变频技术在电厂中的应用

交流变频调速技术以其自身的优势，目前在各个领域得到了广泛的应用。高压大功率变频器在冶金、化工、纺织等领域也得到了广泛应用，近几年在发电厂也得以应用。

一、高压大功率变频器的发展概况

交流电动机特别是异步电动机由于结构简单、价格便宜、维修方便等优点被广泛使用。但其调速性能在以前赶不上直流电动机，所以交流电动机的调速技术一直是世界各国研究的课题。

20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体变流技术应用到交流调速系统中，特别是大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，都为交流调速的进一步发展创造了条件。人们研究出很多类型的交流调速系统，其中有些方法的调速性能已可与直流调速系统相媲美。因此，交流调速得到日益广泛的应用，目前在调速传动领域交流电动机已有取代直流电动机的趋势。

大功率高压变频器由于其技术的复杂性和高昂的采购价格，从八十年代开始，我国某些行业在必需的前提下，从国外进口了少量的该类装置（含采用GTO器件制造的）比如：冶金系统使用高压变频器的历史较长，78年宝山钢铁公司在设计时，就考虑采用了交-交方式的大功率高压变频器；河北迁西潘家口水库（为天津供水）88年从欧洲BBC公司（ABB合并前三公司之一）进口一套60000kW的高压变频装置，采用一拖三方式，为三台水轮发电机组并网实现变频启动送电。但真正在全国各行业中的大功率风机、水泵上使用变频调速装置仍远没有普及，为了满足工艺工况和节能的迫切需要，许多企业采取了例如：液力藕合、串极调速等其它调速方式。

目前，大功率高压变频器的使用范围基本上覆盖了我国各主要行业，如：电力、市政供水、冶金、石油、化工、采矿、煤炭、造纸、建材等。

二、国内高压变频调速系统的基本方式

目前在中国国内所采用的高压（以6KV为例）变频调速方式主要有如下二种：

（1）高-高型式

这种方式主要分为二种型式：一各是多单元串联结构的直接高-高高压变频器，美国罗宾康（ROBICON）公司生产的完美无谐波系列高压变频器是这种结构型式变频器的典型代表；另一种是多器件填接串联形式，美国A-B公司和德国西门子公司是这种结构型式高压变器的典型代表。

（2）高-低-高型式

这种型式的高压变频器是先将高压降至某一低压范围，用低压变频器进行变频，再在输出端用升压变压器升至高压来驱动高压电机。美国罗宾康（ROBICON）公司和德国西门子公司均有此类产品。

以上二种型式相比，高-高变频器的效率，可达98%以上，功率因数（电压型）可达0.95以上，由于结构的优势（如美国罗宾康公司的完美无谐波系列高压变频器），输入端比较容易实现多脉冲整流结构，因此，对电网的谐波影响很小，输出端的波型也几乎近似正弦波。一般在400KW以下才选用这种结构型式，优点是总体价格相对偏宜。

三、高-高型高压大功率变频器的性能特点

（1）不会给电厂厂用电引入明显的谐波。

（2）变频器在整个速度范围内功率因数均可达到0.95或更高，无需进行功率因数补偿。

（3）变频器输出脉动转矩很小，不会引起额外的机械共振。

（4）在变频运行下，较低的转速会使负载磨损减小，噪音明显降低。

（5）变频器的应用不对电机绝缘产生明显的电压应力。

（6）有多种电机启动曲线供用户选择，起动时间可由用户定义，可确保电机的安全运行并延长其使用寿命。

四、国内电厂采用变频器的节能实例分析

东芝公司的资料表明：风机在挡板调节、动叶可调、液力耦合器、变频器四种调节方式下，效率是依次增高的。

从几个主要的高压变频器制造商提供的业绩来看，高压变频器在火力发电厂的应用还比较少，主要应用在引风机、送风机、电动给水泵、渣浆泵等设备上。下面简要介绍大庆新华发电厂在锅炉引风机上应用高压变频器的情况。

大庆新华发电厂总装机容量500MW（2台50MW机组、2台100MW机组、一台200MW机频器，未更换电动机。1999年1月变频器投入运行。电动机的主要参数：

型号 YKK6304-8

额定功率 1250kW

额定电压 6kV

额定频率 50Hz

绝缘等级 F级

转速 744r/min

功率因数 0.85

根据该厂提供的月报表统计结果（机组月平均负荷为180MW）可知，引风机改用变频器前的月耗电量为1306.875MWh，用变频器后月耗电量为856.235MWh，月节电约34.48%。

该厂运行人员反映，由于该机组为燃油炉改燃煤炉，炉膛负压不好控制，增加了变频器后，炉膛负压基本实现自动控制，起停引风机也比较方便。但是，该机组未采用DCS，无法验证高压变频器对DCS的干扰程度。

五、结论

随着厂网分开和竞价上网的深入开展，降低厂用电率和提高机组的运行性能是发电厂面临的重要问题。发挥变频调速设备尤其是高压变频器显著的节能效果，可以降低发电厂的厂用电率；发挥变频调速设备优异的调速性能，可以提高发电厂设备控制精度，减少电动机和出口阀门的磨损。变频器在发电厂有着广阔的应用前景。