本文以國產(chǎn)多電平型高壓變頻器在國電灤河發(fā)電廠(chǎng)凝結水泵的應用為例，分別對凝結水泵應用高壓變頻器前后的運行工況、基本原理及注意事項進(jìn)行闡述，并通過(guò)電耗對比試驗，對凝結水泵變頻調節和傳統擋板調節的節能效果進(jìn)行比對，近而說(shuō)明，發(fā)電廠(chǎng)采用國產(chǎn)高壓變頻器對凝結水泵等設備進(jìn)行調速節能改造的應用方法，并具有投資省、見(jiàn)效快等特點(diǎn)。
國電灤河發(fā)電廠(chǎng)位于河北省承德市，擁有2臺100MW國產(chǎn)凝汽式汽輪發(fā)電機組。分別于93年和97年投入運行。2005年3月，國電灤河發(fā)電廠(chǎng)對大批設備進(jìn)行變頻改造，采用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A06/130高壓變頻器，用于2臺100MW機組的凝結水泵改造項目。目前，凝結水泵變頻器運行穩定，節能效果明顯。
一、凝結水泵的運行工況
在汽輪機內做完功的蒸汽在凝汽器冷卻凝結之后，集中在熱水井中，這時(shí)凝結水泵的作用是把凝結水及時(shí)地送往除氧器中。維持凝結水泵連續、穩定運行是保持電廠(chǎng)安全、經(jīng)濟生產(chǎn)的一個(gè)重要方面，因此監視、調整凝汽器內的水位是凝結水泵運行中的一項主要工作。
在正常運行狀態(tài)下，凝汽器內的水位不能過(guò)高或過(guò)低。當機組負荷升高時(shí)，凝結水量增加，凝汽器內的水位相應上升。當機組負荷降低時(shí)，凝汽器內水位相應降低。
凝結泵電機為6kV/1000kW電機，設計有一定裕量。每臺機組配備2臺凝結泵，1臺運行，1臺備用。沒(méi)有使用變頻器之前，凝汽器內的水位調整是通過(guò)改變凝結水泵出口閥門(mén)的開(kāi)度進(jìn)行的，調節線(xiàn)性度差，大量能量在閥門(mén)上損耗。同時(shí)由于頻繁的對閥門(mén)進(jìn)行操作，導致閥門(mén)的可靠性下降，影響機組的穩定運行。
使用高壓變頻器后，凝結水泵出口閥門(mén)全部打開(kāi)，通過(guò)調節變頻器的輸出頻率改變電機的轉速，達到調節出口流量，滿(mǎn)足運行工況的要求。
二、HARSVERT-A06/130型高壓變頻器原理及特點(diǎn)
HARSVERT-A系列高壓變頻器采用單元串聯(lián)多電平PWM拓撲結構（簡(jiǎn)稱(chēng)CSML），由若干個(gè)低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實(shí)現直接高壓輸出，高壓主回路與控制器之間為光纖連接，安全可靠，精確的故障報警保護，具有電力電子保護和工業(yè)電氣保護功能，保證變頻器和電機在正常運行和故障時(shí)的安全可靠。
采用功率單元串聯(lián)，而不是功率器件串聯(lián)，器件承受的最高電壓為單元內直流母線(xiàn)的電壓，器件不必串聯(lián)，不存在器件串聯(lián)引起的均壓?jiǎn)?wèn)題。直接使用低壓IGBT功率模塊，器件工作在低壓狀態(tài)，不易發(fā)生故障。6kV變頻器共使用42對1200V低壓IGBT，低壓IGBT門(mén)極驅動(dòng)功率較低，驅動(dòng)電路非常簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)頻率很低，不必采取均壓電路和浪涌吸收電路，系統效率高，同時(shí)功率單元采用電容濾波結構，總體技術(shù)成熟可靠。變頻器可以承受30%的電源電壓下降而繼續運行，變頻器的6kV主電源完全失電時(shí)，變頻器可以在3秒內不停機，能夠全面滿(mǎn)足變頻器動(dòng)力母線(xiàn)切換時(shí)不停機的需要。
另外，6kV主電源欠壓時(shí)可不停機，自動(dòng)降額，電壓正常后再恢復到原來(lái)速度。采用二極管不可控整流電路結構，變頻器對浪涌電壓的承受能力較強，雷擊或開(kāi)關(guān)操作引起的浪涌電壓可以經(jīng)過(guò)變壓器（變壓器的阻抗一般為8%左右）產(chǎn)生浪涌電流，經(jīng)過(guò)功率單元的整流二極管，給濾波電容充電，濾波電容足以吸收進(jìn)入到單元內的浪涌能量，另外變壓器一次側安裝了壓敏電阻浪涌吸收裝置，起到進(jìn)一步保護作用。
功率單元為多極模塊串聯(lián)，某個(gè)模塊發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)旁路運行，便于現場(chǎng)采取對應措施。即在每個(gè)功率單元輸出端之間并聯(lián)旁路電路，當功率單元故障時(shí)，封鎖對應功率單元IGBT的觸發(fā)信號，然后讓旁路SCR導通，保證電機電流能通過(guò)，仍形成通路，大大提高了系統運行的可靠性。
電機可實(shí)現軟啟動(dòng)、軟制動(dòng)、轉速自動(dòng)控制，啟動(dòng)電流小于電機的額定電流，電機啟動(dòng)時(shí)間連續可調，減少了對電網(wǎng)的影響。變頻器預裝具有自主版權的全中文操作和監控軟件，本機及遠程啟停操作、功能設定、參數設定、故障查詢(xún)、運行記錄查詢(xún)等均采用全中文的WINDOWS操作界面，配備12.1寸彩色液晶觸摸顯示屏，可實(shí)現完整的通用變頻器參數設定功能，可打印輸出運行報表。調整觸摸式面板，可隨時(shí)顯示電壓及電流波形、頻率和電機轉速，可非常直觀(guān)地顯示電機在任何時(shí)間的實(shí)時(shí)狀態(tài)，具有很強的診斷、指示能力：可檢測變頻器各部分的運行狀態(tài)，完整的故障監測電路、精確的故障定位，所有的功率模塊均為智能化設計，當有故障發(fā)生時(shí)，將故障信息返回到主控單元中，主控單元會(huì )及時(shí)將主要功率元件IGBT關(guān)斷，保護主電路，同時(shí)在中文人機界面上精確定位顯示故障位置、類(lèi)別，使故障點(diǎn)一目了然，適應于一般操作工人和維護人員的技能水平。
采用外部模擬信號控制變頻器輸出頻率時(shí)（變頻器作為DCS的執行機構），如果發(fā)生模擬信號掉線(xiàn)或短路時(shí)，變頻器可以提供報警信號，同時(shí)保持原有輸出頻率不變。變頻器控制電源可接收交流220V和直流220V輸入，并配備有UPS，在控制電源發(fā)生故障時(shí)可以繼續運行，同時(shí)提供報警。
三、應注意的問(wèn)題
凝結水母管壓力不能過(guò)低，以防止空氣由排水閥經(jīng)凝結水再循環(huán)管進(jìn)入凝汽器中，而破壞真空。在凝結水再循環(huán)管處，當除氧器側的壓力大于凝結水母管水壓時(shí)，則除氧器內的汽、水要通過(guò)再循環(huán)管返回凝汽器，這將使凝結水母管發(fā)生水擊。因此。變頻運行時(shí)凝結泵出口閥門(mén)調整門(mén)開(kāi)度不能為100％。
四、節能效果
為比較變速調節和傳統擋板調節凝結泵電耗情況，確定其節能效果，于2005年5月17日對#6機組的#1凝結泵變頻裝置作了電耗對比試驗，機組在100MW、75MW、50MW負荷下運行時(shí)，變頻調節比傳統的擋板調節分別節電470kW、611kW、631kW，節電幅度為47.4%、70.8%、78.4%。變頻調節節能效果明顯，具體數值見(jiàn)下表：
附表：試驗數據表
