摘要：一直以来，发电厂的高压电机都是电力系统内的一个主要构成部分，在发电厂的设备体系中扮演着主要角色。因此，如何提升发电厂高压电机的运行效率、延长其使用寿命，也就成为我国学者、发电厂工程技术人员必须要思考的一个问题，高压电机节能变频改造技术在此前提下应运而生。
关键词：发电厂；高压电机；节能变频改造
1.高压电机的概述及应用领域
高压电机是指额定电压在1000V以上电动机，高压电机主要分为：高压同步电机、高压异步电机、高压异步绕线式电动机、高压鼠笼型电机等，其中下图1中就是高压异步电机。高压电机常使用用的是6000V和10000V电压，由于国外的电网不同，也有3300V和6600V的电压等级。高压电机优点是功率大，承受冲击能力强；缺点是惯性大，启动和制动都困难。
高压电动机可用于驱动各种不同机械之用。如压缩机、水泵、破碎机、切削机床、运输机械及其它设备，供矿山、机械工业、石油化工工业、发电厂发电机等各种工业中作原动机用。
图1
2.案例分析发电厂高压电机节能变频改造的必要性
某发电厂的高压电机机组于20世纪20年代投入使用，主要的辅助设备是风机和水泵，均采用阀门和挡板调节，对于能源的损耗非常严重，并且也过度消耗着阀门和挡板材质。此发电厂主要有三个机组存在着上述问题。其中，5号机组有3台水泵，电机的功率是250kW，有两台送风机，均为800kW功率，引风机的功率为1250kW；6号机组有3台水泵，电机功率是250kW，有2台送风机，功率是800kW，有2台引风机，功率是1250kW；7号机组有2台水泵，电机功率是400kW，有2台引风机，功率是1250kW。与此同时，发电厂的公共设备是2台灰浆泵，功率是400kW。在实际生产的过程中，凝结的水泵调节开度最低为30%，最高为85%，风机的挡板开度大约是80%，灰浆泵的调节阀开度最低为30%，最高为90%。因为阀门和挡板的开度较小，因此它们存在着非常严重的损耗，对能量的消耗较大，只有进行变频改造才能在一定程度上避免损耗较大的情况。
3.发电厂高压电机节能变频改造原理
高压电机节能变频控制器主要是利用电力半导体的通与断将工频电源变换为另一种频率的电能控制装置。它的中间环节主要包括整流、滤波、二次整流、制动、驱动与检测微处理单元组成。由于电机的极数非连续，一般是2的倍数，通过对它进行调节，将很难达到控制电机的转速。但是电源频率却是在电机之外进行调节，调节之后对电机进行能源供应，将会与转速形成正比关系，通过这种方法，可以让电机的转速达到自由控制的目的。所以电机调整设备将会首选变频技术与装置。
如果电压不变，仅改变电源的频率，将会导致电机烧坏的问题。所以在改变电源频率时，要对电压进行同时改动。在电机开动时，变频控制器的输出电流与起动转矩、最大转矩都要小于工频电源驱动时的电机时的数值。工频输入电源中，起动与加速冲击电流都比较大，会达到额定值的7倍左右。在使用变频时，所进行的冲击会小一些，仅为额定值的1.3倍左右，这大大降低了能耗，延长了电机的使用时间。
电机转速快时，风机与泵类的输出流量就会越大，输出压力与转速平方成正比，所消耗的功率则与转速的三次方成正比，当流量减低十分之一时，电机的功耗则可以降低三分之一，通过变频调速技术改变了电机的转速，也就改变了风机与泵类的流量，通过此种调节，可以将阀门或挡板开度调节到最大值，减少管道阻力，降低中间环节的能量消耗，提高能源利用率。
由此可知，变频改造就是调节频率，通过改变电机的转速来应对实际生产过程中的需求，达到节能的目的。在采用这种技术后，电机转轴与负载将会直接联系在一起，电机的供电将会由变频器直接控制，而不是直接外部电源供电。通俗地讲，变频技术相当于实现了电机的无级变速。
4.发电厂高压电机节能变频技改的实际运用
4.1运用的优越性
对于发电厂来说，运用的优越性是重点所在。因此，在分析此特性时，电厂的工程技术人员就必须要关注由本项改造技术来为良好的软启动功能提供保障这一基本因素。而且还会因为高压变频设备本身存在着超过 95% 的输入功率，其本身也并不需要进行有关功率补偿，均会把电网功率因数进行有效提升。这充分说明，如果可以把电网运行时的损失全面降低的话，就可以以此为前提，有效推动电厂此项改造技术，可靠性显著增加，从而提升发电厂的效益与效率。
4.2科学节约消耗
对本项技术改造而言，其主要的一个内容就是要科学地节约消耗，从这一层面来提升发电厂的经济效益。而在科学节约消耗的实际操作方面，因为发电厂的电机转速的三次方、发电的平方通常均会和自身的消耗表现出一种正比例关系。这样的正比例关系表明，如果减少十分之一的流量，就可以节约三分之一的电机功耗，电机实际工作时间将会因此而延长，这主要是由于电机的运行寿命得到了基本保障。而且，如果电力系统管理人员在此过程中能合理运用变频调速技术改变电厂电机运行速度的话，系统内的泵类、风机的流量同样会因此得到显著转变。而如果一旦再把挡板、阀门等设备开度调至最高值，会持续提升电厂高压电机节能变频改造技术的实际运用效率。
4.3额定值保障
事实上，从理论与实践中可以明显发现，额定值保障属于此类技术改造运用的基本前提与基础。如果没有额定值保障，一切将无从谈起。电力系统运行操作人员在进行额定值保障过程中必须要明白：一旦保持了电压的整体稳定，而只把电源频率改变的话，就会有电机烧毁的可能性，而且会比平时更大，这就要求操作人员在改变电源频率的同时必须要同步改变电压。而且，在实际的额定值保障过程中，如果想开动电动机，就有必要保证来自变频控制设备的最大转矩、启动转矩以及电流等参数均要比工频电源驱动过程中的电机参数低，而且同样要保证工频输入电源内的启动、加速冲击电流等数值要相对较大，通常要求必须6倍于额定值。之所以如此要求，是因为这样可以显著提升发电厂高压电机节能变频改造技术的实际运用水平。
结束语：时代进步、经济发展、公众生活水平的提升均要求具备稳定、高质的电力供应保障。而在现代科技的持续推动下，我国电力供应水平也确实随着电力系统自身的迅速发展而日益提速。在此过程中，基于供电效率、质量等的提升所需，理论界、发电厂实际操作人员对于发电厂高压电机节能变频改造技术均给予了足够的重视。作为现代电力企业工作人员，必须清晰地了解发电厂高压电机节能变频改造技术本身的意义以及其原理所在，只有这样，才能在实际运行时找到更好的提升途径，带来更多的社会效益与经济效益。
参考文献：
[1]张孟宽.火电厂高压电机变频改造[J].能源与节能.2014.
[2]刘永强.发电厂高压电机节能变频改造分析[J].大科技.2015.
[3]周亮.发电厂高压电机节能变频改造[J].大科技.2016.
论文作者:覃茂明1,邓润利2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/10
标签：电机论文; 发电厂论文; 高压论文; 节能论文; 功率论文; 转速论文; 挡板论文; 《基层建设》2018年第20期论文;