(1.呼和浩特热电厂 发电部；2. 内蒙古能源发电投资有限公司 计划部，内 蒙古 呼和浩特 010000)
摘 要：文章对电力系统特殊性和变频调速优点进行了分 析，通过结合工作实践，认为电厂变频改造产生的节能降耗效果明显。
关键词：高压变频；电厂节能；电力生产
中图分类号：TM621 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2009)16—0097—01
改革开放以来，我 国工业总产值不断提高，但能耗比却居高不下，高能耗比已成为制约我国经济发展的重要因 素，为达到可持续发展，必须坚持科学发展观，大力发展高技术产品，利用变频调速技术节 电已被许多用户认可。
1 电力生产的特殊性
电力作为一种产品，与其他产品相比较具有它自身的特殊性。电力这种产品的生产与消费 是同时完成的，因此电力生产必须是连续的；电力生产的多少是根据用户的使用情况决定的 ，因此电力生产的负荷是变化的。电力产品的这种特点决定了电力生产系统中各种设备的配 置就需要根据最大生产能力来进行配置，而不能根据平均的电力需求配置系统。在电厂中， 电力生产的最大生产能力是根据主机(锅炉、汽机和发电机)的出力决定的，辅机(各种风机 、泵及其驱动电动机、电气控制调节系统等)的配置是根据主机的情况配置的，一般情况下 ，在设计过程中均考虑一定的余量，因此造成在实际的运行过程中，多数风机和泵的流量需 要调节。传统的流量调节方式是节流调节(挡板、阀门等)，存在反应慢、调节精度低、能 耗大等问题，而高压变频因其调节性能优良、节能效果好等因素，正逐渐被广泛应用在电厂 中风机、水泵等的流量调节中。
2 变频调速的优点
国家对三相异步电动机运行区域作如下规定：负载率70%~100%之间为经济运行区，负载率4 0%~70%之间为一般运行区，负载率40%~100%以下为非经济运行区，一般负载率保持在60%~10 0%之间较为理想。据统计，我国发电总量的60%~70%的电力消耗在电动机上，在电动机选型 设计工作中，大部分功率选型都有一定的余量，另外在生产过程中的设备许多时间都是负荷 不满或运行有峰谷时间，如果采用交流电动机恒速传动的方案运行，靠风门调节风机或靠阀 门调节泵类设备，使用效率较低，造成大量能源浪费。
变频调速运行是根据负载转速的变化要求，改变供电电流的频率，并配合电压的调节，以获 得合理的电机运行工况。在不同的转速情况下，均保持较高的运行效率，不仅降低了电能消 耗，同时能改善启动性能，保护电机及负载设备免受瞬时启动的冲击，延长其工作寿命， 提高电机及负载设备的工作精确度，实践证明，变频调速技术应用于风机、泵类设备控制， 取得了显著的节电效果。
3 电厂的高压变频
根据我国的电压等级标准，高压变频主要指3kV、6kV、10kV这几个电压等级的变频器，国内 电厂的厂用电电压一般为6kV、10kV，功率较大(一般指超过200kW)的电动机基本上都采用高 压电动机，这些电动机的能耗是电厂用电的主要部分，高压变频指的就是这些电动机的变频 调速。
4 变频节能在电力生产中的综合效果
根据流体力学原理，风机或泵类设备的输出流量与其转速成正比，输出压力与其转速的平 方成正比，其消耗的功率与其转速的三次方成正比。采用变频调速改变电动机的转速，从而 改变风机或泵的转速，以此来调节流量。在这种调节方式下，可以将节流调节的阀门或挡板 等开度调至最大，减小管道系统的阻力，节约因克服调节阻力而引起的能耗。同时，采用变 频调节后，管道系统的阻力能保持在使风机或泵工作的高效率点，减少因风机或泵的效率降 低而造成的能耗损失。
从节能的效果来看，对节流调节的变频改造，产生的节能效果并非仅仅是当前所改造的电 动机系统的节能效果，而是并行工作的多台电动机系统的节能效果。如果2台风机并联运行 ，1台运行风量不足，2台运行时则需要进行节流调节，往往是2台风机同时都进行风门调 节，对其中1台进行变频改造后，则2台风机都可以运行在风门全开的状态下，这样产生的 节能效果即为节流调节时2台风门的能耗。
电厂的节能，更重要的是体现在系统效率的提高。在没有进行变频调节时，电厂的循环水 泵一般采用多极电机,根据季节调整电机接线，改变电机的极对数来改变电动机转速从而调 节循环水流量，或者是根据季节调整并联运行的电动机和泵的运行台数来调节循环水流量， 这种调节操作简单，但调节精度低。采用变频调节时，如果根据循环水的实时出水温度调节 循环水流量，将凝汽器的过冷度调节在一个最优的范围内，提高锅炉运行的整体效率，这样 节能效果更加突出。要利用变频调节调节精度高，操作方便的特点，优化控制系统，提高系 统效率。
5 电力生产对高压变频的要求
由于电力生产的特殊性，电力生产对应用高压变频有很高的要求。首先要求高压变频具有 很高的可靠性，主要包含几方面的内容：①对电网电压波动的适应能 力，即能够在较大的电网电压波动范围内正常工作，这个范围一般是-20％～＋10％；②电 网重合闸后继续运行的能力，即在电网瞬时失电，恢复供电后变频器不能停止运行，要能够 记忆并快速恢复至失电前的运行状态；③具备冗余设计，即允许变频装置局部故障，不影响 其他部分的运行，能够在局部故障的状态下继续运行；④能够在线维护，即在变频装置连续 运行的情况下排除局部故障；⑤谐波小，这包括变频器对电网的影响即输入电流谐波和变频 器对电动机的影响即输出的电压、电流谐波。
其次要求高压变频使用方便:①尺寸较小，可靠墙安装，对安装场地的要求低；②高压电缆 安装方便，控制接口齐全，易于实现集散控制；③维护简单，使用寿命长。
在满足上述要求的前提下，还要求高压变频装置具有高的性能价格比。
6 电力生产中变频节能的各个环节及节能效果
电力生产的设备中可以进行变频改造的设备是很多的，例如1台200MW火力发电机组一般配 置引风机2台，单台功率1 800kW；送风机2台，单台功率630kW；锅炉给水泵2台，单台功率5 150kW；循环水泵2台，单台功率1 250kW；凝结水泵3台，单台功率250kW等。这些风机水泵 都需要根据运行的负荷情况进行流量调节，因此都有节能的空间，只是不同的情况下节能的 效果有差异而已。 一般来说，对节流调节方式进行变频改造，风机的节能效果比泵的节 能效果好，这主要是因为风机基本上是无静压系统，流量基本上和转速成比例，因此功率就 是和流量的三次方成比例这种关系；泵类系统静压较高，不适用流量和转速成比例的原则， 在低转速的情况下，流量为零，功率的计算应为流量乘以压力，而不能使用功率和流量的三 次方成比例的关系。
根据高压变频在国内的使用情况来看，进行凝结水泵高压变频改造的情况最多，这主要是 因为凝结水泵的运行可靠性要求较低，短时停止运行不会影响整个机组的正常运行，同时凝 结水泵一般为一开一备，即使变频故障需要停机维修也不会对机组运行造成大的影响。从节 能的角度讲，因为凝结水随机组负荷变化而变化较大，因此从节流调节改为变频调节，节能 效果比较明显，从实际使用的效果来看，节电率甚至可达50％。其次引风机的变频改造较多 ，节能效果也很明显，一般节电率为30％～50％。
7 结束语
我国能源紧张，单位GDP能耗高，电力生产和使用负荷变化较大，电厂中风机和水泵地节能 空间很大，采用高压变频调节取代传统地节流调节，节能降耗大有可为。