1、用户简介

    韶关市坪石发电厂有限公司（B厂）坐落于广东省韶关市坪石镇，是韶关与香港瑞亨公司合资建设的火力发电厂，电厂占地面积65万平方米，坪梅铁路将坪石B厂分为东西两区。该厂一期工程静态投资5.6亿元，建有2×60MW机组，#1机组、#2机组，分别于2000年3月和12月投产发电。二期静态投资5.9亿元1×125MW机组于2003年10月投产发电。机组运行状况良好，设备完好率和机组可调小时均达到优秀水平。

    作为中国科学院的合作伙伴，该厂已与中科院山西煤化所、工程热物理研究所、广州能源研究所等合作共同开发洁净燃煤发电综合利用及符合国情的环保脱硫工艺技术，其中半干法烟气脱硫技术已经国家科技部批准在B厂作产业化示范。三期工程计划建设2台300MW亚临界机组，配两台大型亚临界循环硫化床洁净燃煤锅炉，四期工程将建2台300MW亚临界机组，采用洁净煤多联产工艺技术，计划终极装机容量达1445MW。

    2、改造对象简介

    发电机组锅炉的送风机的主要作用是供给炉腔燃烧所需的空气，本次变频改造对象为＃3炉送风机配套电动机。

    广东坪石电厂#3炉送风机原由挡板进行风量调节，其具体数据如下：

    在实际运行时，由于采用挡板调节，挡板开度在45％～70％之间，大部分的能量都被消耗在挡板上了，且挡板的开度越小则耗能就更多。在一般情况下，采用挡板调节的风机实在际消耗功率与风量大致成正比，与风门的开度也大致成正比，从上述工况中的风门开度及电流参数也可以看出这一点。对运行情况进行分析，可以得出一下两点：

    （1）风机实际风量约为额定风量的一部分，风机阔别额定点运行，实在际运行效率很低。

    （2）由于挡板的存在，挡板前后存在压差，消耗了很大一部分能量。

    采用挡板调节风量固然简单易行，已成习惯，但它是以增加管网损耗，耗费大量能源为代价的。对于高压大功率电机，耗能则更大。

    3、改造方案

    该工程变频改造送风系统，配置2套ZINVERT－A6H1250/06Y高压电压源型变频调速系统，分别控制A、B送风机。通过变频调节风机风量，使其满足系统运行需要。其单台系统电气图如下：

    6kV电源经变频装置刀闸K1到高压变频装置，变频装置输出经刀闸K2送至电动机；6kV电源还可经刀闸K2切换至工频侧直接起动电动机。一旦变频装置出现故障，即可马上断开输进侧6kV开关及刀闸K1，将变频装置隔离，切换刀闸K2至工频侧，在工频电源下起动电机运行。刀闸K1、K2之间具有闭锁和防止误操纵功能。

    4、节能收益

    变频改造后，该厂对变频装置的节能效果进行了试验。所得不同负荷下的节能如下表所示：

    该厂年#3机全运行时间以7300h计算。2004年、2005年均匀负荷为113.2MW、114.9MW，因此，根据该厂负荷曲线，可以假设#3机所带负荷时间为：20％的时间为125MW，55％的时间为113MW，20％的时间为100MW，5％的时间为90MW。以电价：0.5元/KWh计。由此可得全年送风机节能效果为：

    （400.9×0.2＋451×0.55＋511.5×0.2＋594.1×0.05）×7300×0.5＝168万元。

         1  引言

             （1） 系统概述
    大唐安阳电厂#9机组和#10机组装机容量都是300MW。每台机组采用两台吸风机，并由双速电机驱动，风机转速有高速和低速之分。目前主要采用进口风门挡板调节以控制风量。其缺点是截流损失大。系统振动大、噪声大、对环境造成恶劣的影响。同时调节阀门轻易磨损。吸风机在低速运行时不能满足满负荷的要求，必须切换到高速运行。
    （2） 运行状况
    正常运行中，两台吸风机低速运行，电流100～110A。机组最高负荷为270MW。在机组满负荷运行时有一台风机必须切到高速运行。现风机存在如下题目:
    一是风机在低速切高速运行时，假如高速绕组不能在瞬间启动，则保护动作，连跳同侧送风机及一次风机，存在事故隐患;
    二是吸风机高速运行不正常,钢结构屋顶风机，电机轴瓦温度较高，风机振动增大，不能保证正常运行，给机组 的安全运行带来隐患，设备维护用度高。

         2  设备简述

             风机型号:Y4-2×73-3№29F型双吸进离心式双速风机;
    容积流量:304.2（264.6）m3/s;
    出口全压:4530（3480）Pa;
    风机效率:85.5%;
    电机型号:YDKK1000-2-8/10型;
    额定电压:6000V;
    额定电流:265/151A;
    额定功率:2250/1150kW;
    额定转速:740/590r/min;
    数   量:共2台。

         3  改造方案

             （1） 每台吸风机加装一台高压变频器。变频器接电机的高速绕组。电机的低速绕组接低速断路器，用于变频器故障时的旁路运行。
    （2） 在变频器与电机之间增加一台隔离刀闸柜，并与低速断路器电气连锁。电机变频运行时采用高速，隔离刀闸闭合，低速断路器禁止合闸。电机旁路运行时，隔离刀闸断开，由低速断路器控制电机进行低速运行,如图1所示。

         4  变频器的系统结构

             （1） 由输进变压器，变频单元及控制系统三部分所组成。主电路拓扑结构采用多电平串联技术，每相采用6个单元串联，三相共18个单元;
    （2） 变压器采用H级尽缘的移相整流变压器，可靠性极高。H级尽缘可以承受180℃的高温，因此变压器体积比其他品牌小。由于整体容量2720kVA较大，因此实际采用两台变压器，一次端并联，二次端通过单元串联输出。变压器的厚度在所有品牌中最薄;
    （3） 每台变压器的副边有九个低压绕组，各低组间的耐压按高压设计。这九个绕组分别给三相的三个串联单元供电。因此两台变压器可以给三相的六个串联单元供电;
    （4） 变频器的主电路拓扑结构原理如图2所示;

         5  变频器抑制谐波的措施

             （1） 采用移相变压器，二次端所接各个单元产生的高次谐波电流相位上产生偏移，因此在变压器一次端互相抵消，将一次端到电网的电流谐波控制到最小。变频器输进电压和电流波形如图4所示;

         6  变频器的主要技术特点

             （1） 采用H级尽缘变压器，耐温等级进步到180℃，温升可以达到125K，减小了变压器的体积。
    （2） 在任何时候，只答应一个单元的IGBT导通或关断，任意两个单元不会同时导通或关断，而且将每个单元的载波频率降低为0.8kHz，但6个单元串联后的载波频率则为2.4kHz。线电压的载波波频率达到4.8kHz。由于载波频率降低，IGBT的开关损耗减小，整体效率得到进步。
    （3） 采用矢量控制，将电机电流分解为励磁电流Id和转矩电流Iq，并对这两种电流分别进行闭环控制。变频器对转速控制的精度非常好，不论负载如何变化，都可以保证电机转速恒定。
    不论是主电源电压还是控制电源电压，当瞬时停电发生时，只要停电时间不超过0.3s（300ms），变频器可以继续运行，不会停机或跳闸。
    在检测到电源电压失电后，欠压保护动作。变频器先将转矩电流Id降为零。同时维持励磁电流Iq不变。因此由于没有有功功率的输出，内部损耗又很小，电解电容内部的电压很少下降，基本可以维持与电机转速相对应的频率和电压不变。此时电机转速会稍有下降。
    当在0.3s内电源电压恢复后，变频器仍就输出与电机转速相对应的频率和电压，并会自动恢复转矩电流，并然后将电机加速到原来预定的转速上往。如图8所示。

         7  采用变频后的经济效益统计

             （1） 由于9#机与10#机完全一样，将9#炉引风机变频运行，与10#炉引风机工频运行进行对比，并记录9#炉与10#炉吸风机各自的用电量，发电量和厂用电率千分值。
    （2） 以下为9#炉吸风机与10#炉吸风机逐日的用电量记录数据，9#炉的用电量统计如表1所示。
10#炉用电量的统计如表2所示:

         8  结束语

             由以上统计数据的计算分析可以看出，采用变频运行后，仅仅节电每年带来的经济效益就已经相当可观。另外由于实现软启动，避免了电机启动时对电网和机械的冲击，电网电压更加稳定，同时电机和风机的使用寿命得到延长。假如考虑到节省系统维护费的用及系统运行可靠性的进步，综合经济效益更高。