(内蒙古能源发电投资有限公司，内蒙古 呼和浩特 010010)
摘 要：文章介绍了凝结水泵应用转子变频调速系统的技 术经济分析及应用情况。
关键词：转子变频调速；凝结水泵；节能；调速
中图分类号：TM921.54 文献标识码：A 文章编号： 1007—6921(2009)06—0089—02
风机和水泵在 国民 经济各部门中应用的数量众多，分布面极广，耗电量巨大。据有关部门的统计，全国风机、 水泵电动机装机总容量约35000MW，耗电量约占全国电力消耗总量的40％左右。目前，风机 和水泵运行中还有很大的节能潜力，其潜力挖掘的焦点是提高风机和水泵的运行效率。据估 计，提高风机和水泵系统运行效率的节能潜力可达（300～500）亿kW·h/年，相当于6～10 个装机容量为1000MW级的大型火力发电厂的年发电总量。
乌斯太热电厂位于内蒙古阿拉善盟经济开发区，风机和水泵是该厂最主要的耗电设备，加上 这些设备都是长期连续运行和常常处于低负荷及变负荷运行状态，其节能潜力巨大。发电厂 辅机电动机的经济运行，直接关系到厂用电率的高低。随着电力行业改革的不断深化，厂网 分家、竞价上网等政策的逐步实施，降低厂用电率，降低发电成本提高电价竞争力，已成为 各发电厂努力追求的经济目标。
乌斯太热电厂应用了多台转子变频调速系统，经过长时间的实践运行，产品可靠性及性能得 到检验，收到了显著的节能效果和经济效益。
1 转子变频调速系统的原理及技术特点
1.1 转子变频调速系统的原理
SAVER系列转子变频调速系统是在传统串级调速理论基础上，伴随着当代先进电力电子技术 、交 流调速技术、微机控制技术而发展起来的最新成果。其独有的以转子控制定子、以低压控制 高压、以部分转差功率控制全部功率的技术，使其在众多风机和水泵用高压大中功率电动机 的调速方案中独树一帜，具有其他调速方案不可替代的优越性。转子变频调速系统的结构框 图如下所示。
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SAVER系列转子变频调速系统是通过在转子回路串入等效电势，改变其大小来改变电机转速 ，并将转子转差功率回馈给电机电源的节能调速方法。内反馈绕组及固定逆变角的逆变器构 成固定的电势源吸收转差功率，IGBT斩波器由PWM信号控制，形成可变的转子回路等效电势 。
1.2 SAVER系列转子变频调速系统
该系统由高压开关柜、内反馈调速电机、转子变频调速装置 及远方控制系统组成。转子变频调速装置由起动柜和变频柜组成。
转子变频调速装置主要由以下几个部分组成：
1.2.1 起动柜内部说明。起动柜内部主要包括起动装置、整流器（ZP1-6）、控制、操作部分及显示。起动装置主要包括频敏变阻器（PBR）、真空接触器（KM1-3）。大型电动机，特别是绕线式 电动机，在电机起动时会对电网造成较大的冲击，产生一个较大的起动电流。为减少起动电 流，使电机平稳起动，在调速装置中，加设了自动切换的起动装置。在电机起动时， KM1闭 合， KM2打开，电机转子串入频敏变阻器PBR。频敏变阻器的电阻与流过的电流的频率成正 比关系，当电机起动时，电机转速为零，转子电流频率最高，为工频频率，此时频敏变阻器 阻值也较高，从而限制了起动电流。随着电机转速的增加，转子电流频率逐渐减少，频敏变 阻器阻值也逐〖CM(22〗渐减小。当电机转速达到设定值时，装置自动将KM2闭合，切除频敏变阻器， 电机进入全速工作状态或调速工作状态（根据触摸屏设定而定），完成起动过程。
1.2.2 整流器。整流单元为三相桥式整流，将转子电流转换为直流电流。
1.2.3 逆变器。逆变部分为三相全桥有源逆变器，装置工作于调速状态时，将经斩波控制后的转差功率逆变 至内反馈绕组或逆变变压器。逆变触发角为最小的固定值，克服了移相触发对触发脉冲和换 相要求严格、脉冲移动范围大、抗干扰能力差、易颠覆、功率因数低等缺点。
1.2.4 控制、操作部分及显示。主要包括触摸屏、普通按钮、显示仪表、可编程控制器、小型断路器、电源、钥匙开关及对 外接线端子排。起动柜有两种操作、显示部分，分别为触摸屏和普通按钮及显示表计部分。 两种操作相互独立。触摸屏可进行逻辑切换、升降速、系统设置等操作。内部 普通按钮可进行逻辑切换。显示仪表可显示一次电流、转子电压（直流），转子电流（直流 ），转速，反馈电压，反馈电流。可编程控制器用来进行自动控制。小型断路器分三相交流 和直流两部分，同时给电源供电。钥匙开关控制柜内所有控制电源，包括直流、交流电，在 运行过程中严禁断开。
1.2.5 变频柜内部说明。变频柜内主要包括斩波器、驱动板、及控制板组成。电路工作时，逆变器的逆变角恒处于最小βmin处不变，转子回路附加电势调节由斩波开关 来完成。斩波开关以恒频调宽方式工作，即工作频率一定，而开关导通时间可调。这样，通 过调节斩波开关导通时间与斩波周期的比率（即占空比或PWM调制脉宽），来改变串入转子 回路的等效电势的大小，从而改变转子电流，来达到调节电机转速的目的。
1.3 SAVER系列转子变频调速系统的主要特点
1.3.1 平滑无级调速性能：在调速范围内实现平滑无级调速。
1.3.2 调速效率高：由于调速控制装置仅控制电机的部分容量，所以其损耗更小，调速 效率更高，节电效果更好。
1.3.3 良好的起动性能：采用频敏变阻器起动方式，起动转矩大，起动电流小，起动迅 速，整个起动过程自动切换。
1.3.4 灵活方便的调速控制方式：可实现调速运行与全速运行的转换，开环运行与闭 环运行转换（或手动运行与自动运行的转换），就地控制与远方控制的转换。可方便实现与 DCS 系统或其他计算机网络连接。
1.3.5 充分的过载能力：电机的最大转矩倍数不低于国家标准所规定的1.8倍。
1.3.6 理想的静态精度：转子变频调速系统的静态精度≥99.8%，完全满足风机、水泵 类负载的要求。
1.3.7 理想的动态精度：采用转速与电流双闭环控制，既保证了转速的动态精度又能有 效抑制过载电流。
1.3.8 完善的保护措施：除常规的过压、过流等保护措施外，当系统故障时，系统的故 障检测装置能将电机转入用户可选择的全速运行或停车，同时提供文字或灯光报警。
1.3.9 主斩波回路采用可自关断的大型功率器件IGBT系统更为简单，可靠。
1.3.10 全部电力电子功率器件散热均采用热管散热与强制风冷相结合技术，散热效果 更好，系统更可靠。
1.3.11 电子线路采用微机控制和锁相环脉冲控制，自动化程度高、抗干扰能力强。
1.3.12 多重隔离和抗干扰设计，装置具有很强的抗干扰能力。
1.3.13 交直流双电源供电的高可靠工作电源设计。
1.4 SAVER系列转子变频调速系统的主要性能指标
电机额定电压： 3kV、6kV、10kV
电机额定功率： 200～5600kW
调速范围： 一般(50～98)%ne +100%ne
电机极数： 4～24极
额定频率： 50HZ±2%
平均调速效率： η＞98.9%
额定功率因数： ＞0.85
额定直流电流： 315～3000A
额定直流电压： 125～2500V
起动电流： 2.5～3倍的额定电流
谐波含量： ≤3%
过载能力： 1.8倍的额定负载
调速精度： ≥99.8%
2 应用情况
乌斯太热电厂2×300MW机组工程凝结水泵电机采用了转子变频调速系统，运行期间，乌斯太 热电厂对该系统进行跟踪监测，并对部分数据进行了重点测试。以下为乌斯太热电厂2×300 MW机组工程#1凝结水泵电机及#1凝结水泵的测试数据。
2.1.1#凝结水泵电机技术参数
电机型号