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優(yōu)選廠用母線的經(jīng)濟(jì)電壓以減少電動(dòng)機(jī)的能耗

時(shí)間:2007-07-18 15:35:00來源:yangliu

導(dǎo)語:?如何降低廠用輔機(jī)的耗電量,是每一個(gè)管理人員、工程技術(shù)人員和員工盡力所作的事情
1引言 發(fā)電廠廠用輔機(jī)一般均采用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),200MW機(jī)組的廠用電量占發(fā)電量的9%~10%左右,如何降低廠用輔機(jī)的耗電量,是每一個(gè)管理人員、工程技術(shù)人員和員工盡力所作的事情,目前我公司廠用6kV母線運(yùn)行電壓在機(jī)組滿負(fù)荷情況下較電動(dòng)機(jī)額定電壓高出1.67%~3.3%,對應(yīng)此電壓的廠用高壓變壓器抽頭位置是在秦嶺電廠建廠初期,陜西東部電網(wǎng)電壓較低的情況下確定的,全廠建成以后,所在地區(qū)電網(wǎng)低電壓運(yùn)行的狀況已經(jīng)得到改觀,近年以來,運(yùn)行中大量的輔機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在較高電壓狀態(tài)下,不僅危及電動(dòng)機(jī)絕緣,而且使電動(dòng)機(jī)損耗大大增加(電動(dòng)機(jī)銅損與運(yùn)行電壓的平方成正比、鐵損在高于額定電壓時(shí)也急劇上升),過高的運(yùn)行電壓會(huì)增加無謂的電能浪費(fèi)。所以需要給廠用輔機(jī)優(yōu)選一個(gè)合理的電壓范圍,進(jìn)一步挖掘設(shè)備的節(jié)能潛力,使廠用電率能夠降低到正常水平。以下是可以從選擇廠用母線的經(jīng)濟(jì)電壓方面做的工作。 2行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對廠用母線運(yùn)行電壓的規(guī)定 《200MW電氣運(yùn)行規(guī)程》之(廠用電動(dòng)機(jī)規(guī)程)規(guī)定:①廠用電動(dòng)機(jī)允許在電壓變化為額定的+10%~5%范圍內(nèi)運(yùn)行,其額定出力不變。②電動(dòng)機(jī)供電電壓超出95%~110%范圍時(shí),應(yīng)立即報(bào)告值長和電氣班長。③電動(dòng)機(jī)額定冷卻條件下運(yùn)行電壓高(低)于額定電壓+10%(-5%)時(shí),電流應(yīng)相應(yīng)允許低(高)于額定電流的+5%(-10%)。 3廠用輔機(jī)電動(dòng)機(jī)損耗的特點(diǎn)和降低該損耗的途徑 廠用輔機(jī)電動(dòng)機(jī)損耗包括鐵損和銅損兩部分,它們的變化與外加電壓的變化有關(guān)。制造廠家為了充分利用鐵心材料,降低成本,電動(dòng)機(jī)在額定情況下運(yùn)行時(shí),鐵心是處于接近飽和狀態(tài)的,如附圖所示點(diǎn)A。當(dāng)電壓變化時(shí),電動(dòng)機(jī)的鐵心飽和程度將發(fā)生變化,從而可能引起激磁電流的急劇變化,在鐵心飽和的情況下,激磁電流的變化要比電壓變化大得多。同時(shí)隨著鐵心飽和程度的變化,電動(dòng)機(jī)的漏抗也會(huì)變化。所以,電動(dòng)機(jī)定子端電壓U 的變化對電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的性能影響很大。
U>U 時(shí),電動(dòng)機(jī)中的磁通將增加,由于電動(dòng)機(jī)磁路的飽和,在磁通增加不多的情況下激磁電流I 將大大增加。另一方面,電動(dòng)機(jī)的電磁力矩M將正比于電壓U 的平方而增加,在負(fù)荷力矩一定時(shí),轉(zhuǎn)差率s將減小,轉(zhuǎn)子電流I 也將隨之減小。由于在額定負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)差率很小,因此由于轉(zhuǎn)差率減小而引起轉(zhuǎn)子電流的減小小于激磁電流增加。結(jié)果使定子電流上升,電動(dòng)機(jī)的功率因素變壞。因此,在U>U 時(shí),不僅鐵損增大,而且定子繞組的銅損也要增加,這就使定子繞組的發(fā)熱可能超過允許值。 U>U 時(shí),由于磁通的減小使激磁電流I 也減小,電動(dòng)機(jī)磁路不飽和,因此電動(dòng)機(jī)激磁電流降低的變化是不大的。另一方面,電動(dòng)機(jī)的電磁力矩M將正比于電壓U 的平方而降低,負(fù)載力矩一定并較重,如輸出額定功率時(shí),電磁力矩M減小將使轉(zhuǎn)差率S增加較多,轉(zhuǎn)子電路的功率因素COS 變壞。由于磁通的減小,COS 降低,必將引起轉(zhuǎn)子電流I 大大增加,直到電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁力矩和負(fù)載力矩平衡為止。如果電壓降低過多,轉(zhuǎn)差率的增大而引起轉(zhuǎn)子電流的增加將大于激磁電流的減小。結(jié)果使電動(dòng)機(jī)的功率因素變壞,轉(zhuǎn)子和定子電流將超過允許值。雖然由于磁通減小,鐵損或許降低一些,但銅損隨電流的平方而成正比的增加,所以總的損耗還是增加,電機(jī)將會(huì)過熱。 因此,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《規(guī)程》規(guī)定:電動(dòng)機(jī)的外加電壓不得超過額定電壓的110%,不得低于額定電壓的95%。即是在95%~110%額定電壓范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)的總損耗也是不一樣的,分析外加電壓的目的是尋找一個(gè)最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行電壓。 我廠3#~6#廠用高壓變壓器抽頭目前均運(yùn)行在Ⅵ檔,這個(gè)檔位是在建廠初期,陜西東部電網(wǎng)電壓水平較低的背景下.為了滿足廠用輔機(jī)運(yùn)行而定的,經(jīng)過20余年的快速發(fā)展,規(guī)模不斷增大,本地區(qū)電網(wǎng)已不存在低電壓運(yùn)行的情況,在我廠出現(xiàn)低谷時(shí)段控制點(diǎn)電壓高不可調(diào)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,機(jī)組空載和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)電壓高的現(xiàn)象更嚴(yán)重。 由于電動(dòng)機(jī)自身阻抗不變,實(shí)際耗電功率一般與運(yùn)行電流和供電電壓關(guān)系密切,而鐵磁損耗在額定電壓以上時(shí)隨運(yùn)行電壓的升高急劇上升.銅損則與運(yùn)行電流的平方成正比例,電動(dòng)機(jī)負(fù)載一定時(shí)的運(yùn)行電流又和電壓成比例,對于每一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來說,目前的供電電壓是否能夠使其鐵損、銅損總和達(dá)到最小值的經(jīng)濟(jì)電壓。所以有必要在95%~110%額定電壓范圍并兼顧設(shè)備安全的同時(shí),尋找一個(gè)最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行電壓。 如果己知YXV=d(U),通過求導(dǎo)數(shù)的方法,可以求出極小值,這對單臺(tái)電動(dòng)機(jī)尚可,但是找出全廠所有輔機(jī)電動(dòng)機(jī)損耗最小的函數(shù)表達(dá)式的方法十分繁冗。所以對于全廠眾多的廠用輔機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中自身損耗可以用試驗(yàn)(調(diào)節(jié)電壓)方法的來求函數(shù)的極值 以便找出該 對應(yīng)的6kV母線電壓U即經(jīng)濟(jì)電壓。 我公司6 kV母線的電壓允許范圍為:5.7~6.6kV,目前機(jī)組帶滿負(fù)荷時(shí),各輔機(jī)均處于最大方式,經(jīng)觀察各廠用母線電壓在6.1~6. 2kV甚至更高,為電動(dòng)機(jī)的+1 .67%~+3. 3%U 或以上,該電壓是否就是所有輔機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)電壓,偏離電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)電壓過多勢必造成損耗增加,我公司主要的耗電設(shè)備一廠用輔機(jī)電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)容量上有足夠的富裕度,目前多數(shù)設(shè)備的出力調(diào)節(jié)靠安裝在機(jī)械端的擋板、閥門或再循環(huán)來進(jìn)行,如鍋爐吸、送風(fēng)機(jī)擋板均運(yùn)行在截流(大約在50%開度)狀態(tài)等,截流損失嚴(yán)重,電壓適當(dāng)降低不至于使運(yùn)行電流超過額定值,所以在機(jī)組滿負(fù)荷、不改變廠用系統(tǒng)輔機(jī)運(yùn)行方式、不同電壓下,對廠高變實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行測定,確定廠用母線電壓接近電動(dòng)機(jī)額定值的最經(jīng)濟(jì)的電壓,使廠用輔機(jī)電動(dòng)機(jī)的損耗(鐵損和銅損)乃至輸入功率工作在最小工況下,以達(dá)到節(jié)電的目的。就目前運(yùn)行電壓來看,適當(dāng)降低廠用母線電壓應(yīng)是可行的。 4 目前廠用電運(yùn)行情況的分析計(jì)算 我們查閱廠用高壓工作變壓器參數(shù),以便對發(fā)電機(jī)電壓在±10%U ,廠用高壓工作變壓器負(fù)荷由50%~100%額定容量變化時(shí),6 kV母線電壓進(jìn)行計(jì)算,表1是3#~6#廠高變有關(guān)參數(shù)。
通過觀察,機(jī)組在最大方式下,廠高變負(fù)荷率接近70%容量。在此運(yùn)行狀況下發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在±10%U 變化時(shí),廠用母線電壓在變壓器各檔位下變化計(jì)算如表2所示。

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