摘要:高压变频器在火电厂中的广泛应用,既是高压变频器发展的大势所趋,也是火电厂生存的现实需要,而且实践证明,其在保障火电厂系统设备的正常而稳定运行的同时,起到了显著的节能降损作用。故当务之急便是继续加大研究力度,使其更好的服务于火电厂的发展与节约型社会的构建。
关键词:高压变频器;火电厂;应用
通过高压变频器应用后各种试验分析,可以看出不仅保证整个系统的正常、稳定运行,还达到了节能降损目的,直接带来经济效益,符合火电厂市场经济时代发展要求,有一定实际应用价值。
1 高压变频器基本原理
高压变频器其实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。具体而言,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,且随着负载的增大而增加,故在负载增加的情况下,电机运行的实际转速会有所下降。
2 高压变频器应用要求
第一,要求变频器工作可靠性高,能保证长期运行无故障。第二,要求变频器有旁路运行功能,一旦出现故障,保证电动机能切换到工频状态持续运行。第三,调速范围大,工作效率高,具有逻辑控制能力,可以自动按照吸风周期升降速。第四,设有共振点跳转装置,能使电机避开共振点运行,让风机不喘震。
3 高压变频器应用技术分析
3.1电力电缆选型要点及敷设要求
变频器通过电缆将频率改变后的电量输送到电动机,因为各相电缆对地之间均存在电容,运行过程中电缆各相的对地电容电流是不相等的。尤其当变频器与电动机之间连接的电缆较长,且电压、电流分量中存在高次谐波电流时,发生单相接地短路时,电缆的故障相电容电流所点燃的电弧熄灭时间过长,使该段电缆发热,从而造成非故障相绝缘破坏。在变频调速改造工程中,考虑到电缆结构上的三相对称性和屏蔽作用,可考虑适当增加电缆截面,敷设长度尽可能不超过限定值(100m),如果原有的电源电缆为非屏蔽或截面的载流量裕度小于2,应更换符合要求的电力电缆。考虑到电源电缆输送的电压、电流的高次谐波分量产生的磁场易干扰其他信号,现场敷设施工时尽量避免电源电缆与控制电缆和信号电缆同时敷设。
3.2高压变频器工作环境及改进
由于高压变频器的逆变部分采用高压IGBT等功率器件,其开、关频率大于100Hz,易形成高次谐波电流,在工作时将产生一定的热量。目前高压变频器其效率一般都可达到96%—98%,4%的功率损耗主要以热量形式散失在运行环境当中。虽然在变频器柜的顶部均配有排风扇,但只是将柜内的热量排放到室内,造成室内的环境温度不断升高,如果不能及时有效的解决变频器室的工作环境温度问题,将直接危及变频器本体的运行安全;最终因为温度过高,导致变频器过热保护动作跳闸。为提高设备的可靠性,保证变频器具有良好的运行环境,通过优化散热与通风方案,进行合理的设计与计算,实现设备散热的高效。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据现场来说我们主要采用风道开放式冷却和空调密闭冷却这两种方式。即给变频调速装置提供一个独立的空间,室内必须安装备用空调设施,控制室内环境温度在变频器所要求的范围内,同时设有通风门窗,必要时采用专门风道进行强制通风和冷却。
3.3高压供电系统出口断路器的控制
变频调速装置所用变压器的高压侧要与高压系统中的开关柜直接相连,但开关柜的保护范围只是供电线路与变压器低压侧的短路,而变频器的故障应靠变频器自身的检侧保护系统完成。当变频器发生故障发出跳闸信号时,断路器应可靠动作跳闸。然而,当变频器出现故障时,普通断路器高压开关柜内部恰好出现跳闸回路断线或直流控制电源消失的情况,跳闸线圈已失电,断路器拒绝动作,造成变频器内部的功率器件损坏。所以要选择具备当跳闸回路断线或控制电源消失时断路器自动跳闸功能的欠压脱扣线圈的断路器,以保护变频器的设备安全。
3.4吸风机变频调速的改造试验
(1)通过变频调速调节和挡板调节吸风机系统的能耗对比试验,对该变频调速改造项目进行节电量、投资回收年限等综合经济评价。试验结果表明机变频调速调节比挡板调节减少较多的综合输入功率,输入侧功率因数由原来的0.7左右调高到0.97以上,每年通过电量节约可直接带来约80万元的直接经济效益。(2)通过变频器的输出不对称度及输出波形试验,得出该变频器输出电压不对称度符合标准要求,其输出电压和电流波形基本没有畸变。(3)通过变频器效率试验,得出本变频装置的整体效率在机组正常运行范围内为94%—96%左右,鉴于输出功率越接近满负荷效率越高,因此本试验结果表明,该变频器可以满足其技术要求。(4)通过变频调速系统的谐波试验得出发电机吸风机在使用变频器调速装置时,6kV母线的电压总谐波畸变率从2.03%降低到1.14%,小于国家标准规定的限值4%。另外,电压波动与闪变、三相电压不平衡度基本没有因变频器的使用而产生变化,都符合相关国家标准。(5)通过变频调速启动试验得出变频调速启动比较平滑,对电网和电动机都没有冲击。(6)通过变频器对电动机轴电压、振动和温升的影响试验得出电动机的轴电压未因使用变频器而发生明显变化,电动机的振动明显减小,电动机的温升比未投运变频器时略有降低。
3.5效果分析
通过对比分析该火电厂吸风机应用高压变频器前后的数据发现,较之挡板调节,变频调速调节的综合输入功率大大减少,其中输入测功率因数由0.7提升至0.97及以上,据估计,每年由节约电量所带来的直接效益便可达到80万元,且在机组正常运行状态下其整体效率可达到94-96%,足以见得,运行效率也得到了显著改善,完全达到了技术要求。同时电气试验结果证明,该高压变频器的输出电压不对称度合格,电流波形与输出电压基本无畸变,电压总谐波畸变率为1.14%低于限值规定4%,变频调速相对平滑,不会对电动机和电网产生冲击,电机振动幅度和温升也相对降低等。说明其可行有效,安全可靠,值得推广。
4 结束语
综上所述,高压变频器用于火电厂辅机的调节后,延长电动机、水泵与风机的使用寿命,提高生产效率和机组自动化水平,提高火电厂运行和供电的可靠性,节约大量能源和检修费用,为火电厂带来较大的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]赵东辉,郭变清。浅析高压变频器在火电厂的应用[J].电工研究,2015(06):65-66.
[2]孙晋志,张馨文。浅议高压变频器在火电厂中的运行与维护[J].产品与应用,2014(09):98-99.
论文作者:朱安逸
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签:变频器论文; 高压论文; 火电厂论文; 电缆论文; 电压论文; 电动机论文; 变频调速论文; 《电力设备》2018年第8期论文;