摘 要 ：本文重點(diǎn)介紹了高壓大功率二極管中性點(diǎn)箝位三電平技術(shù)變頻器的工作原理和主要技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合湛江電廠現(xiàn)場的運(yùn)行工況進(jìn)行節(jié)能分析，具體分析安裝變頻器后給電廠帶來的好處和直接經(jīng)濟(jì)效益。 1 引言 廣東省粵電集團(tuán)湛江電廠位于廣東省湛江市調(diào)順島，電廠總裝機(jī)容量為4×300MW的機(jī)組。湛江發(fā)電廠為了降低電廠設(shè)備能耗，決定對本廠#4機(jī)組A凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻改造，采用了廣東明陽龍?jiān)措娏﹄娮佑邢薰旧a(chǎn)的MLVERT—S06/1500.D高壓變頻器。 2 凝結(jié)水泵的運(yùn)行工況 2.1 電機(jī)和凝結(jié)水泵的主要參數(shù) 電機(jī)參數(shù)：電機(jī)額定功率1000kW，額定電壓6kV，額定電流118.8A，額定轉(zhuǎn)速1487r/min，效率93.1%，功率因數(shù)0.87； 水泵參數(shù)：水泵揚(yáng)程244m，流量870m3/h，轉(zhuǎn)速1480r/min，軸功率750kW，效率78%。 2.2 凝結(jié)水泵的運(yùn)行情況 （1）凝結(jié)水泵 凝結(jié)水泵是汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)中的主要輔機(jī)設(shè)備之一，它的作用是把凝汽器中的凝結(jié)水送入除氧器箱內(nèi)，除氧器中的水通過給水泵經(jīng)加熱器送入鍋爐汽包，經(jīng)鍋爐加熱成高溫高壓蒸氣，蒸汽通過汽輪機(jī)做功后在凝結(jié)器凝結(jié)成水，如此循環(huán)。維持除氧器中一定的水位是關(guān)系到整個機(jī)組能否安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，在改造前，是通過循環(huán)門和上水調(diào)節(jié)門來調(diào)節(jié)除氧器中的水位，造成很大的能源浪費(fèi)。 于是，對A凝結(jié)水泵增設(shè)高壓變頻器調(diào)速，高壓變頻器出力隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化，使除氧器的水位波動小，調(diào)節(jié)品質(zhì)高，從而達(dá)到提高可靠性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的目的。具體接線圖參見圖1。 （2）凝結(jié)水泵變頻器改造方案 凝結(jié)水泵運(yùn)行方式主要有以下兩種：A泵變頻運(yùn)行，B泵工頻備用；B泵工頻運(yùn)行，A泵工頻備用。變頻器改造之后，主要采用第一種方式運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。下面主要介紹A泵變頻運(yùn)行，B泵工頻備用的運(yùn)行方式： 電廠集控室采集除氧器的水位信號，并且將其轉(zhuǎn)換為4～20mA信號，將其作為變頻器的輸出頻率的給定信號，變頻器拖動電機(jī)在此頻率下運(yùn)行，從而母管流量也隨之相應(yīng)改變。 考慮到除氧器水位有時可能較高，那么集控室給定的頻率信號也相應(yīng)減少，因此變頻器輸出頻率也較低，較慢的電機(jī)轉(zhuǎn)速有可能無法維持凝結(jié)水母管1.3Mpa的壓力要求。這時，可行的辦法是減少調(diào)整門開度來增大凝結(jié)水母管壓力。目前我們采取的措施的是：將母管壓力也做到閉環(huán)系統(tǒng)中，壓力當(dāng)P<1.6MPa，則減少調(diào)整門開度以維持母管壓力。 A、B泵之間設(shè)有故障和壓力聯(lián)鎖。變頻器一旦故障停機(jī)或者母管壓力小于1.6MPa，則迅速切換到B泵工頻運(yùn)行方式，保證發(fā)電的可靠性。 3 所選用的高壓變頻器的特點(diǎn) 經(jīng)過調(diào)研和多個廠家的比較，選用了廣東明陽龍?jiān)措娏﹄娮庸镜腗LVERT-S06/1500.D型號的變頻器。 MLVERT-S06/1500.D為中性點(diǎn)箝位的三電平變頻器，它采用新型的集成門極換流晶閘管（IGCT）串聯(lián)，二極管箝位技術(shù)，在國內(nèi)具有完全獨(dú)立的知識產(chǎn)權(quán)，并且擁有多項(xiàng)國家專利。三電平變頻器主電路相對比較簡單，主電路圖見圖2，主要由移相變壓器、24脈波整流器、逆變器、旁路系統(tǒng)等組成。 整流移相變壓器輸入部分采用三角型接法，輸出四個繞組，構(gòu)成24脈波整流供電，降低了輸入側(cè)電流的諧波含量，電網(wǎng)諧波污染小，完全滿足并且優(yōu)于國家在這方面的要求。 24脈波整流部分由四組三相不可控整流橋串聯(lián)而成，減少了直流電壓中的紋波含量，提高了整流后輸出直流電壓質(zhì)量，使輸出的直流電壓更加平穩(wěn)，限制了逆變器反向電壓的瞬態(tài)擾動和尖峰電流的影響。 逆變部分采用二極管箝位三電平逆變器，其每個橋臂由四組IGCT組件構(gòu)成，每組IGCT由兩個IGCT串聯(lián)而成。四組IGCT按SA1，SA2；SA2，SA3；SA3，SA4的順序?qū)ǎ孀冚敵?Ud/2，0，-Ud/2三種電平，變頻器逆變回路輸出波形如圖3所示。 逆變回路中采用輸出正弦濾波器，大大減少了輸出電壓諧波含量，使輸出電壓波形接近正弦，輸出最終波形見圖4，也可稱為完美無諧波變頻器。同時對電機(jī)的絕緣沒有任何特殊要求，因而適合不同等級的新舊異步電機(jī)。 4 節(jié)能分析 變頻器投入運(yùn)行后，我們隨機(jī)記錄了凝結(jié)水泵分別處于工頻和變頻兩種狀態(tài)下在一天內(nèi)的運(yùn)行參數(shù)，分別參見表1和表2，從數(shù)據(jù)表中可以清楚的看到同樣的負(fù)荷和流量下，采用變頻方式比工頻方式時的進(jìn)線電流要小將近20A，電機(jī)消耗的功率明顯降低。具體節(jié)能分析如下：其中，電表的電流CT變比：300∶5；電壓PT變比：6000∶100。 從表1可以計(jì)算出：A泵工頻旁路運(yùn)行方式下一天消耗電能W1為： W1=（7595.28-7586.40）×60×60 =8.88×3600=31968kW·h。 從表2可以計(jì)算出：A泵變頻運(yùn)行方式下一天內(nèi)凝結(jié)水泵消耗電能W2為： W2=（7749.214-7741.870）×60×60 =7.344×3600=26438.4kW·h。 考慮到變頻器本身控制電路和空調(diào)損耗W3： W3=（0.735×5×2×0.8+2）×24=189.12kW·h 那么，一天節(jié)能： W4=（W1-W2）-W3=（31968-26438.4）-189.12 =-5529.6-189.12=5340.48kW·h 如果按照變頻器改造前A、B運(yùn)行方式，每臺泵一年可以運(yùn)行180天，則一年節(jié)能： W5=180W4=180×5340.48=96.13萬kW·h。 實(shí)際上，變頻器改造后，為了更加充分地利用變頻器的節(jié)能作用，同時也考慮到B泵每隔一個月也要運(yùn)行幾天以保證其系統(tǒng)的完整性，我們采取這樣的方案：A泵變頻運(yùn)行30天，則切換到B泵工頻運(yùn)行5天，然后再切換到A泵變頻運(yùn)行30天，如此循環(huán)運(yùn)行。這樣一年A泵變頻器方式運(yùn)行時間大概為按照300天運(yùn)行，則一年節(jié)能： W6＝300W4＝300×5340.48＝160.21萬kW·h。 以0.4元/kW·h進(jìn)行計(jì)算，則可以節(jié)約費(fèi)用： 160.21萬kW·h×0.4元/kW·h=64.085萬元。 通過對以上的數(shù)據(jù)分析，同時結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際運(yùn)行情況，可以看到凝結(jié)水泵經(jīng)過變頻改造后節(jié)能也十分明顯，大概不到一年半就可以收回變頻器的投資。 5 結(jié)束語 變頻器經(jīng)過幾個月的連續(xù)運(yùn)行后，工作狀況十分穩(wěn)定，采用變頻運(yùn)行后，凝結(jié)水泵完全能滿足現(xiàn)場的工藝要求，同時，可以實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動，大大的減少了電機(jī)直接啟動帶來的絕緣損壞；電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以任意調(diào)節(jié)，由此減少了電機(jī)的啟動次數(shù)和閥門的頻繁調(diào)節(jié)，延長了電機(jī)的使用壽命；而且方便了人工操作，增加了設(shè)備使用壽命，更重要的是可以節(jié)約大量的能源，給電廠乃至整個社會帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。