高压电机使用内反馈高频斩波调速装置节能应用探讨

高压电机使用内反馈高频斩波调速装置节能应用探讨

范钦勇贾燕

（河南省鹤壁市淇滨区金山工业区热电厂458000）

一、概述

随着发电企业单机容量的不断增加，高压电机功率也随之提高，高压电机能耗占到厂用电率的80%左右，因此如何降低高压电机能耗成为发电企业的重要任务，各种节能调速装置也随之而来，本文主要针对内反馈高频斩波调速装置的节能工作原理及节能效果进行探讨。

二、节能工作原理

1内馈电机高频斩波调速系统工作原理

1）设备组成：

内馈电机高频斩波调速系统由线绕式内馈调速电机及调速装置组成。内馈调速电机与普通线绕电机相比，除有定子绕组及转子绕组外，在定子槽内，增添了一个反馈绕组，取代串级调速装置中的外馈变压器。内馈电机高频斩波调速装置由转子整流器、高频斩波器、晶闸管相控逆变器及DSP控制器组成。

2）内反馈调速原理

与变频调速相比，内反馈调速系统接于电机转子回路，工作电压低，运行稳定可靠，且在低速下仍能保持较高的功率因数，效率较高；与传统调速方法相比，内反馈调速系统在调速时不用改变电机接线即可实现平稳调速，不需额外增加开关，改善开关运行工况，对高压电机具有重要意义；内反馈调速系统利用逆变回路将转子剩余能量反馈回电源系统，不消耗电能，效率高，节能效果显著。

3）主要性能：

4）内反馈装置的操作：

（1）启动电机的操作和过程

电机启动前，水电阻极板应该停在上限位（即屏幕上的0＃位），在内反馈装置触摸屏上看到合闸备好指示后，按下触摸屏红色“合闸按钮”，合闸继电器KA4发出5秒闭合信号，高压断路器实现合闸，待装置收到高压断路器合闸完毕信号后，绿色合闸已完毕指示灯点亮，电机转子串入水电阻启动。装置在收到高压断路器辅助触点2秒后，将KM4吸合（KM4吸合后，只有发生了停机命令才会释放）。电机启动过程中，水电阻极板自动下降，下降6秒后停顿4秒，然后再下降4秒后停顿4秒，再下降4秒再停顿4秒，再下降4秒再停顿4秒，其间水电阻极板由上限位（0＃位）下降，经过1＃位、2＃位、3＃位，再到下限位（4＃位），极板停止下降。水电阻启动柜发出极板下降到位信号，装置KM2吸合，KM1释放，水电阻极板自动上升到3#位。电机进入全速状态，（注意全速状态的逻辑信号是在KM2吸合6秒后建立的）电机启动完成。

（2）水电阻柜的运行使用：

水电阻柜的运行专为调速装置配套用于电机的启动，合闸QF1断路器后水电阻极板自动由当前位置移向上限位，为电机启动做好准备，成为调速装置合闸备好的必须条件。

电机启动后，水电阻极板会自动由上限位向下移动移动时经过1＃、2＃、3＃位时动4秒停4秒，以保证电机加速平稳。当极板到达下限位时发出短接转子命令，调速装置合闸交流接触器KM2，6秒后调速装置送出启动完毕即全速状态信号。

KM2吸合后，水电阻启动装置会收到调速装置发出的运行信号，（否则水电阻在极板到达下限位45秒后，会发出启动超时信号，造成停机。）水电阻极板会自动升到3#位。

当装置进入调速状态后，调节电机速度<900r/min时极板会自动升到2＃位。调节电机速度<820r/min时极板会自动升到1＃位。调节电机速度<740r/min时极板会自动升到上限位。

出现调速状态强制转全速故障时，装置先使KM1吸合，接着KM3释放，水电阻接入电机转子回路，电机重新回到启动模式，待水电阻极板降到下限位，发出短接转子命令，KM2吸合，KM1释放。接着极板再升到3＃位。

（3）注意事项

装置运行中需要使用维修旁路装置时，必须确定内反馈装置已处于全速状态或停机状态，否则禁止操作，调速状态可以通过转全速命令或停机命令满足。

退出运行投入维修位的方法：先合闸QS2（即操作手柄朝下的垂直位），然后分闸QS1（即操作手柄朝右的水平位），再分闸QS3（即操作手柄朝右的水平位）。最后将KK（限制内反馈装置合闸高压开关的钥匙开关）旋转在维修位，完毕。此后可以断开装置的控制电源，可以实现断电维修。维修完毕后必须恢复供电。

退出维修投入运行位的方法：确定装置供电正常、确定KM1、KM2、KM3已吸合完毕、触摸屏上故障信息清楚完毕、状态显示装置处于全速状态，允许按以下操作进行。先合闸QS3（即操作手柄朝下的垂直位），然后合闸QS1（即操作手柄朝下的垂直位），再分闸QS2（即操作手柄朝右的水平位）。最后将KK（限制内反馈装置合闸高压开关的钥匙开关）旋转在运行位，恢复完毕。

本控；手动转远控；手动的注意事项

在本控；手动运行时，观察电机实际转速，在远地操作装置或DCS操作屏上输入当前电机实际转速，等待十秒钟以上时间，转换内反馈装置本控/远控旋转开关置远控位。

远控；手动转本控；手动的注意事项

在远控；手动运行时，观察电机实际转速，在内反馈装置触摸屏上输入当前电机实际转速，等待十秒钟以上时间，转换内反馈装置本控/远控旋转开关置本控位。完毕。

三、运行工况实验情况

表1机组负荷在110MW情况下，A、B引风机运行原始数据如下

P1＝√3×6.3KV×130×0.78＝1106.44KW

P2＝√3×6.3KV×145×0.91＝1439.8KW

四、节能效果

1、机组在高负荷110MW运行情况下，两台引风机均在定速980转/分，消耗功率为2546.24KW；两台引风机均在调速740转/分，消耗功率为1118.6KW。两台引风机低速运行时，一小时少耗电1427.64KW，即速度均降低24%，但耗电量降低了56%。

若两台电机全年除停机检修、故障等因素以外，按照运行6000个小时计算，可节约856.56万千瓦时。

2、机组在低负荷80MW运行情况下，两台引风机均在定速985转/分，消耗功率为2372.5KW；两台引风机均在调速650转/分，消耗功率为750.64KW。两台引风机低速运行时，一小时少耗电1621.86KW，即速度均降低35%，但耗电量降低了63%。

若两台电机全年除停机检修、故障等因素以外，按照运行6000个小时计算，可节约973.12万千瓦时。

五、总结

1、风机在低速时，节能效果非常明显。

2、在机组低负荷时，节能效果更为明显。在定速时比较，可使两台引风机的功率损耗降低约20%；在调速时比较，可使两台引风机的功率损耗降低约33%；

3、如果适当调节挡板开度，节能效果也非常明显。在保证炉膛负压的前提下，引风机速度越低，风门挡板开度越大，节能效果越好。

4、机组在高负荷情况下，引风机出力较大，在挡板调节的配合下，引风机调速不可降的太低，节能将受到一定影响；机组在低负荷情况下，引风机出力无需太大，在挡板调节的配合下，速度可调到电机的最低转速500转，节能将达到最理想状态。

5、因此在低负荷80MW时，通过调节风门降速，还有更大的节能空间。