1 引言 隨著國家經濟建設的飛速發展，能源問題越來越受到大家的重視。尤其是電能，近幾年在我國某些地方出現了“電荒”，嚴重的束縛了我國經濟建設的步伐。 國電諫壁發電廠在江蘇省鎮江市東郊的諫壁鎮上，座落于長江南岸，運河之濱，地理位置優越，交通便利，水源豐富。它是我國自行設計、自行按裝、自行完善的高溫高壓凝器式火力發電廠，目前擁有十臺機組，裝機容量已達170萬多千瓦。國電諫壁發電廠位于華東電網的中心位置，它發的電通過十三條220千伏，二條110千伏的輸電線路向華東電網送電；是連接華東三省一市和江蘇蘇南、蘇北兩片的重要樞紐電站，國家特大型企業。 近十多年來，國電諫壁發電廠努力適應電力體制改革，深化內部改革，加強管理，加快科教興廠的步伐，加大技術改造力度，堅定不移地走可持續發展的道路，在電廠各個方面都做出了大膽的改革和嘗試，尤其在電廠的節能改造方面大家更是非常重視。 由于國電諫壁發電廠所處的重要地位，我們對節能改造項目一直采取審慎的態度。我們電廠在很多低壓負載上采用了大量技術成熟的低壓變頻調速裝置，不僅節省了電能，而且改善了工藝水平更加適應了電廠現代化生產的需要。但能耗損失更大的高壓電機卻始終沒有找到合適的調速裝置，一直是我們電廠的一塊心病。高壓變頻技術的出現，讓我們找到了希望?？墒窃缧┠?，優質的高壓變頻調速系統都是進口設備，價格昂貴，出現問題維修也不及時；而國內生產的高壓變頻調速系統雖然價格便宜，可技術不成熟，故障率高，讓我們非常為難。近兩年國內高壓變頻調速系統技術逐漸的成熟，更加適應國內電廠的工況，使我們堅定了信心。 我廠的技術人員經過多方面考慮后在廠領導的支持下，決定對四期工程的#14循泵進行變頻器技術改造。由于是技術改造項目，電機是七十年代的老電機，電廠沒有特別合適的空間來專門安放變頻裝置，泵房內空間狹小。我們要求變頻器能與DCS連接，而泵房距離DCS控制室距離超過了700m；又由于四期循泵房就在運河旁邊，夏天泵房內的溫度達到45℃；由于長江碼頭上每天都要卸煤，老廠除塵器效果較差，空氣中的粉塵比較大。在考察中，我們看到一些廠家的變頻器不能靠墻安裝，占用很大的空間；有的變頻器需要加蓋房間，來適應空氣污染問題；更有的還需要加裝空調，來適應高溫。有些變頻器雖然體積較小，可是諧波含量較高，du/dt值較高。這些變頻器均不適應我們電廠的實際情況。 2 選型 經過多方的比較我們選擇了由北京新電創拓科技有限公司生產的Diamond—HV高壓變頻調速系統。 北京新電創拓科技有限公司生產的高壓變頻調速系統是德國技術，擁有自主的知識產權。其采用的是高－高，單元級聯方式高壓變頻調速系統。 Diamond—HV高壓變頻器采用的是HV－IGBT，在同樣封裝體積時，與普通的IGBT相比具有以下特點： 其電流密度增加了50％，同樣額定電流下，其體積更小、功率密度更高。 HV－IGBT技術，是在原來NPT技術基礎上發展起來的最新一代—場終止（Field-stop）技術，所謂溝槽柵NPT，它能更好地協調IGBT的穩定性、開關損耗和導通損耗之間的關系，既具有平板珊的穩定性同時也具有溝槽珊的低飽和壓降（Vcesat）的特點;穩定性加強了，模塊工作起來就更可靠，故障率大大下降;而飽和壓降的降低更使模塊的動態損耗得以減少，發熱量更少，從而使模塊的壽命更長，系統的保護回路也得以簡化;而最大獲益的是，IGBT晶片所能承受的最高結溫為175℃，比原來NPT晶片超出25℃，這是一種技術的新突破，它使得IGBT模塊在過熱保護設計中更加容易，裕量更大，運行更加安全可靠。 并且該IGBT的驅動是由德國公司，針對HV—IGBT產品的用途、特點、環境，研發出的驅動電路，抗干擾性強，耐高溫，穩定性高。 Diamond－HV變頻調速系統采用了級聯方式，區別與其他型式的變頻系統。每個功率模塊由中央處理器集中控制，可以有效合理的利用每一個模塊，在任何時間每一個模塊都出于相同的狀態。目前，在高電壓（3～10kV）變頻調速控制技術中，使用最多的和應用效果最好的是多重化脈寬調制技術，簡單的堆波方法是將各單元的脈寬調制波統一調制，然后按60/n（n單元個數）疊加，這是一種粗調方法，消除諧波只能靠單元的增多來彌補算法的不足。Diamond-HV把控制的方法伸向了每一個IGBT，使得每一個調制最小單元（橋臂IGBT分別由中央處理器控制）都在為彌補調制的缺陷而工作，因此，Diamond-HV雖然每相單元級數少，但輸出諧波仍小于相同電壓等級的堆波技術產品。 Diamond－HV變頻器體積小，為我廠6kV，1000kW電機匹配的變頻器只有4800×2200×1240mm。Diamond—HV高壓變頻器對現場的惡劣環境適應性強，可以靠墻安裝。而且該變頻設備的每一個功率單元都可靠接地，可以保障調試和檢修人員的安全。 因此Diamond－HV變頻器非常適合我廠的需要。 3 具體應用 3.1調速： Diamond－HV高壓變頻調速系統可以從0到55Hz無級調速，調節精度0.01Hz。Diamond－HV高壓變頻調速系統還可以實現超頻運行，當一些特定的工況下，短時間內，只開一臺泵，無法滿足現場需要；開兩臺泵，又大大超出需要范圍，此時只需使電機轉速稍稍超出一點，即可滿足現場的需要，非常的簡便，而且經過具體檢測，對電機及負載沒有任何負面影響。 3.2PID調節 由壓力傳感器反饋的水壓信號（4－20mA）直接送入變頻器的A/D口，設點給定壓力值，PID參數值，并通過變頻器內部計算公式確定變頻器的輸出轉速，以滿足恒壓供水的需要。 3.3故障保護 當控制電源掉電后，變頻器報警。變頻調速控制系統電源采取兩路，一路來自6KV母線，一路來自現場控制電源。兩路低壓動力電源互為備用，正常時一路運行，另一路備用，從而確保低壓動力電源的穩定可靠性。當變頻器輸入或輸出電流為電機額定電流的120%，每10分鐘允許1分鐘（可實現反時限特性），超過則啟動保護。當變頻器輸入或輸出電流為電機額定電流的150%，延時保護（0.05～3s）。＞200%立即保護（＜10us＝，變頻器檢測每個功率模塊的直流母線電壓，如果超過額定電壓的115%，則變頻器保護；此保護實際上包括了對電網電壓正向波動的保護。變頻器檢測每個功率模塊的直流母線電壓，如果低于設定的數值，則變頻器保護。此保護實際上包括了對電網電壓負向波動的保護，并可兼做功率單元斷相和過流保護。在變頻調速系統柜體內設置溫度檢測，當環境溫度超過預先設置的值時，發報警信號；另外，在主要的發熱元件，即整流變壓器和電力電子功率器件上放置溫度檢測，一旦超過極限溫度（變壓器130℃、功率器件85℃），則保護。缺相保護設置在每個功率模塊上。當變頻器輸入側缺相或功率模塊電力電子模塊損壞時，會發出報警信號并保護。當控制器與功率模塊之間的連接光纖出現故障時，會發出報警信號并保護。當變頻器風機出現故障時，提供報警。變頻器自動控制電機臨界轉差率和頻率突變，設置最低轉速限制，如果出現失速時強制變頻器輸出的的頻率。變頻器自動控制電機臨界轉差率和頻率突變，設置最高轉速限制，如果出現超頻時強制變頻器輸出的頻率。 以上故障，均在中文用戶界面上和裝置面板指示燈指定故障確切位置，對于嚴重故障，同時聯跳高壓開關，便于用戶采取應對措施。 當動力電源電壓大幅度下降或供電中斷后，工作備用電源切換過程中的低壓（或失電過程）等情況屬于系統的可恢復性故障，變頻器能正確區別此類故障，即變頻器封鎖，但不聯跳高壓主斷路器，一旦高壓電源恢復后，能迅速啟動，使轉矩恢復至失電前工況。 4 變頻改造后的效果 4.1節能效果 使用了Diamond－HV變頻器后，經變頻調節的電機，電流由原來的122A降到最低時的98A，節能效果明顯。由于供水系統是母管制，所以電機的轉速不能降得太低。 4.2工藝效果 由于采用變頻調速系統，不僅取得了節能需要，還大大改善了工藝水平?？梢云交瑔印⑼Ｖ关撦d，降低了大電流對電機和水泵的沖擊。減少了設備的磨損，損壞率大大降低，噪音也大大降低。機組在低于額定轉速和額定電流下工作，軸溫大幅度下降。水泵系統采用閉環控制，使輸水管壓更加趨于平穩，過道閥及其他關鍵受壓均勻。調節速度更加靈敏，調節精度更高。變頻器各種保護功能，電機運行更加可靠，故障率大大降低。 4.3控制效果 Diamond－HV變頻器與DCS系統相聯，操作人員在控制室內即可監視和控制變頻系統，提高了系統整體自動化程度，大大節省了人力物力。 5 結束語 Dimond－HV變頻器的應用不僅為我廠節約了能源也提高了系統的自動化程度。Dimond－HV變頻器的應用使我們更加堅定了對國產設備的信心。衷心祝愿越來越多的先進技術為電廠的現代化建設服務。