高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)為90年代以來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型的電力傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)，在高壓交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其技術(shù)與性能優(yōu)于其它任何一種調(diào)速方式，變頻調(diào)速憑借其顯著的高效率、高精度、高節(jié)能效益、寬范圍的調(diào)速性能，以及完善的電力電子保護(hù)功能，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的通信功能，得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。
1、節(jié)能原理
1.1變頻原理
高壓變頻器采用先進(jìn)的功率單元進(jìn)行串聯(lián)疊加的方式，主電路的開關(guān)元件為大功率IGBT，空間矢量多重化的PWM技術(shù)，由數(shù)個(gè)單元串聯(lián)形成每相，每個(gè)功率單元所輸出的電壓波形以及其串聯(lián)后輸出的相電壓波形，能夠得到數(shù)十個(gè)不同的等級(jí)電壓，在增加電壓等級(jí)的同時(shí)，每個(gè)等級(jí)的電壓值大大降低，從而減小了dv/dt對(duì)電機(jī)絕緣的破壞，并極大的削弱了輸出電壓諧波的含量，由于電壓等級(jí)數(shù)量的增加，也極大的改善了變頻器的輸出性能，輸出波形幾乎接近于正弦波，不存在電網(wǎng)污染，符合IEEE519―1992對(duì)電壓、電流諧波失真的嚴(yán)格要求，因此“串聯(lián)疊加”變頻器對(duì)同一電網(wǎng)上用電的其他電器設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生諧波干擾，純凈的功率輸入能夠免去耗時(shí)的諧波、共振分析，從而也節(jié)省了安裝去除諧波裝置的昂貴費(fèi)用。
1.2節(jié)能原理
將循環(huán)泵電機(jī)改為變頻調(diào)節(jié)，在輸出量滿足工藝要求的情況下，能夠節(jié)約大量的電能，節(jié)電的比例可通過(guò)理論計(jì)算得出，通過(guò)泵與風(fēng)機(jī)類負(fù)載的工作特性可知，其流量與轉(zhuǎn)速成正比:，其電機(jī)軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比:。由變頻器的工作原理可知，其轉(zhuǎn)速與頻率成正比:，其中Q為流量，N為轉(zhuǎn)速，P為軸功率為頻率。當(dāng)頻率由50Hz變?yōu)?0Hz下降20％時(shí)，由
可知軸的功率只有原來(lái)的51.2％，節(jié)約了48.8％。
以上只是在理想條件下的節(jié)電率，在實(shí)際使用工程中，由于各種運(yùn)行工況的不同，節(jié)電效果也將會(huì)不一樣，實(shí)際的節(jié)電效果和以上的計(jì)算結(jié)果將會(huì)有一定的出入，但從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，節(jié)電效果較顯著，值得改造。
2、變頻安全性和優(yōu)勢(shì)
2.1變頻安全性
高壓變頻器實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的軟啟動(dòng)，避免了在工頻啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的巨大沖擊電流與沖擊轉(zhuǎn)矩，對(duì)延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)與負(fù)載的使用壽命，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而保證機(jī)組正常的運(yùn)行有著非常重要的實(shí)際意義。在變頻器發(fā)生欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、缺相、過(guò)熱、短路、接地、過(guò)負(fù)荷等情況時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)的檢測(cè)并及時(shí)的進(jìn)行智能提示、報(bào)警或者保護(hù)，完整的運(yùn)行保護(hù)體系可靠的保證了設(shè)備安全的運(yùn)行。
2.2高壓變頻器的優(yōu)勢(shì)分析
交流高壓電機(jī)的直接啟動(dòng)會(huì)產(chǎn)生巨大的電流沖擊、轉(zhuǎn)矩沖擊，在很短的啟動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子籠型繞組以及阻尼繞組都將承受很高的熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致籠條的端環(huán)斷裂同時(shí)會(huì)造成定子繞組絕緣的機(jī)械損傷與磨損，從而致使定子繞組的絕緣擊穿，在直接啟動(dòng)時(shí)的大電流還會(huì)引起鐵芯發(fā)生松弛，造成電機(jī)的發(fā)熱增加，因?yàn)樽冾l器可做到啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高，并且平滑無(wú)沖擊，對(duì)于延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保證機(jī)組的正常運(yùn)行是很有必要的。隨著電廠的自動(dòng)化程度不斷的提高，運(yùn)行工藝對(duì)輔助設(shè)備控制性能的改善也是十分迫切的，根據(jù)實(shí)際的需要，對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵利用高壓變頻器進(jìn)行調(diào)速，既可以調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵的流量，又可以極大的降低電能的消耗，從而既保證與改善工藝，又能夠達(dá)到節(jié)能降耗的效果。
3、進(jìn)行高壓電機(jī)變頻改造的意義
3.1電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟動(dòng)，可延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命
在直接啟動(dòng)過(guò)程中，由于電動(dòng)機(jī)籠條與端環(huán)將流過(guò)很大的啟動(dòng)電流，其值可以達(dá)到額定電流的4～7倍，在雙鼠籠式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中，外籠條與外端環(huán)將流過(guò)很大的啟動(dòng)電流，所產(chǎn)生的損耗會(huì)使籠條與端環(huán)產(chǎn)生200℃～300℃的高溫，從而使得端環(huán)產(chǎn)生較大的熱變形。端環(huán)的熱變形將會(huì)使籠條受到一個(gè)彎曲應(yīng)力，造成電動(dòng)機(jī)籠條開焊、斷裂。
3.2減少了對(duì)廠用電的沖擊
因?yàn)楦邏弘姍C(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，而電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流只是額定電流，啟動(dòng)的時(shí)間延長(zhǎng)，不會(huì)導(dǎo)致廠用電母線的電壓降低。
3.3具有明顯的節(jié)電效果
在火力發(fā)電廠中，為滿足各種運(yùn)行方式的需要，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵、給水泵、循環(huán)泵等設(shè)備都是按照最大運(yùn)行方式的要求進(jìn)行配置的，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，機(jī)組這些設(shè)備只能夠依靠調(diào)整入口擋板的開度、泵的出口門來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、水流量，用擋板、出口門來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、水流量將會(huì)有大量的電能浪費(fèi)在克服擋板、出口門的阻力上，造成用電率增高，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由流體力學(xué)基本定律可知:風(fēng)機(jī)或者水泵的流量和其轉(zhuǎn)速成正比，壓力和其轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率和其轉(zhuǎn)速的立方成正比。所以，在火力發(fā)電廠中，機(jī)組在不同的負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)、水泵可通過(guò)調(diào)整高壓電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)進(jìn)行調(diào)整風(fēng)量、水流量，以獲得到明顯的節(jié)電效果。
4、結(jié)語(yǔ)
采用高壓變頻器對(duì)電廠高耗能的用電設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，不僅能夠降低廠用電、供電煤耗，增加上網(wǎng)電量所帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)效益，而且設(shè)備以及機(jī)組的安全可靠性也會(huì)得到大幅度的提高，減少機(jī)組故障所帶來(lái)的隱形經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)高壓電機(jī)變頻技術(shù)的原理、節(jié)能、安全性等進(jìn)行了討論，給促進(jìn)發(fā)展高壓電機(jī)變頻技術(shù)提供一定的參考。
 
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