摘要：当前，耗能参数已成为衡量火力电厂经济性的重要指标，火电厂的节能减排研究已经成为重中之重。一方面，对于大型发电厂的设备，低压变频不能满足需求，所以要发展高压变频技术；另一方面，高压变频技术的稳定性强，运行过程中很少出现故障，且符合我国提倡的节能减排要求。因此，将对高压变频技术在火电厂的应用作出详细论述。
关键词：高压变频技术；火电厂；节能减排
概述
在火力发电过程中，用电率是对发电厂经济效益有重大影响的一个经济指标，降低发电厂发电用电率对降低发电成本有绝对的促进作用。在过去一段时间内，我国发电厂的用电率多数在 6%至 10%之间，近年来随着大功率机组的大量使用，发电厂用电率得到了有效的控制，（举例来说，300MW发电机组的用电率要远高于 600MW的发电机组），降低发电厂发电用电率一方面能够对电能紧张情况加以缓解，另一方面能够在一定程度上提升发电厂的经济效益。通常来说，在火电厂中火电机组的一些主要辅机设备（泵和风机等）在发电过程中会消耗大量的电能，因此要想降低厂用电率应该重点从降低泵和风机等耗能较大的辅机设备入手，高压变频技术再此背景下应运而生，具有巨大的可开发性和可利用性。
1研究背景及研究意义
1.1研究背景
目前，我国的发电方式以火力发电为主，火力发电厂锅炉生产依然以燃煤为主，将煤燃烧产生的化学能转化为蒸汽的热能，再将高温高压的蒸汽经过汽轮机转化为机械能，最后由发电机将动能转化为电能。在能量的转化过程中，能耗消耗较为严重，同时燃煤会产生更多的二氧化碳和二氧化硫等有害气体，最终引发温室效应和酸雨等一系列环境问题。我国的火力发电机组应用的变压调频技术出现于 20 世纪末，是通过改变电动机电源的频率来改变速度。这种技术符合市场发展的要求，被广泛认可。其优点是面对一些常规的能源（煤），在消耗时可以进行机组调节，并在机组变化的基础上完成设备泵和风机流量的调节。
1.2研究意义
随着现代工业的不断发展，能源短缺问题越来越严重。电力行业虽然推动了社会的发展，但其污染性大，一直以来都是我国节能减排的主要对象。如今大型火力发电厂的锅炉蒸发量高达 100 ～ 200 t/h，各种设备对电量的需求非常大。假设电厂发电 100 kW/h，其中约有 8 kW/h 左右的电会用于自身消耗，而风机运转消耗占据了总消耗比重的大部分。高压变频调速技术的应用，正是针对风机设备和泵类设备的变频改造问题，对于推动和促进我国相关高技术产业的发展具有非常重要的意义。该项技术的广泛应用不仅能够降低火电厂的生产投资成本，还可以增强其市场竞争力。节能减排目标的实现有助于企业树立良好的社会形象。这与我国目前倡导的创造资源节约型和环境友好型社会的目标相符，对于社会和经济发展具有积极意义。
2高压变频技术原理及其在火电厂节能中的应用现状
2.1技术原理
高压变频技术指的是通过改变机械转速的方式来降低机器磨损率，能够有效保护设备使用，同时改善了设备的消耗问题。高压变频通常用在一二次风机、给水泵及循环水泵等设备上。高压变频器装置主要由五部分组成，分别是移相变压器、水冷却系统、控制系统、功率单元及旁路柜等，可根据自身需求选择是否配置输出 LC 滤波器。装置的每一相可分为 3 个功率单元，九个功率单元串联在一起，构成了整体变频装置。此外，每个功率单元内的主电路结构都是相同的，电路呈现最基本的“交 - 直 - 交”逆变形式，主要包括桥式逆变电路、桥式整流电路以及直流滤波电容。在三相整流桥的作用下，移相变压器二次侧输出的三相交
流电被转化为直流电，随后将其输入逆变桥，电路便会发生逆变。
SPWM 可以有效控制开关器件的通 / 断状态，输入到逆变桥中的直流电可转化为交流电，且其电压和输出频率均可进行调整。输出 LC 滤波器主要用于输出电压，经过滤波操作将其转化为非常接近于正弦波的输出波形。此外，高频变压装置还具备旁路功能，其在检修期过程中可对旁路进行连接操作，并在电动机上连接 6 kV/50 Hz 的交流电源，接确保电动机的连续运行。因此，针对施加到高压电动机的电源，该装置可改变其频率和电压，不仅节约了电能，而且为电动机的调速运行提供了可靠保障 。
2.2应用条件
变频调速技术在实际应用中，常用的调节方式主要有直流调速和交流调速两种。随着技术的发展与完善，高压交流变频调速技术日益成熟，其应用范围不断扩大，在火电厂风机和泵类设备节能改造中发挥了重要作用。但该项技术的应用需要具备一定的条件。第一，交流电动机的能量传递要通过电机内部磁场的旋转来实现，但若是电机的气隙磁通量过大，此时的铁心过于饱和，便会产生较大的励磁电流，情况严重时可能会烧毁电机绕组；反之，若是电机的气隙磁通量过小，电机便会出现出力不足的问题。针对这一问题，火电厂必须在变频改造前加入仪器检测环节，保证电机气隙磁通量的稳定性。第二，异步电机的变频调速控制具有一定的特性，当电机的供电频率超过额定频率时，其电压并不会随之变化，此时开展提频工作，反而会缩小转矩，削弱电动机气隙的磁通量。当额定频率高于供电频率时，将其认定为恒转矩调速，此时电动机的气隙磁通量保持最大值；当额定频率低于电频率时，被称作是恒功率调速，此时的电压输出保持最大值。
2.3应用现状
对于火力发电厂，高压变频器的作用具体体现在两方面。（1）降低风机设备的耗能，减少阻力；（2）平衡水泵设备的功率，实现减荷目的。与以往的风机调节方式相比，应用高压变频调节，风机的节能降耗水平在 30% ～ 50%；而水泵应用高压变频调节，则可以实现 20% ～ 30% 的节能水平。但是电力生产受自身重要、特殊性质所影响，对高压变频技术要求十分高，在电力生产中使用高压变频技术面临着许多难点。（1）电力生产所涉及的电网电压波动对高压变频技术适应能力提出了高要求，要求其能够在 -20% ～ +10% 的电网电压波动范围内正常运行。（2）变频器虽然具备通用性能，但面对不同的组合设备，其仍然无法满足设备的特殊要求，导致部分产品在投入使用后始终无法达到预期效果。设备运行的安全性不高，对企业发展带来了直接或间接的威胁。据了解，部分企业通常会选择自行安装变频器，但由于安装操作不规范，未达到产品环境条件，设备在使用过程中很有可能会出现散热不佳、稳定性差及控制效果不明显等问题，使得设备的配合性和协调性降低。如果高压变频器出现障碍，则会导致整体电力生产系统无法正常运转，如何在高压变频器出现故障时展开更近保障系统稳定运行对策，是使用高压变频技术面临的难题。（3）高压电缆安装还不够便捷，控制接口繁多，难以进行集散操作。
3结论
高压变频技术日趋成熟，且生产技术水平不断提高，对于企业生产经营具有积极意义。现阶段，高压变频技术凭借其环保、调节性能好等优势，已被广泛使用到各类生产制造行业的高容量电压电机内。高压变频调速技术的实际应用，为火电厂泵与风机设备提供了科学的技术支撑，节能减排工作取得了良好成效。其中，高压变频器在电动机的泵和风机设备中的应用，更是发挥了显著的节能降耗效果。
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