高压变频器在凝结水泵上的应用有哪些（高压变频器在凝结水泵上的应用研究）

1 简介

阳城国际发电有限公司是1996年10月10日投资成立的中外合作企业。公司建设、经营的阳城发电厂位于山西省晋城市阳城县北流镇。东距晋城市25公里，西距阳城县城10公里。羊城电厂一期工程安装6台35万千瓦亚临界燃煤发电机组。阳城电厂全部作为专厂、专线、专供发往江苏省。

2008年10月至2009年2月27日，我公司先后对电厂一期4#、1#、3#机组6台凝结水泵（6KV/1185KW）的调速系统进行了变频改造。电站采用我公司生产的高压变频器JD-BP37-1250F一拖二系列。通过调节变频器的工作频率，改变电机转速，从而调节水泵的流量和压力。三台变频器自投入运行以来，运行稳定，节能效果显着。

2凝结水泵运行工况

2.1 流程介绍

在汽轮机中完成做功的蒸汽在冷凝器中冷却凝结后，集中到热水井中。此时凝结水泵的作用就是将凝结水及时送至除氧器。保持凝结水泵连续稳定运行是维持电厂安全经济生产的重要方面。凝结水泵电机为6KV/1185KW电机。每台机组配备两台凝结水泵，一台运行，一台备用。工频运行时，通过改变凝结水泵出口阀门的开度来调节凝汽器内的水位。调节线性差，大量能量损失在阀门上。同时，由于阀门的频繁操作，导致阀门的可靠性降低，影响机组的稳定运行。使用高压变频器后，凝结水泵的出口阀门无需调整。通过调节变频器的输出频率，改变电机转速，从而调节出口流量和压力，以满足工况要求。

2.2 设备参数

3 高压变频器原理

3.1 系统结构

JD-BP37系列高压变频调速系统结构由移相变压器、功率单元和控制器组成。 6KV/1250KW系列高压变频器有24个功率单元，每8个功率单元串联组成一相。图1 显示了系统结构的示例。

3.2 功率单元电路

各动力单元的结构完全相同，可以互换。其主要电路结构如图所示，是一个基本的AC-DC-AC双向逆变电路。图中，逆变块IGBT和反并联二极管组成三相全桥模式整流，整流后对滤波电容充电，确定母线电压，通过对IGBT进行正弦波PWM控制实现双向逆变逆变桥。

3.3 输入侧结构

输入侧由移相变压器向各单元供电，各功率单元承担电机电流、1/8相电压、1/24输出功率。 24个单元中的每一个在变压器上都有自己独立的三相输入绕组。功率单元和变压器的次级绕组彼此绝缘。次级绕组采用延边三角形接法，实现复用，减少输入电流的谐波分量。

本机移相变压器的次级绕组分为三组，形成36脉冲整流方式；这种多级移相叠加整流方式可以大大改善网侧电流波形，使得负载下网侧功率因数接近1。输入电流谐波分量低。实测输入电流总谐波分量小于4%。

3.4 输出侧结构

输出侧，各单元的U、V输出端子串联，形成星形连接，为电机供电。通过重组各单元的PWM波形，可以获得梯形PWM波形。该波形正弦性好，dv/dt小，可以减少对电缆和电机的绝缘损坏。它可以使输出电缆很长，无需输出滤波器。电机无需降额，可直接用于旧设备改造。同时，大大降低了电机的谐波损耗，消除了由其引起的机械振动，减少了轴承和叶片上的机械应力。图3所示为逆变器输出的线电压梯形PWM波形。

3.5 控制器

控制器的核心由高速32位数字信号处理器(DSP)实现。精心设计的算法可以确保电机达到最佳的运行性能。人机界面提供友好的全中文WINDOWS监控和操作界面，还可以实现远程监控和网络控制。内置PLC控制器用于对柜内开关信号进行逻辑处理，以及与现场各种操作信号和状态信号的配合。可灵活与用户现场对接，满足用户的特殊需求，增强系统的灵活性。

控制器与功率单元之间采用多路光纤通信技术。低压部分与高压部分完全可靠隔离。系统具有极高的安全性和良好的抗电磁干扰性能。各功率单元的控制电源采用独立于高压系统的供电系统，方便调试、维护和现场培训，增强了系统的可靠性。

3.6 控制电源

控制器具有独立于高压电源的供电系统。不施加高压时，设备各点波形与施加高压时基本相似，给整机的可靠性、调试、培训带来极大的便利。

系统采用三次谐波补偿技术，提高电源电压利用率，并采用调制信号预失真技术，使电压利用率接近1。系统还采用先进的载波移相技术，其特点是叠加了本机输出的基波与谐波相互抵消。因此串联后的总输出波形畸变特别小，被测输出电流的总谐波分量小于2%。

4 改造计划

我公司根据现场工艺情况，与羊城国际发电有限公司相关技术人员详细讨论，采用了两台凝结水泵共用一台变频器的申请形式。主电路图如图4所示。正常运行时，高压隔离开关K11、K12闭合，断路器QF1闭合，隔离开关K13分闸，#1凝结水泵处于变频状态。手术；高压隔离开关K23闭合，断路器QF2分闸，高压隔离开关K21、K22断开，#2凝结水泵处于工频热备用状态。当变频运行的凝结水泵因变频器故障而跳闸时，另一台凝结水泵可以工频启动。

一拖二高压变频器包含两个高压刀闸柜。其中，M1电机刀闸柜内的工频操作选择隔离开关K11、K12和工频操作选择隔离开关K13具有电气和机械联锁； M2电机刀闸柜中频操作选择的隔离开关K21、K22和工频操作的隔离开关K23也具有电气、机械联锁； #11 刀门柜中选择中变频运行的隔离开关K11，#12 刀门柜中选择中变频运行的隔离开关K21 具有电气联锁，高压变频器只能同时驱动一台凝结水泵电机。为了保证系统的安全稳定，在DCS系统中也实现了同样的电气联锁。为了防止残余电荷损坏逆变器，DCS操作系统中还设计了逻辑锁，即只有在逆变器开机时才能关闭。只有断开隔离开关K12或K22后才能合闸断路器QF1（QF2）。两台凝结水泵采用一台变频器的应用形式，不仅可以充分利用变频器，还可以节省大量电厂投资成本。

我公司考虑到电站车间空间狭小，因此高压逆变柜采用“L”形设计，最大程度节省空间，为客户量身定制。

5 操作条件

根据实验结果计算，单台凝结水泵变频器1#、3#、4#全年节电约4,775,076KWh，节电率达46%。按上网电价0.30元/千瓦时计算，年经济效益1432522.8元，并且避免了对阀门的冲击和磨损，保证了水压恒定。

6 总结

高压变频装置节能效果明显。采用变频调速后，实现了电机的软启动，延长了电机的寿命，也减少了管道的振动和磨损。同时优化变频器应用方式，节省初期投资。经过综合考察和比较，羊城国际电厂选择了两台凝结水泵共用一台变频器的运行模式。在电力行业，许多高压大功率辅机设备的推广和采用高压变频调速技术，不仅可以取得可观的节能效果，也是发电厂节能降耗的有效途径。减少消耗。也得到国家产业政策的支持，代表了未来电力行业节能的方向。目前，越来越多的电力行业人士对此达成了广泛共识。

审稿人：李茜