摘要：我国的水资源分布不均匀，所以大部分水资源稀缺的的地区都采用火力发电，在当前的火力发电厂中，大部分采用能耗低、投资少的直接空冷系统，而直接空冷系统作用的发挥是必须依靠变频器的支持，所以本文以某新建的直接空冷机组为例，研究变频器在电厂空冷系统中应用的相关问题。
关键词：变频器；直接空冷系统；火力发电厂
1 引言
由于我国的煤炭资源和水资源分布极度不均匀，在我国存在许多煤炭富集而水资源稀缺的地方，所以火电的发展越来越受地域和资源的限制，为了解决这一问题，电厂开始发展空冷系统，建设节水型电厂。直接空冷是汽轮机排出的气直接用空气作为冷凝介质来冷凝，冷凝过程中排气与空气进行热交换。直接空冷的冷凝、热交换是一次完成的，更加节能便利，效果也比较好。变频器对系统运行的稳定、降低谐波和电机的保护有着重要作用，合理的选择变频器对火力发电厂的长期稳定运行十分重要。
2 直接空冷系统概述
直接空冷是汽轮机排出的气直接用空气作为冷凝介质来冷凝，冷凝过程中排气与空气进行热交换，蒸汽的温度逐渐降低冷凝称为冷凝水。直接空冷系统又称为空冷岛，直接空冷系统的凝汽器（ACC）的每个空冷单元都由变频电机、冷却分机、管束、齿轮等组成，变频调速就是根据环境的温度变化，风机转速可以在一定的转速下任意的改变速度，一般情况下，当温度小于二十摄氏度，风机转速的改变范围是百分之三十到百分之一百一十。变频调速是无级变速，为了保证机组在冬天运行时不使散热器冻结，冬天的汽轮机背压净量降低。
3 变频器的工作原理及概述
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。变频器在变电站、工厂等地方应用非常多，变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。变频器的功用是将频率固定（通常为工频50HZ）的交流点（三相的或单相的）交换成频率连续可调的三相交流电源。
变频器的工作原理是：主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
4 变频器在火力发电厂直接空冷系统中的应用
4.1变频器在空冷系统中空冷风机的变频调速节能分析
传统的风机是通过调剂风门和挡板的开度来调节目标对象，这样风机不能根据实际情况灵活的变化，风速一直要保持在最大，既不节能，又会导致生产成本的上升，显然传统的方法无法长远发展，根据流体力学可以知道，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比，所以功率与电机转速的三次方成正比，若效率一定，调节流量减小时，转速可按比例的减小，因此轴输出功率成立方关系减小，这样节能效果就比较显著。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，根据空冷机组不同的蒸汽负荷及环境温度，采用变频器调节空冷轴流冷却风机的转速，控制风机的启停，在节能方面的效益是显而易见的。
变频器可以同时改变输出频率和电压，使电极运行的曲线平行的开始大幅度下移，从而就可以降低电机的启动频率和电压，使电机在最大的转矩和较小的电流无冲击的启动。这样可以延长电机的使用寿命，减轻电动机的机械损伤，节省维护费用，而且有利于降低噪声和磨损，对环境保护有积极意义。
4.2直接空冷系统的厂用电系统变频器谐波分析
虽然变频器的使用可以延长电机的使用寿命，减轻电动机的机械损伤，节省维护费用，但是由于大量的变频器会产生众多的谐波，谐波叠加之后，会给电厂带来复杂的大的谐波，谐波会对设备和电动机的运行带来危害，严重时会影响电动机的正常工作，甚至损害设备，为了治理谐波，提出以下治理措施。
第一，安装滤波器，变频器专用输出滤波器安装于变频器的输出侧与电机之间，不但能有效滤除变频器输出电流中的高次谐波，减小由高频谐波引起的附加转矩，降低电机温升及电机运行噪音，而且能有效抑制变频器的输出侧的浪涌电压，保护电机，延长其使用寿命，提高变频调速系统的功率因数。变频器专用滤波器，选用的材料和部件都经较恶劣的环境测试过，具有体积小、安装方便、滤波效果好、免维护等特点，可以有效防止谐波。
第二，安装12脉波变频器，12脉波整流的特点在变频器的输入侧增加了一个三绕组变压器，两个二次绕组中，一个接成Y形，另一个接成△形。两个二次绕组分别进行全波整流，分别得到6脉波的电压。但两者之间互差π/6（30度）电角度，关联后得到12脉波的直流电压。12脉波整流的好处主要是三点：一是输入电流的波形十分接近于正弦波，从机电可以将功率因数提高到0.95以上；二是十分有利于抗干扰；三是直流电压的纹波大为减小，有利于滤波。
第三，增加变频器本身供电电源的内阻抗。
第四，还可以采用电抗器来减弱谐波。
4.3 直接空冷系统的厂用电系统变频器的控制要点
第一，变频器的频率输出范围要足够宽，这样就可以满足风机电机的运转速度要求。
第二，变频器的电压波动范围要足够宽，这样才可以应对电压因为一些突发情况瞬间降低到低压状态，引发电机运行不稳定，较宽的电压范围就可以保证出现跌落后依然可以保持平稳的输出。
第三，过载力矩要比一般的风机高。
第四，变频器自身要拥有过热熔断等保护措施。
第五，为避免谐波危害，晶粒是变频器的输出电流接近正谐波。
5 结束语
火力发电厂的直接空冷系统节能、便利、环保，而且可延长机械的使用寿命，具有良好的发展前景，直接空冷系统中的风机采用变频器可以延长电机的使用寿命，减轻电动机的机械损伤，节省维护费用，而且有利于降低噪声和磨损，对环境保护有积极意义，但是同时因为大量的变频器会产生众多的谐波，谐波叠加之后，会给电厂带来复杂的大的谐波，谐波会对设备和电动机的运行带来危害，所以要安装滤波器等措施来减少滤波的危害。
参考文献：
[1] 张婷.变频器在火力发电厂直接空冷系统中的应用[D].华北电力大学，2013.
[2] 刘斌.变频器在火力发电厂直接空冷系统中的应用[J].中国新技术新产品，2014（02）：147.
论文作者:张晟铭
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：变频器论文; 谐波论文; 电压论文; 电机论文; 火力发电厂论文; 系统论文; 转速论文; 《电力设备》2018年第24期论文;