高压变频调速装置在十里泉电厂补水泵上的应用

前言：
发电厂风机和泵类大型电动机均由高压电动机驱动，它们包括送风机、引风机、一次风机和各种水泵，这些高压电动机的耗电量占整个厂用电的80％左右。目前，发电厂风机和水泵的设计裕量明显过大，而且大都采用节流调节，因此风机、水泵以及异步电动机都运行在中低负荷的低效率区，能量损耗相当大，如果机组调峰运行，整个拖动系统效率将更低。

随着电力电子技术和微处理器技术的发展，到上世纪90 年代，6KV、10KV等级的高压变频调速装置的研制生产成为可能，经过近十年的发展，高压变频技术进展非常快，产品稳定性和可靠性达到实用程度，市场趋于成熟，近年来有很多成功应用于发电厂的案例。因此，采用高压变频调速装置对大型用电设备进行改造成为发电厂节能降耗、提高机组自动化程度、提高企业竞争力的重要措施。

1、立项评估
1.1、节能及投资回报评估
由风机和泵的变速调节特性可知：流量Q 正比于转速N，压头H 正比与N2，而功率正比于N3。从理论上分析，当流量由100％降至50％，则转速可从100％降至50％，此时压头降低4 倍至25％，而电机的轴功率则可降低8 倍至12.5％。实际上，扣除因转速下降引起的电动机效率下降、以及变频调速装置本身效率等因素，节能效果仍相当显著，一般可达30％－60％，视发电机组运行的负荷度和风机和泵管路系统而不同。

十里泉发电厂目前由三十公里外的水源地供水，水源地共装有五台水泵，均由560KW/6KV 高压电动机拖动，多数情况下开1－2 台泵运行就可以满足发电要求，采用手动节流调节方法控制水流量。如果节流阀开度不大、并且水流量足够，则停一台水泵；如果节流阀全开仍不满足水流量要求，则再开启一台水泵，由于管道长达三十公里、且节流阀始终处于调节状态，如选择一台水泵进行变频调速改造，节流阀全开，实现恒水压控制，不但具有良好的节能效果，泵站的控制特性也大为改善。

变频改造后，如变频泵平均流量降低到80％（与节流阀全开相比），则理论上，功率降低为51.2％，扣除电动机和变频器功率损失、再扣除节流调节时也具有一定的节能效果，功率可降低到65％以下，平均节能应在35％以上。工频运行平均负荷按0.95×560KW 计算，每年运行300 日7200 小时，每年节电134万度，按上网电价算两年不到收回投资，如按售价算，则一年收回投资。

1.2、高压变频调速装置选型
对于6KV 等级，目前主要有三种方式的高压变频装置：单元串联多电平型、三电平型和电流源型。由于单元串联多电平方式容易实现冗余运行，在单元故障时能进行旁路而不影响电动机连续运行，并且具有谐波小、dv/dt 低、技术成熟等显著优点，因此决定采用这种方式的高压变频器。

对国内外各厂家的单元串联多电平型高压频装置进行性能价格比较和运行可靠性评估，选用了上海科达机电控制有限公司和上海发电设备成套设计研究所生产的MAXF700-6000/750 型高压变频调速装置，该类型产品还具有如下特点：