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編者摘要：為了全面了解內反饋串級調速高壓電機在電廠風機上的應用情況，在四川豆壩電廠對風機電機進行了全面性能考核試驗，將詳細介紹有關試驗情況。

在我國的二次能源結構中，火電約占74%(發電量占80%)。目前，由于種種原因火電廠的給水泵、引風機、送風機等大型電機存在著“大馬拉小車”的現象，火力發電能耗高，廠用電率長期在8%左右，由于系統調峰的需要，要求機組的出力必須不斷變化，造成了輔機效率很低。因此，改進火電廠輔機設備，開展節能降耗，提高效率顯得十分必要。

目前，世界上成熟的電機調速運行方式主要有五種：電磁調速、液力偶合調速、變頻調速、變級調速和串級調速。其中，內反饋串級調速電機性價比最佳。2000～2001年，四川宜賓發電總廠對2×100 MW發電機組8臺引送風機進行了改造，將其改造成內反饋串級調速電機，本文僅介紹內反饋串級調速電機在其中一臺發電機組的四臺引送風機的應用情況。

1風機調速節能原理

當發電機組負荷發生變化時，需要經常調節風量。傳統的調節手段是通過調節風機擋板的開度，即改變風道阻力的方法來調節風量，風機效率往往運行在最低點。如果風機能在調速狀態下運行，則可將風機擋板全開，通過調整風機的轉速來調整風量，使風道的阻力減小至最小，此時風機可以始終處于高效點運行。風機由恒速運行改為調速運行，機組帶低負荷和滿負荷時，都能節約用電。

根據風機的功率消耗與其轉速的立方成正比的原理，利用內反饋串級調速電機進行無級調速，從而使風量與壓力隨時符合實際需要，從而節約電能。因此，有必要將電廠引送風機改造為可調速運行的電機，以達到節能和降低廠用電損壞的目的。

串級調速電機調速是由轉子繞組串附加電勢實現的，傳統的串級調速附加電勢由系統通過變壓器變壓后提供的，因此損耗大，且諧波大。而內反饋串級調速電機在原電機定子上增設一套三相對稱繞組，稱為調節繞組，附加電勢由調節繞組從主繞組感應的電勢所提供，通過變流系統將該電勢串入電機的轉子繞組，改變其串入電勢的大小即可實現調速，并通過與轉子旋轉磁場相互作用產生正向的拖動轉矩，這就使電機從電網吸收的有功功率減少，主繞組的有功電流隨轉速正比變化，達到調速節能的目的。

內反饋串級調速系統含有內補償裝置，用以補償調節繞組的滯后電流，減少損耗并提高功率因數，補償裝置還具有諧波濾出功能，以抑制對電網的諧波污染。

2改造后電機銘牌數據

宜賓發電總廠豆壩電廠3號機組額定出力為100 MW，3號爐引送風電機改造成內反饋串級調速電機，于2001年10月投入運行。引送風機電機共四臺。

改造后電機參數（引送風機電機型號規格相同）：型號JRNT157-6，額定功率600 kW，定子電壓3 kV，定子電流134 A，轉子電流585A，轉子電壓630 V，調節繞組電流271 A，調節繞組電壓641 V，額定轉速 985 r/min。

3性能考核試驗情況

3．1電機啟動性能試驗

乙引風電機最大啟動電流峰－峰值約為1 023 A,有效值為362 A，為2.7倍額定電流，啟動時間28 s。乙送風電機最大啟動電流峰－峰值約為1 336 A,有效值為472 A，為3.5倍額定電流，啟動時間31 s。普通電機啟動電流一般約為5～7倍額定電流。內反饋串級調速電機啟動電流倍數較小，對電機沖擊較小。

3．2節電效果測試

四臺電機節電效果見表1所示。四臺引送風電機綜合節電率隨著發電機負載增加而減小。在發電機負載為55%～100%額定負荷時，對應節電率分別為60.3%～9.9%，平均節電率為44.6%,節電效果較為顯著，在低負荷時節電效果最為顯著，在高負荷時節電效果不太顯著。為了盡量節電，風機在調速時擋板應盡量開大。

3.3風機電機參數及轉速控制系統效率試驗

風機電機參數及效率測試見表2所示。風機電機定子回路功率因數為0.79～0.99,隨著發電機負載變化而變化，基本上在0.85及以上，功率因數較高。風機電機轉速控制系統效率較高，為97.1%～99.9%。

3.4調速范圍及靜態精度測試

電機轉速精度測量結果見表3所示。電機最大轉速范圍為500～940 r/min，基本能滿足電廠風機電機的調速要求。電機轉速最大穩態精度為2.75%，未超過標準3%。

3.5電機振動測試

分別測試電機兩端軸向、垂直、水平徑向振動幅值。電機在變頻情況下，振動最大幅值為0.024 mm，未超過標準0.13 mm。

3.6諧波測試

3 kV和110 kV母線電壓諧波測試結果見表4。3 kV、110 kV母線相電壓諧波畸變率在風機電機調速時均略大于工頻時的值，但影響不大。在調速狀態隨著電機負荷增加，諧波畸變率基本呈增加趨勢。3 kV母線相電壓諧波最大畸變率為1.33%,小于標準規定值4%。110 kV母線相電壓諧波最大畸變率為1.08% ,也小于標準規定值2%。

4結語

從內反饋串級調速電機在四川宜賓發電總廠2×100 MW發電機組風機上的應用看，該裝置具有如下特點：

4.1節電效果

內反饋串級調速電機在風機電機上應用，節電效果較為顯著，在發電機組高負荷時節電效果不太顯著。

4.2啟動特性

內反饋串級調速電機啟動電流為2.7～3.5倍額定電流，存在一定的沖擊，但沖擊電流較小，電機能穩定起動。

4.3諧波污染小

由于轉子繞組多余電能是通過調節繞組反饋回電網的，因此對諧波具有隔離作用，對電網諧波污染較小。

4.4功率因數和效率較高

電動機功率因數可提高至0.85以上。由于通過調速裝置的功率僅是電機額定功率一部分的轉差功率，因此調速損耗很小，調速效率較高，內反饋串級調速裝置的效率可達98%以上。

4.5故障處理方便

由于內反饋串級調速是在電機轉子邊進行調節，電壓低，安全可靠，即使串調控制設備發生故障，可在不停機狀況下將故障切除使電動機在全速狀態下運行。

4.6速范圍和啟動特性

調速范圍可達到50％～100％額定轉速，雖不及變頻調速范圍寬，但風機調速范圍僅為60％～100％額定轉速，完全能滿足風機電機調速的要求，能平滑調節電機轉速。

4.7內反饋串級調速電機互換性差

內反饋串級調速改造需改造原電機，與其它未改造同容量電機不能互換。