摘要：本文介紹了利德華福高壓變頻器在越南旺秘?zé)犭姀S循環(huán)水泵上的應(yīng)用情況，結(jié)果表明，對電廠循環(huán)泵電機進行變頻驅(qū)動，節(jié)能效果非常明顯，并提高了設(shè)備和系統(tǒng)的安全可靠性，改善了水泵和電機的使用壽命。
關(guān)鍵詞：高壓變頻器 節(jié)能
一、引言
隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展,能源問題日益的突出,節(jié)能問題愈來愈受到重視。據(jù)統(tǒng)計,目前全國各類電機年耗電量約占全國總發(fā)電量的65%,而其中大功率風(fēng)機、泵類的年耗電量約占工業(yè)總耗電量的50%,最大限度地降低風(fēng)機、泵類等設(shè)備的耗電量對于節(jié)能具有重要意義。
二、現(xiàn)場工藝介紹
圖1 遠眺電廠
圖2 現(xiàn)場辦公室
越南旺秘?zé)犭姀S二期裝機容量為330MW。在循環(huán)供水系統(tǒng)中,由循環(huán)水泵實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，經(jīng)熱交換后的熱水進入冷卻設(shè)施進行冷卻,使其水溫降至允許值,然后又重復(fù)將冷卻水輸入凝汽器而循環(huán)使用。由于系統(tǒng)水位基本上是穩(wěn)定的,故循環(huán)水泵的揚程也基本穩(wěn)定,而其容量按計算水量確定。發(fā)電機組有兩臺循環(huán)水泵，電機為2400kW，采用利德華福HARSVERT-VA06.6/270高壓變頻器兩臺，平時一用一備。
循環(huán)水泵隨機組長期連續(xù)運行，由于機組負荷經(jīng)常變化，需要及時調(diào)整循環(huán)水流量，以保證機組的安全經(jīng)濟運行。即使在同一負荷的情況下，不同的外部環(huán)境也使得循環(huán)水流量的需求不同，就目前電廠情況，一臺水少、兩臺水多的情況長期存在，而出囗閥門又不可調(diào)，機組冬季全天、春季后夜及低負荷工況時，開一臺循環(huán)水泵就可滿足運行需要，循環(huán)水泵運行時間按平均200 天計算，雙臺循環(huán)水泵運行時間：150天。循環(huán)水泵工作在滿負荷時，其電機工作電流為270A。
目前汽輪機的真空度主要依靠調(diào)節(jié)冷卻水流量來控制的，由汽輪機的運行原理可知，運行中的凝汽器壓力主要取決于蒸汽負荷、冷卻水入口溫度和冷卻水量，冷卻水溫一般取決于自然條件，在蒸汽負荷一定情況下就只有靠增加冷卻水的流量來提高凝汽器的真空度。為提高機組運行的經(jīng)濟性，由于真空度提高汽輪機功率的增量應(yīng)大于為增加循環(huán)水量所多消耗的功率，顯然，汽輪機的最有利真空Peco(經(jīng)濟真空)應(yīng)位于凈增功率的最大值處，此時汽輪機工作在經(jīng)濟運行方式。
采用變頻調(diào)節(jié)裝置根據(jù)工況調(diào)節(jié)流量是有其必要性的。利用高壓變頻器根據(jù)實際需要對循環(huán)水泵拖動電機進行調(diào)速，由于水泵固有的特性，調(diào)速既可以調(diào)節(jié)水泵的出水量，又可以降低電動機的功耗，并達到最有利真空的控制目的，從而達到了既保證和改善工藝，又可達到節(jié)能降耗的目的和效果。
三、高壓變頻器的原理和組成
3.1 原理
HARSVERT-VA系列高壓變頻器是由北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)無電網(wǎng)污染的高性能變頻調(diào)速裝置，拓撲結(jié)構(gòu)為單元串聯(lián)多電平，高-高方式，電壓源型，輸出為多電平移相式PWM方式。特別適合于風(fēng)機、泵類工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場，已經(jīng)被廣大工業(yè)用戶充分接受和認可。該高壓變頻器具有運行穩(wěn)定、調(diào)速范圍廣、輸出波形正弦度好、輸入電流功率因數(shù)高、效率高等特點,對電網(wǎng)諧波污染小,總體諧波畸變THD小于4%，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準,功率因數(shù)高,不必采用功率因數(shù)補償裝置，輸出波形好，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題,不必加輸出濾波器就可以使用普通的異步電機。
3.2 組成
圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
利德華福高壓變頻器的組成主要分為三個部分，移相整流變壓器、功率單元和控制系統(tǒng)。移相變壓器一次側(cè)接受現(xiàn)場6.6kV高壓，其二次側(cè)有18個繞組，經(jīng)過降壓之后為功率模塊提供720V電壓，一次繞組采用星形接法，為了減少因整流橋引起的諧波污染電網(wǎng)，變壓器二次側(cè)采用延邊三角形接法，每相鄰兩個繞組的相位角相差10度。功率單元是整個變頻器實現(xiàn)變壓變頻功能的基本單元，每6個單元組成一相，每相輸出串聯(lián)，三相相接后輸出給電機?？刂葡到y(tǒng)是變頻器控制的核心，主要由主控箱、PLC、人機界面三部分組成。
圖4 設(shè)備運行現(xiàn)場
3.3 輸出波形
(1)單元輸出的PWM波形
圖5 單元輸出PWM波形
(2)輸出相電壓階梯波形
圖6 相電壓輸出波形
四、系統(tǒng)方案
4.1 主回路方案
圖7 一拖一手動方案
此方案是手動旁路的典型方案。原理是由3個高壓隔離開關(guān)QS1、QS2和QS3和高壓開關(guān)QF、電動機M組成。要求QS2和QS3之間存在機械互鎖邏輯，不能同時閉合。變頻運行時，QS3斷開，QS1和QS2閉合;工頻運行時，QS1和QS2斷開，QS3閉合。高壓開關(guān)QF、電動機M為現(xiàn)場原有設(shè)備。
4.2 高壓變頻器參數(shù)
水泵的工作特性如下圖：
圖8水泵工作特性圖
曲線①為負載按轉(zhuǎn)速N1工作時的特性曲線，曲線②為負載按轉(zhuǎn)速N2工作時的特性曲線，③④為管網(wǎng)的阻力曲線。
在第一種負載工況下，負載工作在A點，流量為Q1，壓力為H1。如果負載仍然按N1速度定速運行，用閥門將流量調(diào)節(jié)為Q2時，壓力將上升到H3，負載工作點移到B點。由于閥門的截流作用，管網(wǎng)阻力曲線由③變?yōu)棰堋?/FONT>
在A、B兩點，負載功率分別為PA=H1×Q1，PB=H3×Q2，雖然Q2
相比B、C兩點，負載減少的軸功率為：ΔP=PB- PC=(H3 –H2)×Q2 ，在管道阻力不變的情況下，循環(huán)水泵的流量Q、揚程H、軸功率P和轉(zhuǎn)速N之間滿足如下關(guān)系(相似定理)：Q∝N，H∝N2,P∝N3
就是說，通過調(diào)速方式改變水泵流量，流量下降一半時，在不考慮到效率的情況下，軸功率將下降87.5%。這也是為什么變頻調(diào)速在水泵應(yīng)用上節(jié)能十分顯著的原因。
另外，工頻50Hz電網(wǎng)直接啟動，對電網(wǎng)和機械沖擊較大，聲響很大。當采用變頻調(diào)速時，50Hz滿載時功率因數(shù)為接近l,工作電流比電機額定電流值要低許多,這是由于變頻裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用,可以為電網(wǎng)節(jié)約容量20%左右。
六、結(jié)束語
越南旺秘電廠HARSVERT-VA高壓變頻器投運以來運行良好，達到了使用變頻的目的。使用變頻驅(qū)動循環(huán)水泵電機，循環(huán)泵調(diào)節(jié)閥門就可以一直處于全開狀態(tài),對其維護量大大減少。變頻啟動時電機轉(zhuǎn)速從0逐漸平穩(wěn)的升到所需轉(zhuǎn)速，沒有任何沖擊，電流從零開始上升，不會超過額定電流，解決了電機啟動時的大電流沖擊問題，消除了大啟動電流對電機、傳動系統(tǒng)和主機的沖擊應(yīng)力，大大降低日常的維護保養(yǎng)費用，延長了電機、水泵壽命。
（轉(zhuǎn)載）
