1、机组负载概况
河北省西柏坡第二发电有限责任公司隶属于西柏坡发电厂，坐落于河北省红色革命根据地――平山县，目前投运机组达240万千瓦的发电规模，为河北南网最大电厂之一。作为“全国质量效益型先进企业”，国家电力公司“一流火力发电企业”和“双文明单位”一贯重视节能降耗工作，2005年本厂对2X300MW机组的一台循环水泵采用国内某高压变频器厂家产品进行了变频调速节能改造的试用，取得了一定的节电经济效益。但由于高压变频器电力电子设备对工作温度的限制要求，该设备对环境的灰尘、温度影响过于敏感，特别在气温较高的夏季在设备运行过程中多次出现过温保护停机现象，基本在夏季处于变频设备退出运行、工频旁路运行的工作状态。
2007年本厂对三期2×600MW机组（#5机、#6机）的凝结泵进行变频改造，凝泵电机采用湘潭电机厂产品，额定功率为2300KW。经过对国产高压变频器产品的设计方案比较及实际现场考察和竞标，广州智光电气股份有限公司的Zinvert系列智能高压变频调速系统以其相对较宽的温度适应范围，较强的环境适应能力，成为此次凝泵高压变频调速节能改造项目的中标设备，设备型号ZINVERT-A8H2800/06Y。
根据现场安装条件，设备安装于机组零米层的凝结水泵附近空位，开放空间，系统的散热采用辅助风机加强对流的外循环散热冷却。高压变频器采用进出线电缆上进、上出，在双方工程技术人员的努力配合下，经过一周时间的安装和调试，设备现场一次性投运成功。
2、凝结水泵高压变频的散热方式
目前高压变频器已经成为电厂凝结水泵的标准配套设备，高压变频器在凝结水泵的应用案例已经是层出不穷，甚至对于1000MW机组凝结水泵的高压变频器已成为新建火电机组的标准配置。结合ZINVERT系列高压变频器对环境的高鲁棒性特点，相较众多电厂凝泵高压变频器应用案例，本厂的高压变频器的散热方式采用了投资和运行成本相对比较低的安装方式。
2.1高压变频器散热方式简介
高压变频器使用了移相隔离变压器及大功率高频开关元件，其发热量较大，一般的系统效率约96～98%，就是说高压变频器有2～4%的功率以发热形式消耗。这些热量必须散掉以保证设备本身的电力电子器件的工作温度，常见的高压变频器本身设备内部的散热分为风冷与水冷，目前电厂应用的国产高压变频器一般均采用风冷。在一定结构设计条件下，空气温度、密度（如海拔的影响）、进风量（风速）决定设备的工作散热情况;而在以上环境条件下功率部件的结构设计决定系统的允许工作温度。结构设计设计和运行环境的温度影响系统运行的稳定性及功率元件的使用寿命、设备的工作稳定性。ZINVERT系列高压变频器的单元设计散热器采用了“宽而短的风道”，电力电子器件在散热器的布局近似“一字排开”、每个器件均具有相对独立散热面积与热交换条件，使得功率单元的额定工况下的温升均控制在20K左右，从而使设备对环境气温的适应性提高，提高了系统的鲁棒性与运行可靠性。
高压变频器内部的热损耗散出后的系统散热的具体方式多种多样，但从设备散热是否需要制冷设备、环境是否密闭分两种：无制冷和热交换设备的外循环方式，另外就是加装空调或水空热交换装置的内循环方式。这两种散热方式分别适用于不同的运行环境：
（1）加装风道或排风机外循环方式，主要针对于现场环境相对清洁，空气中灰尘较少、污秽和腐蚀气体含量在设备工作允许范围内，年环境温度满足设备运行温度要求的现场。采用风道散热设计达的散热方式又可分为风道直排方式、房间隔层直排方式、风道加排风机方式、隔层加排风板方式、导风板加排风机等多种方式。这些方式需注意的事项：在内部热风排出后的新风补充须有足够大的进风口，防止室内形成负压，空气密度降低产生高海拔效应，人为的降低设备系统容量。设备运行维护需注意对设备柜体进风滤网的定时或根据环境条件做好更换和清洁。
（2）增加制冷和换热器，利用冷却介质与把高压变频器设备风冷散热后加热空气进行热量交换，变频安装室内的空气并不更换而将热量带出变频室，这类散热方式包括了空调制冷散热方式和水（制冷水或循环水）空热交换冷散热方式。此方式主要针对设备安装现场的外部环境灰尘大，或含导电粉尘、较大腐蚀性气体等工程项目，此散热方式需注意外部设计制冷或热交换器设备的冷却容量、介质的密封、设备安装室的隔热和密封等问题。
因此，因此高压变频器对安装环境的温度、粉尘、湿度等都有较高的要求。
2.2 凝结水泵的高压变频器散热方式介绍
本厂的#5、#6机组的凝结水泵改造工程的高压变频器安装在零米层的凝结水泵旁，环境温度较高、环境湿度较大，但现场粉尘较少。本着设备安全运行与成本控制兼顾的原则，本厂工程技术人员与设备协商并进行现场调研论证后，对这两台2300kW/6kV凝泵电机的ZINVERT高压变频器采用敞开式安装、采用外循环式强迫风冷散热方式。
设计人员依据系统本身性能条件，采用开放式进风，但设备安装有较多的管道、遮挡物，无法安装风道，且出风临墙，为避免系统吹出的热风再次进入系统再循环，系统排风口与墙体间有障碍物，现场不能安装风道或隔层，现场采用导风板加排风机方式散热。导风板的角度与系统离墙的距离有关，排风机的安装高度与系统离墙距离及导风板的角度有关，散热方式示意图如下图2：
图2：导风板散热方式示意图
本厂#5、#6机组的凝结水泵改造工程用ZINVERT高压变频器采用以上散热方式，可节约大量的改造成本和运行成本，与密闭安装空调散热改造方式的对比如下：
（1）敞开安装导风板冷却方式不需要盖房，在不露天的场地制作基础就可进行安装。因此敞开式安装导风板冷却方式比密闭安装空调冷却方式，其土建成本低得多。
（2）导风板散热方式仅采用一块钢板、一台轴流风机，较空调散热方式的设备投资小得多。
（3）导风板散热方式外部散热系统导致系统故障的概率为零（由于高压变频器的耐环境温度特性浩，实际证明即使轴流风机故障后高压变频器设备也能够正常运行），而采用密闭变频小室采用空调散热方式的话随着使用年限的增加，空调故障造成设备散热故障的概率大幅提高（这也是一般采用空调散热的话一般需要设计备用空调的原因）。
（4）导风板散热方式运行费用（电费）极低，以内循环空调散热方式对2300kW系统散热制冷所需要的至少30匹空调的制冷耗电功率约20kW、轴流风机功率约5kW，而年耗电多11万kWh以上。
（5）导风板散热方式基本不需要维护，而空调散热方式随着使用年限增加，其维护费用也大量增加。
（6）导风板散热方式使用寿命可达15年以上，而空调的使用寿命一般为6年左右。
从以上几个方面的比较分析，本厂选用散热设计独特、对环境适应鲁棒性强的ZINVERT系列高压变频器，并采用导风板外循环散热的方式做到了节约设备投资与运行维护投资双重效果。由于ZINVERT高压变频器设备温升低、散热设计优良，采用该散热方式的#5、#6机组凝泵的高压变频器经历了夏季高温考验、设备运行稳定，未出现过由于设备高温导致的警告或保护停机的现象。
3、凝结水泵高压变频器节电效果
本长的#5、#6机组凝泵高压变频改造分两期进行，分别利用机组小修期间进行安装调试，均在小修结束一次性投运成功，设备自投运以来安全稳定运行，节能效果显著，生计部的改造前后的统计数据如下：
#5、#6机组600MW机组凝结水泵高压变频调速改造节能效果
注：工频/变频运行电流均为6kV开关柜进线的电流，母线电压6.3kV左右。
由于机组调峰关系，机组的负荷时有变化，由记录数据看，机组负荷越低，输入电流降得越多，凝结水泵电机的从电网输入的功率越低，节电效果越明显，根据本厂2007年的负荷情况，凝结水泵变频改造综合节电率可达28%以上。
4、电厂辅机高压变频器设备选型环境适应的高鲁棒性要求
目前由于元件耐压、技术成熟等方面的实际情况，目前国内高压变频主回路拓扑一般采用单元级联式，但是各家具有自主研发能力的厂家的产品在控制技术、散热技术等方面又有不同技术，正是由于这些专业化厂家的推动，高压变频技术日趋成熟，特别是一些针对性的技术，大大提高了变频系统的稳定、可靠性。对于类似凝结水泵这类电厂锅炉重要辅机采用高压变频器，除电气方面的因素考虑外，建议在进行设备选型时需特别关注产品的技术性能、设备运行稳定性与可靠性，特别是设备对恶劣环境的适应能力。
高压变频调速系统使用了移相隔离变压器及大功率高频开关元件，其发热量较大，对安装现场的散热要求较高;同时高压变频调速系统也是由大量的电子器件组成的复杂的电子系统，这些电子器件稳定运行除了对运行现场的温度要求较严格外，对运行现场的粉尘、电磁干扰、湿度等指标的要求也较高。若设备结构设计不合理，当环境温度较高时系统就可能因过温保护停机，减少了设备利用率，因此采用合理的结构设计、降低对环境的要求可提高设备改造的投资。智光电气的ZINVERT系列高压变频器可适应南方高温、潮湿等环境，充分考虑了防尘与冷却问题，甚至可采用室外一体化箱式安装方式，散热设计优势显著。特别是进行机组辅机高压变频器节能调速改造时，对于现场清洁、粉尘少的情况，完全可采用简单可靠的散热方式，采用环境适应的鲁棒性的设备，不仅起到预期的改造节能效果，同时可大量节约设备投资，同时可降低设备的运行和维护费用。
经过西柏坡电厂前后两期变频改造设备选型与运行情况比较，建议在选用高压变频调速系统进行节能改造时的选型除电气方面的因素考虑外，更加关注产品的技术性能、设备运行稳定性与可靠性，特别是设备对恶劣环境的适应能力。
参考资料
ZINVERT系列高压变频调速系统培训教材，2007，广州智光电机有限公司