变频改造电气方案的优化 (终)

给水泵变频改造电气方案的优化

林永祥吴广臣瞿宿伟

上海电力修造总厂有限公司

摘要：目前电动给水泵变频改造技术日趋成熟,已有较多电厂已完成改造并投入运行，节能情况也十分理想。但是经了解，对于给水泵变频一拖二的情况，需要经过“二启二停”

才能实现倒泵，较为繁琐。针对这种情况，对电气方案进行深入研究，发现只需“一启一停”即可实现倒泵，为电厂变频运行提供了更简洁的优化方案。

关键字：给水泵变频改造电气方案一启一停优化

1.引言

近年来，随着电网容量的不断增加，用电峰谷差也逐步增大，需要机组调峰幅度相应增加，目前某某发电有限公司调峰幅度甚至超过50%，而作为全厂最大辅机设备的给水泵,虽然配置有液力耦合器调速，但电机在固定转速下随着给水泵输出转速的降低，给水泵组的效率也越来越低，给水泵耗电率一直居高不下，直接影响到全厂经济技术指标和节能效益，故此全电泵机组进行变频改造也应运而生。目前也已有较多电厂完成改造并投入运行，节能情况也较为理想，但是在经过与野马寨电厂、珲春电厂、双鸭山电厂的交流后也发现存在的一个问题，即对于电气改造一拖二的方案，需要经过“二启二停”，才能实现倒泵，较为繁琐。于是找出优化方案，为电厂解决难题成为我们一个新的课题。

下面通过对旧方案与优化方案的简介以及对比来进行介绍。

2.旧方案简介

2.1 高压变频调速装置的构成

对应单台给水泵配置一套高压变频调速装置，每套变频调速装置包括控制柜、单元柜、移相变压器柜、旁通柜，它们和电动机、给水泵及后台控制系统构成一套完整调速系统。2.2 给水泵变频一拖二方案的电气一次接线

给水泵变频一拖二方案的电气一次接线如下图。虚线框内设备,为实现给水泵变频一拖二方案增加的设备。

方案说明：

这一方案的运行方式是灵活的，每台泵都可以变频运行，每台泵都可以工频运行，正常运行方式为一台泵变频运行，另一台泵工频备用。其切换方式是：每台泵都可以由变频运行切换到工频运行，然后以变频器启动备用泵后，停止工频泵。变频运行泵故障跳闸时，连锁启动工频备用泵。

2.3 实现一拖二切换的技术措施

2.3.1 互锁技术措施

QS1、QS2、QS3、QS4为小车式真空断路器，QS1与QS2互锁，即QS1与QS2只允许其中一个闭合，QS3与QS4互锁，即QS3与QS4只允许其中一个闭合。同时QF3与QS3互锁，QF4与QS4互锁。即QF3与QS3只允许其中一个闭合，QF4与QS4只允许其中一个闭合。

2.3.2 如何实现互锁

断路器之间的互锁,是通过变频器控制柜内的可编程控制器（PLC）实现的。每一个断路器的分合闸，都是按变频切换工频和变频一拖二切换的相应程序控制的。切换时间可以完全满足现场需要,可在现场调试时设定。此外,断路器之间的互锁还要通过各个断路器之间的电气硬接线来实现。以确保各个断路器之间的分合闸的准确、安全、可靠。

2.4 变频工频切换说明

以将A泵变频运行切为B泵变频运行为例：

如需倒泵，则需按顺序分段QF3、QS1、QS3，合QF4，使变频运行的A泵切换为工频运行的B泵，然后分段QF4，合QF3，使工频运行的B泵切换为工频运行的A泵，合QS2、QS4变频启动B泵。待运行正常后停A泵，倒泵完成。

3.优化方案简介

3.1 高压变频调速装置的构成

对应单台给水泵配置一套高压变频调速装置，每套变频调速装置包括控制柜、单元柜、移相变压器柜、旁通柜，它们和电动机、给水泵及后台控制系统构成一套完整调速系统。

3.2 给水泵变频一拖二方案的电气一次接线

给水泵变频一拖二方案的电气一次接线如下图。虚线框内设备,为实现给水泵变频一拖二方案增加的设备。

此方案的优点是任何一台泵都可以变频运行，任何一台泵都可以工频备用，同时可以两台工频运行或者一台变频一台工频运行。

QF3、QF4、QF5、QF6、QF7、QF8为固定式真空断路器。

3.3 实现一拖二切换的技术措施

3.3.1 互锁技术措施

QF3、QF4、QF5、QF6、QF7、QF8为真空断路器，QF5与QF6互锁，即QF5与QF6只

允许其中一个闭合，QF7与QF8互锁，即QF7与QF8只允许其中一个闭合。同时QF3与QF7互锁，QF4与QF8互锁。即QF3与QF7只允许其中一个闭合，QF4与QF8只允许其中一个闭合。

3.3.2 如何实现互锁

断路器之间的互锁,是通过变频器控制柜内的可编程控制器（PLC）实现的。每一个断路器的分合闸，都是按变频切换工频和变频一拖二切换的相应程序控制的。切换时间可以完全满足现场需要,可在现场调试时设定。此外,断路器之间的互锁还要通过各个断路器之间的电气硬接线来实现。以确保各个断路器之间的分合闸的准确、安全、可靠。

3.4 工变互切说明：

以A泵变频运行，B泵备用为例：

1、如变频故障，则立刻分段QF5、QF7，合QF3，则A泵工频运行；也可以立刻分段QF6、QF8，合QF4，则B泵工频备投运行（该方式与原有B泵备投运行方式基本一致）。

2、A泵工频运行时候，如变频检修完毕，需要将A泵变频运行，则可以给定变频器启动指令，合QF5，变频器预充电，完成后检测QF3工频电源相序等参数，合QF7，之后分段QF3，则A泵由工频切换到变频运行，期间A泵无掉电时间。

3、如需要倒泵运行，、将A泵切换到工频运行（给变频器变切工指令，立刻分段QF5、QF7，合QF3，A泵工频运行）；此时变频启动B泵，待运行正常后停A泵，倒泵完成。4.方案分析及结论

旧方案要完成倒泵需要经过将A泵运行切换至B泵工频运行，再切换至A泵的工频运行，最后再切换至B泵变频运行，完成倒泵，这就是俗称的电气方案“二启二停”。

而优化方案只需将A泵变频运行切换至A泵工频运行，然后直接切为B泵的变频运行就完成了倒泵，较旧方案有了一定程度的优化。

5.结论

经分析，较旧方案而言，优化方案可以基本消除由于变频器一拖二给电厂实际生产操作带来的不便，提高每台泵组的可用率。确实优化了给水泵变频改造的电气部分，简化了在电厂运行的倒泵过程，具有一定的实用意义。

6.参考文献

1.孟凡钟.真空断路器实用技术.中国水利水电出版社.2009-09.

2.俞大光.电工基础(修订本)上册. 北京高等教育出版社.1964.

3.牛鸿.关于交流电动机变频调速的一些探讨.变频器世界.2010年08期