实现风量调节，这种调节方式的截流损耗也在20%额定容量左右。如果采用变频调速改造，将完全消除风门和叶片的截流损耗。
3、水泵的高压频率变速应用
水泵变频调速应用情况火力发电机组必须配备的水泵主要有锅炉给水泵、循环水泵和凝结水泵，其次还有射水泵、低压加热器疏水泵、热网水泵、冷却水泵、灰浆泵、轴封水泵、除盐水泵、清水泵、过滤器反洗泵、生活水泵、消防水泵和补给水泵等。这些水泵数量多，总装机容量大：5OMW火电机组的主要配套水泵的总装机容量为6430kw，占机组容量的12.86%；100MW机组为10480kw，占10.48%；200MW机组为15450kw，占7.73%。100MW机组主要配套水泵的总耗电量约占全部厂用电量的70%左右。由此可见，水泵确实是火力发电厂中耗电量最大的一类辅机。因此，提高水泵的运行效率，降低水泵的电耗对降低厂用电率具有举足轻重的意义。
4、高压变频调速的技术的分类
因为高压变频调速技术的优点，人们都十分重视该技术的研发，该技术是当前电力和电子技术上的科学前沿，现在通常采用的方法分為以下几种类别：
①高—低—低方式：先将高电压用变压器降压，然后用低压变频器拖动低压大功率电动机，这种方式不是真正的高压变频。
②高—低—高方式：先将高电压经变压器降压后输人低压变频器，低压变频器输出再经变压器升压后拖动高压电动机。这种方式占地多，有谐波，需配备滤波器。
③高—高方式：直接高一高功率变换方式的逆变器采用多个功率开关器件串联方式，当系统电压较高且功率开关器件耐压较低时，需要串联的功率开关器件个数较多，逆变器损耗增大，系统可靠性和效率降低。
④多电平方式：多电平功率变换是目前较理想的高压变频方式，该方式与前几种方式的重要区别是功率器件的开关频率大大降低。其工作原理是先将高电压切分成多个低压电平，然后再利用多电平功率逆变器叠加合成正弦电压波形，随着电平数的增加，合成阶梯波形分级越多，合成的电压畸变越小。其优点是可使用常规低压功率开关器件实现高压变频调速技术，并从根本上解决谐波及EMI问题。
⑤除了上面四种高压变频调速技术外，还有一种其他的方式，就是具有双反馈机制的无刷电机，因为有双反馈所以拥有能够快速调节速度机制，但是调速的范围较小。不适应电厂的模式，但可以应用在水电机组上面。
5、总结
以水泵和风机代表的发电设备在定速运行时，浪费了大量的能量，采用高压变频调速技术时，能控制发电设备在非有效工作行程时使用节能模式，在有效行程内采取标准模式。利用变频的方式调节，实现自动化的节能目标，是未来发电厂应广泛推行的方法。采用这种方法，虽然在建设和改造上需要一定投资，但是能提高5%作业产能，从长期角度来说具有巨大的效益，同时也能减少日益紧张的化石能源的需求。
参考文献：
[1]贾贵玺，高跃，许雪莹，马尧，张福军.中高压潜油电泵变频调速技术的研究与应用[J].电气传动.2001（05）
[2]贾贵玺，吴海欧，张臣堂，马志刚，张皓.高压变频调速技术的研究及其应用[J].电气传动.1999（04）
[3]马小亮.大功率风机、泵节能调速发展方向探讨[J].电气传动.1999（01）