两种高压变频器的应用比较

    自2003年以来徐塘发电有限责任公司先后对2台300MW机组所属4台一次风机和4台凝泵进行了电机变频技术改造。2003年5月公司首先采用北京利得华福公司生产的HARSVERT-A06/130高压变频器对5#机凝泵电机进行改造。在成功的改造5#机组凝泵电机后，公司又采用美国罗宾康变频器对2台一次风机进行了改造。通过一年多的运行实践，证明采用高压变频器能够大量的节约发电成本，给企业带来巨大的利润。由于两种规格的变频器分别应用在不同的设备上，因此精确的比较两种变频器的优劣是非常困难的事; 但是为了推广变频器在电厂辅机中的应用，有必要对两种变频器在我公司的应用进行综合比较，希望对其他电厂进行变频技术改造有所帮助。

2  变频器的应用形式比较

    根据凝泵与一次风机的运行特点和系统结构，我公司在凝泵和一次风机的变频应用形式上存在着较大的差异。2台机组凝泵都采用2泵公用一台变频器的应用形式，而一次风机都采用一机一变频器的应用形式（其一次电气接线图如图1、2所示）。

   图1  凝泵变频改造电气接线图

  图2  一次风机变频改造电气接线图

对于图1中凝泵的改造，在正常运行时K40、K410断路器合上QF1断路器断开，1#凝泵处于变频运行状态，断路器K420、QF2分开，凝泵联锁投入，2#凝泵处于工频联锁备用状态。当变频运行的凝泵因变频器故障跳闸时另一台凝泵会联锁工频启动。为了防止剩余电荷对变频器的损害在DCS操作系统中设计有逻辑闭锁，即只有在合上变频器输出侧断路器K410或K420后才能合上断路器K40。采用两机公用一台变频器的应用形式不仅能最大限度的利用变频器，而且可以大量节约电厂技改费用的投入;但是由于两台设备公用一台变频器因此对于设备的定期切换就显得较为繁琐。当变频泵跳闸时备用泵工频联锁启动后对凝结水管道的冲击较大。
对于图2中的一次风机的改造，在一次风机变频运行时，断路器QF合上，刀闸K421、K422合上，K423处于断开位置。当变频器故障时需人工手动切换成工频运行。为了防止误操作的发生刀闸K422和K423间装有机械闭锁装置，即在同一时间里刀闸K422和K423只能有一个处于合上状态。一机一变频器的应用形式是最基本的应用方式，相对于两机公用一变频器的应用形式其技术改造费用投入较高。

3  变频器的产品性能比较

    北京利德华福和美国罗宾康公司生产的变频器同属于高-高电压源型变频器。变频器输入采用多脉冲整流无需输入滤波器，其输出波形接近于完美的正弦波，对电网的谐波影响较小; 两种变频器同采用无速度传感器矢量控制方式能满足动态响应较高的负载; 都具有功率单元旁路的功能，能够旁路个别故障功率单元保证系统的无间断运行; 功率单元都采用模块化的设计构造，可以方便的更换故障功率单元且更换故障功率单元的时间短;额定负载下变频器的效率都在96% 以上。表1是北京利德华福公司变频器与美国罗宾康公司变频器的性能对照表。
表1  两种高压变频器性能对照表

相对于罗宾康变频器而言北京利德华福公司变频器有如下特点:
（1） 利德华福公司变频器的单元欠压能力较大。A06/130型变频器的单元最大欠压为-35%，而完美无谐波高压变频器31000159.00的单元最大欠压为-30%。较大的欠压能力对于电厂辅机的安全性极为有利;
（2） 利德华福公司变频器的过载能力较大。当变频器过载120%延时1min保护跳变频器，过载150%延时3s保护跳变频器，过载200%立即保护跳变频器;
（3） 利德华福公司变频器的操作界面更友好。A06/130型变频器采用全中文操作系统，且操作界面的设计更加符合中国人的操作习惯，便于运行人员操作;
（4） 北京利德华福公司变频器的产品报价相对于美国罗宾康公司变频器的价格要低很多。

4  经济性比较

    自2003年投入变频器运行以来，我公司的发电成本得到了大幅度的降低。特别是对凝泵电机的变频改造尤为成功，无论是在额定负荷还是在部分负荷其节电能力都是十分显著的。表2是凝泵和一次风机变频器改造前、后两年6月份各工况下，设备用电的电流对比表。
表2   6月份4#机组变频改造统计表

从表2的统计数据可以看出，利用变频器的节能效果是随着负荷的降低节能效果越明显，机组负荷在150MW时，凝泵变频运行比工频运行节电77.6%，2台一次风机共节电63.6%; 额定负荷时，凝泵变频运行比工频运行节电33.5%，2台一次风机共节电20.4%。
我公司机组平均负荷率一般为70%～80%左右，现以机组年平均负荷210MW，机组年平均运行7000h计算，凝泵变频改造全年可节约电量:

以0.3元/kW·h计算，一台凝泵变频运行一年可为公司节约发电成本约93.7万元，两台一次风机运行一年共可节约发电成本77.9万元。

5  可靠性比较

    我公司在2003年5月份对5#机组的一次风机和凝泵进行变频改造，继5#机组改造取得成功后于2004年1月份利用机组检修的机会对4#机组的一次风机和凝泵进行了同样的技术改造。
高压变频器运行的可靠性统计表如表3所示。
表3  徐塘电厂变频器运行可靠性统计表

注:·统计时间从变频器初次投运时间计算至2004年10月31日。
 l可靠性统计不与机组可靠性统计同步进行，只是统计变频器可靠性。
由变频器投入运行以来的可靠性统计数据显示，6台高压变频器共发生非计划停运8次，其中5#机组凝泵变频器发生非停3次，41#一次风机变频器发生非停3 次，42#、52#一次风机变频器故障发生非停各1次。可靠性统计显示所有变频器的可用系数都在90%以上，4#机组凝泵变频器和51#一次风机变频器的可用系数最高为100%，4#机组41#变频器的可用系数最低为90.3%; 51#一次风机变频器连续运行时间最长为9150.3h，4#机组凝泵变频器的连续运行时间为6381.5h。由于4#机组在10月初进行了为期11天的中修，因此4#机组变频器的运行系数普遍低于5#机组。
变频器应用的可靠性是制约变频器在电厂大力推广的瓶颈之一。随着高压变频器技术的不断提高和完善，变频器产品可靠性也在不断的提高。从我公司应用变频器的可靠性统计数据来看，其可靠程度已达到或接近电厂实际运行的标准。

6  结束语

    从我公司变频器的应用情况来看，无论是利德华福变频器还是罗宾康变频器在我公司的应用都是十分成功的。相比较而言在我公司变频器技改中，北京利德华福公司高压变频器的应用不仅在经济性方面优于罗宾康变频器，其总体表现出的运行可靠性也比罗宾康变频器略微出色一些。而且北京利德华福公司较低的产品价格和出色的售后服务，同样是吸引应用电厂的重要因素之一。
利用变频节能技术在国外火电企业中是十分普遍的节能措施。随着高压变频器技术的不断发展和完善，以及高压变频器产品价格的不断降低，电厂辅机的节能降耗正逐渐步入变频器应用时代。

参考文献
[1] Perfect Harmony Series Adjustable Speed AC Motor Drive （air cooled ） Instruction Manual
[2] 利德华福变频器说明书