高压变频装置在电厂中的应用情况探析

摘　要：作为一个能源消耗大国，火力发电厂在我国经济发展中发挥重要作用，然而，在不节能减排以及我国和谐社会构建的新社会背景下，人们对电厂提出了更高的要求与标准。从而使得高压变频装置在电厂中得到推广与应用，并在一定程度上解决了我国电厂发展中所遇到的问题。本文主要是对高压变频装置在我国电厂中的应用情况进行探讨分析，并提出了自己相应的观点。

关键词：高压变频装置；电厂；应用；探讨
随着我国经济的发展，对能源需求日益加大，同时，能源短缺问题也在不断突出，电厂作为我国能源供应的重要源泉之一，也在我国经济可持续发展中占有重要地位，其发展中的问题更待我们进一步探讨。目前，火力发电厂仍在我国发电厂中占有绝大多数,风机和水泵是最主要的耗电设备,这种设备由于耗电多、容量大，在很大程度上影响了我国能源使用效率，已经很难适应当今社会发展的要求。因此，在新的时代背景中，需要相关电力部门根据社会发展的要求，逐步对原有的设备进行更新换代，并对电厂中负荷变化大的水泵、风机等辅机采用变频调速运行方式,将高压变频装置引入到整个发电系统中，切实地提高我国电厂的能源利用率。
一、变频调速技术的优点分析
　　在电厂中引进变频调速技术有利于提升电厂的发电水平与质量，因为，在损耗不增加的前提下,实现在调速中转差率小,保持较高的功率因数，在不降低原有功率系数的情况下，能够确保各设备正常运作。同时，变频调速技术能够使电动机在启动和停止电机时电流冲击极小,实行软起动、软停运,相比以往的启动模式，软启动能够直接提升起动功率约6倍,并实现可调节操作。因此，这不仅仅使起动电流起动时母线的电压下降较少,还延长了电动机的使用寿命,并能够使电动机容量提高到2~4倍。这样，电机在运行起来的温升和轴泵温升下降明显, 延长了大修周期,减少了机械部分的磨损和振动,为电力企业节省了大笔开支,并具有显著的节电效果。
二、电厂中变频装置技术所存在的问题
　　1、由于电厂中的高压变频器的逆变和整流电路都使用了电力电子器件的开关特性, 在运作过程中其输入电流谐波会给厂用高压系统带来一定的干扰，不可避免会带来谐波污染,并会影响到周围其他设备的正常运转。因此，在变频装置中必须采取措施加以解决,性能好的变频器可满足IEEE519—1992的谐波抑制标准，确保电厂各设备的正常运作。
　　2对于高压变频装置，其可靠性与安全性是重要的技术指标，因为，高压变频装置可靠性的高低不仅关系到电厂高压厂用电系统的稳定与否，还关系到其节能效果的好坏,并从中看出其是否符合节能设计要求。如果高压变频器故障率太高,不仅耗费高额的维护费用，还无法达到预期节能效果。
　　3、一般情况下，电厂的高压变频器柜主要涉及到以下几种组成单元：移相变压器柜、功率单元柜、由电源切换柜、进线保护柜、控制柜,该系统所占面积较大，同时变频器柜柜内电子元件比较多, 需专用房间，还必须安排专人来定期巡查与检测，对运行环境要求较高、二次控制接线复杂，空调要求严格,在很大程度上增加了维护工作量及故障率, 还需定期更换整套变频装置元件，从而极大地降低了高压变频装置的工作效率。
三、高压变频装置在电厂中的应用情况探析
　　研究表明，电厂内各机械设备负荷类型可分为二次方转矩、恒转矩、波动功率等，不同的负荷类型其对能源的需求不同。其中，对于风机和泵类二次方转矩负荷,由于采用了高压变频技术，泵或风机的转矩与转速二次方成正比, 其功率与转速三次方成正比，而流体流量与泵或风机的转速一次方成正比。由此可见，在引入变频调速装置后, 变频器控制电机转速降低,泵和风机流量减小, 节能效果非常显著，其能耗将以转速三次方的速率下降,能够很好地符合节能设计要求与标准。对于恒转矩负荷, 由于采用变频调速控制后的节能技术，与高压变频二次方转矩负荷相比，效果较差。因为，通常情况下，电机是独立运行的，其功率仅与电源频率的一次方成正比, 电机功率与电源频率没有成比例的关系,而对于碎煤机类的功率波动负荷,如果不采用变频器装置与技术,基本没有什么节能效果，难以进行达到理想的节能技术要求。所以,在电厂中为了实现节能、提高效率，必须采用变频调速控制，尤其是送风机、引风机、一次风机、排粉机、循环水泵以及灰渣泵、凝结水泵等的应用,才能切实地使电厂综合能耗降低。目前变频器的应用只有一部分是在电厂新建时使用，更多的是后期改造，这样容易造成新的浪费。对于变频器的运用应该在电厂建设立项时就应该与设备选型同时进行，这样就减少前期设计中预留额度，使综合效率更高。
　　对于如何在电厂风机类电动机进行变频改造，人们对该领域技术研究较多，已经得出不少成果。例如，有数十个电厂的风机类电动机采用了几百套变频调速装置,并且采用不同的电动机功率，其变化范围由250kW至3100kW不等,因为，提高风机的运行效率对降低厂用电率具有重要的作用。而对于200MW及以下电机,一般采用调整入口导向叶片角度的方式来调节风量,这种风门调节的截流损耗一般为30%的额定容量，有效地提高能源利用效率。同时，在运行过程中为了保证锅炉的负压和燃烧的稳定,确保电厂发电功率正常，必须根据现场实际及时调整风量和煤粉量，才能全面地提升电厂的整体发电水平。而变频器的平滑调节特性就能很好的满足这个需求，尤其是一次风机的调节最为关键，由于一次风压力和流量要求比较平稳，不能大幅波动，同时在启停制粉系统操作和加减负荷时都是频繁操作，此时用上变频调节会给安全稳定运行带来很显著的效果。
四、结语
　　综上所述，随着电厂在人们日常生产生活中所扮演的角色越来越重要，人们对其提出了更高的要求与标准，这就需要相关部门必须大力引进变频调速技术，将变频装置推广与应用到电厂运作中，从而为最终降低电厂能耗,提高能源利用率，并为电厂实现经济效益与社会效益提供可靠保障。同时，由于变频技术在我国的发展与应用较晚，各方面发展有待完善，变频器柜内众多电子元件对环境的要求极高,为了确保变频装置的正常工作，电厂必须对采用变频器进行必要的防尘、防潮、防震处理，并安排专门人员定期对其进行相关检查，及时记录运转数据,发现问题及时解决，以提高可靠性,确保电厂各装置设备的正常工作。
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