高壓變頻器在綏化中盟熱電廠熱網循環系統中的應用

功率單元是一種H橋式變換器，由輸入切分變壓器的二次繞組供電。經整流、濾波后，由來自主控制器的光信號，經光/電轉換，在控制信號處理電路中產生IGBT的驅動信號或故障時的旁通信號，經過相應的驅動電路后，以PWM方法控制4 個IGBT，輸出可變頻、變壓的交流電。多臺功率單元串聯疊加后可輸出50 Hz、線電壓10 kV 的三相交流電，以驅動交流電動機。功率單元中的狀態信息將被收集到應答信號電路中進行處理，集中后經電/光轉換器變換，以光信號向主控制器發送。當有故障信息時，主控制器將發出控制信號，干預功率單元的運行，如封鎖、旁通等。

2 系統主回路方案

中盟熱電廠熱網循環泵采用變頻器為一拖一控制方案。變頻器接于電壓為10 kV的主動力電源系統，用于電動機的變頻調速。為了增加運行安全性，變頻器另加一套旁路系統，設計的主回路結構方案如圖5所示。

此設計是采用手動隔離刀閘式旁路系統，原理是采用3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3。要求QS2和QS3閉合時QS1不能閉合，在機械上互鎖。變頻運行時，QS2和QS3閉合，QS1斷開;工頻運行時，QS1閉合，QS2和QS3斷開。為了實現變頻器故障保護，變頻器對用戶現場高壓斷路器QF進行連鎖，一旦變頻器出現故障，變頻器發出跳閘信號，跳開斷路器QF。電機工頻運行時，變頻器允許QF 合閘，撤消對QF 的跳閘信號，使電機能正常通過QF合閘工頻啟動。

3 應用高壓變頻器帶來的節能效應

根據電機的參數以及現場工況和運行的經驗，最終確定熱網循環水泵的電機配套變頻器選用型號

為Power Smart10000-A/096，變頻器額定電流為96 A，同電機額定容量匹配，完全滿足現場負載運行的要求。

熱網循環泵工頻運行時，電機電流約為75 A左右;變頻運行時，頻率在40 Hz時的電流約為60 A。

綏化中盟熱電廠熱網循環水泵3 號機組，電機參數如表1所列，水泵參數如表2所列。哈爾濱九洲公司高壓變頻調速裝置額定電壓為10 kV，額定功率1 600 kW。在相同的運行時間內，工頻運行時，有功電耗72 000 kW·h，無功電耗21 921 kvar·h，總出水量313 632 m3，功率因數0.875，平均單耗在229.5，運行成本較高。在變頻調速正常運行后，有功電耗33590kW·h，無功電耗9 321 kvar·h，總出水量235 224 m3，功率因數0.96，平均單耗降至142.8。節電率在35%左右，節能降耗效果非常顯著。

熱網循環水泵節電費用，按全年運行3 600 h(5個月)的日負荷分布統計，使用變頻調速熱網循環水泵，與通過調節出水口閥門相比較，經計算，全年可以節電1 020 500 kW·h。按發電成本電價0.20 元/kW·h計算，1 020 500 kW·h 伊0.20元/kW·h=204 100元。

4 高壓變頻器增加GPRS功能

九洲公司的Power SmartTM系列高壓變頻器增加了GPRS 功能。此項功能是九洲公司Power SmartTM系列高壓變頻器所特有的功能。GPRS工作流程如圖6所示。

GPRS 是(Gerneral Packet Radio Service)的英文縮寫，中文譯為通用無線分組業務，MA8-9ib是使用在機器對機器(Machine-to-Machine)應用的完整無線解決方案，它是利用“分封交換”(Packet-Switched)的概念所發展出的一套無線傳輸方式。所謂的分封交換就是將Date 分裝成許多獨立的封包，再將這些封包一個一個傳送出去，形式上有點像寄包裹，采用分封交換的好處是只有在有資料需要傳送時才會占用頻寬，而且可以以傳輸的資料量計價。在硬件上MA8-9ib 提供了工業標準的RS-232/RS-485 接口，可以直接與觸摸屏通過串口連接。并配合即插即用方式，讓變頻器透過TCP/IP方式經由GPRS網絡及Internet 與公司的監測系統連結。

由于GPRS 使用了“分組”的技術，所以免受斷線的影響。此外，相對于GSM的9.6 kb/s的訪問速度而言，GPRS擁有171.2 kb/s的訪問速度;在連接建立時間方面，GPRS只需要極短的時間就可以訪問到相關請求;GPRS對于網絡資源的利用率相對較高。

GPRS功能強大、用途廣泛，提供安全、透明的傳輸信道。變頻器增加GPRS功能可經由GPRS網絡與遠程變頻器進行數據傳輸，有效地使公司和用戶方面進行雙向溝通，以便使變頻器更加長期有效地運行。

5 結語

綏化市中盟熱電廠對熱網循環的電機進行變頻調速改造后，有以下的優越性。

1)節能效果非常顯著按全年5 個月供暖時間算，每年可節約運行成本20萬元。

2)減少了對電網的沖擊工頻起動時，啟動電流達到額定電流的6~7 倍，甚至更高，這對接于該母線上的負荷都會造成沖擊。采用變頻器調節后，系統實現軟啟動，電機啟動電流很小，啟動時間相應延長，對電網的沖擊很小，同時減輕了起動機械轉矩對電機的機械損傷，從而有效地延長了電機的使用壽命。

3)工作強度降低由于變頻器采用觸摸屏操作，使操作界面變得人性化，變頻器與運轉設備之間實現聯鎖控制，以及相應的保護及故障報警，操作工作由手動轉變為監控，大大降低了勞動強度，提高了生產效率，為優化運營提供了可靠保證。

4)維護量減少采用變頻調速后，可以避免因通過調節閥門控制使泵過多偏離額定工作區而引起的振動。通常情況下，變頻調速系統的應用主要是為了降低泵的轉速，由于啟動緩慢及轉速的降低，相應地延長了許多零部件，特別是密封件以及軸承的壽命。

5)成本減少使用GPRS進行遠程維護及診斷，減少了現場維護成本。