高压变频器在广州明珠C厂#1给水泵的应用（2）———高压变频器在

3.2.3ZINVERT系列智能高压变频调速系统的优势
  （1）采用先进的多级H桥单元模块结构，通过高速光纤数字通信技术，实现高压主回路与控制系统的隔离，抗电磁干扰，可靠性高，为直接高压输出型变频调速系统。
  （2）高功效，无电网污染，电网侧功率因数高达0.96以上，谐波失真度小于3％，优于国际IEC有关公用电网谐波水平的最严格要求。无需功率因数补偿及谐波抑制装置。
  （3）Zinvert系列高压变频调速系统解决了电机未停车即可直接启动ZINVERT系列智能高压变频调速系统的瓶颈问题，无需任何电机测速装置，启动时无电流冲击，确保电机持续运行可靠性,此为高压变频领域的独特性能。
  （4）Zinvert系列高压变频调速系统采用该公司自有专利技术，主回路设计中充分考虑了电机或是连接电机的高压电缆可能发生的相间短路而设计了三重短路保护，可有效保护变频调速系统免受巨大相间短路故障电流而造成的损坏，从而进一步延长产品寿命和提升产品运行可靠性。该产品已通过输出相间短路功能的测试。
  （5）输入高压瞬时掉电后系统不停机，当高压掉电或者高压输入跌落至65％以下时间较长导致系统停机时，若在设定时间内（最长可至60s）高压恢复则可自行无冲击启动高压电机。装置使用此功能后，可有效避免传统高压变频调速系统因母线切换或大负荷启动时母线电压跌落时间较长情况下所导致的不必要停机现象，实现全智能自动搜索、无冲击自动启动功能，保证生产持续进行。装置由于自身故障导致停机，在设定时间内若故障恢复亦可自动无冲击再启动电机（可通过软件设定是否应用）。
  （6）系统升降速时间整定不合理时，控制系统自动进行调整，保证电机平稳加速或减速而不停机。
  （7）耐电网波动能力强:网侧电压在65％额定值至120％额定值内不停机，保证电机持续运行。电网输入侧电压在+15%～-15%范围内波动时，通过电压波动补偿算法来自动补偿输出，可维持输出电压和带载能力保持不变。控制电源采用交、直流输入，多达3路供电，各控制电源互为备用，确保控制器工作的可靠性。
  （8）系统提供给用户的数字量输入、输出，模拟量输入、输出，通信等接口类型与数量丰富，内置工业PLC控制器，满足现场各种运行与控制需求。
  （9）生产厂家具备6kV高压电机和780kW风机实际负载，具有完善的研究、开发、生产、试验条件，可严格保证产品质量。
  由于高压变频调速系统对环境（温度、灰尘）要求较高，一般现有进口、国产高压变频调速装置都要求建造专用房间或利用室内闲置位置用于安装高压变频调速系统，并要作外围空气冷却与防尘处理，这使得现场工作量较大，且要求有相应专业技术。明珠C厂#1给水泵变频改造选用的Zinvert系列高压变频调速系统生产厂家已充分考虑了防尘与冷却问题，在现场只建设一简单的基础即可一体化箱式安装方式，使现场的改造基建投资大大削减，且整个系统的箱式外壳在完全满足防护和抗干扰要求前提下，兼顾了美观性和实用性，直接安装在机组0m层给水泵现场附近。
  

  
  
  
  图6一台变频改造后一拖一变频运行H-Q曲线
4广州明珠电力（集团）有限公司C厂#1给水泵高压变频改造后的运行情况
  4.1经过高压变频改造后的给水泵的系统运行数据
  明珠C厂锅炉给水泵变频改造后系统运行数据如表2所示。
  
  
  
  
  表2明珠C厂锅炉给水泵变频改造后系统运行数据
  进行变频改造后，按锅炉需水量供水，一拖一工况给水压力平均4.8MPa变频运行供水63m3/h，根据等效率曲线，绘出一拖一变频运行H-Q曲线如图6。进行变频改造后，按锅炉需水量供水，二拖一工况给水压力平均7.2MPa变频运行供水125m3/h，根据等效率曲线，绘出二拖一变频运行H-Q曲线如图7。
  

  
  
  
  图7一台变频改造后变频运行H-Q曲线
4.2高压变频改造前后给水泵运行数据比较
  明珠C厂锅炉给水泵变频改造前后系统运行数据比较如表3所示。
  
  
  
  
  表3明珠C厂锅炉给水泵变频改造前后系统运行数据比较
  从表3的数据可见，#1给水泵经过高压变频改造后，其给水系统的管网压力、消耗功率都大大减小，尤其在一拖一运行方式下，其管网压力50％左右、消耗功率降低60％;即使在二拖一运行方式下，其管网压力降低9％、消耗功率降低10％，有相当大的经济效益。
  5给水泵高压变频改造的效果评价
  5.1经济效益分析
  #1给水泵改造后，在一拖一运行方式下，功率损耗降低60％;在二拖一运行方式下，功率损耗降低10％，具有相当大的经济效益，变频改造前的给水泵运行费用计算:变频改造前假设峰期耗电稳定，电机功率为P11（kW），此功率情况下工作时间为T11（一般16h）;谷期电机功率为P12（kW），工作时间为T12（h，一般8h），则改造前日峰期耗电量为:W1＝P11×T11。谷期耗电量为:W2=P12×T12。假定每度电峰期电价为Y1，谷期电价为Y2，年运行时间为D0天，则年耗电量为:YQ=W1×Y1×D0+W2×Y2×D0;由如数据，P11=460（kW），T11=16（h），T12=8（h），P12=360（kW），年运行时间D0假定为330天，根据本厂的上网电价，可知变频改造前每年消耗电费:YQ=203.7（万元）。
  变频改造后的给水泵运行费用计算:变频改造后，假设峰期耗电稳定，电机功率为P21（kW），工作时间为T21（一般16h）;谷期电机功率为P22（kW），工作时长为T22（h，一般8h），改造后日峰期耗电量为:，谷期耗电量为:，假定每度电峰期电价为Y1，谷期电价为Y2，年运行时间为D0天，则年耗电量为
  此耗电量可由改造后运行情况得出。由如上计算，P21=410（kW），T21=16（h），T22=8（h），P22=140（kW），年运行时间D0假定为330天，根据本厂的上网电价，可知变频改造后则每年消耗电费:（万元）。变频改造后每年节省消耗电费:（万元），给水泵节省厂用电费用可达20％，投资回收期小于两年。
  5.2其它效益分析
  （1）用高压变频器后网侧功率因数提高:原电机直接由工频驱动时，功率因数为0.8-0.86之间。采用高压变频调节系统后，电源侧的功率因数可提高到0.97以上，可进一步节约上游设备的运行费用。
  （2）给水泵采用变频调节后，由于通过降低电机水泵转速实现节能，电机、水泵转速降低，管网压力降低，辅助设备如轴承、阀门等磨损大大减轻，设备运行与维护费用下降，维护周期可加长，设备运行寿命延长。
  （3）采用高压变频调速装置后，可对电机实现软启动，启动时电流不超过电机运行额定电流的1.2倍，避免全压启动对电网和电动机的冲击，降低电动机的故障率延长电动机使用寿命，维护周期增长，电机检修费用可大幅降低。
  由于机组运行现状是单泵给水运行模式，考虑到机组改造后锅炉蒸发量会增大，发电量增加时，一台泵已无法满足供水需求，到时必需增开一泵，即用两台泵供水，但两台工频泵供水明显过多，因此届时可以采取一台泵工频运行，而另一台泵变频运行，这种工况下所实现的节能效益将有更大的体现。
  6结束语
  明珠C厂#1给水泵在采用广州智光公司的Zinvert智能高压变频调速系统进行变频技术改造实施后，取得了明显的节电效果，并获得很好的经济效益和社会效益，为电厂高压电机的节能改造积累了丰富的经验，高压变频调速在厂用电系统的大面积的采用将大大促进电厂厂用电率的降低，成为电力企业节能降耗的亮点。现阶段，我国电力供应缺口很大，供需矛盾突出，在加快电力建设速度的同时，国家电力价格放开，竞价上网成为各个电厂必需面临的电力市场局面。在这种形势下，各个电厂应该积极依靠科技进步，加大节能降耗工作力度，对于降低厂用电率，增强电厂竞争力具有不可忽视的作用。