6 kV高压电机的节能改造分析

令晓伟

摘要：阐述了高压电机节能改造的重要意义，并在此基础上对6 kV高压电机变频节能改造进行研究，期望为降低高压电机的整体能耗提供帮助。

关键词：6 kV；高压；电机；节能

中图分类号：TM621文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）08－0028－02

1高压电机节能改造的重要意义

近年来，我国大部分汽机水泵和锅炉风机都采用电动机拖动，且以交流电动机直接拖动为主，采取恒速运行方式。在电网调峰期间，交流电动机处于低负荷状态运行，使资源浪费现象较为严重。为此，对6 kV高压电机进行变频改造是十分必要的，主要体现在以下四个方面。

1.1适应电网调峰要求

变频调节电机的启动电流较小，在启动时既可以避免对用电系统造成影响，保证机组的稳定运行，又可以减少对电网的冲击，维护电网安全运行；同时，还能够满足电网调峰状态下的低负荷运行要求，与电力市场的发展相适应。

1.2提高经济效益

在6 kV高压电机中，采取变频调节技术能够大幅度减少辅机的耗电量，特别对于低负荷状态而言，变频运行具备良好的节电效果，有利于降低发电成本和用电率，在节约能源的同时实现经济效益最大化的目标。

1.3降低设备维护费用

实施变频节能改造后，优化了电机运行特性，提高了机组运行的经济性，使机组始终处于最佳的运行状态。尤其在低负荷运行状态下，具备挡板操作少、磨损小和节流损失小等优势，有利于减少设备维护费用，避免因停机检修造成不必要的经济损失。

1.4延长设备使用寿命

采用变频调节技术，通过软启动电机可以有效降低电机启动电流，避免因启动电流过大对电机本身造成强烈冲击。同时，变频技术还可以避免辅机因频繁调节造成管道、阀门挡板过早损坏，延缓水泵叶轮、风机的磨损程度，减轻运行产生的噪声，从而延长设备的使用寿命。

26 kV高压电机变频节能改造研究

2.1变频控制节能的基本原理

高压电机的变频控制器属于一种电能控制装置，它的基本原理是利用电力半导体的连通和断开将工频电源转换成为另一种频率的电能，包括整流、滤波、再次整流、制动和驱动等环节。由于高压电机的极数具有非连续的特点，通常为2的倍数，如果单方面对极数进行调节，则很难实现对电机转速进行控制的目的。但由于对电源频率的调节是在电机之外进行的，并在调节后重新对电机进行供电，所以可以与转速之间形成正比例关系，换言之，利用变频器可以使高压电机的转速达到自由控制的目标。由此可见，可以选择变频装置对高压电机进行节能改造。必须阐明的一点是，如果只改变电源频率而不对电压进行相应的调整，那么极有可能引起电机烧损。因此，在改变电源频率的同时，必须对电压进行调整。

通常情况下，在工频电源输入的过程中，启动和加速冲击的电流都非常大，一般会达到额定值的7倍以上；而采用变频控制器后，启动和冲击电流会明显降低，约为额定值的1.3～1.5倍，这不仅进一步降低了能耗，而且还有效延长了高压电机的使用寿命。当6 kV高压电机转速过快时，泵类和风机的输出流量也会随之增大。由于电机输出压力与其转速平方成正比，消耗功率与其转速三次方成正比，所以在输出流量降低1/10时，会使电机消耗功率降低1/3.变频节能改造，不仅优化了电机的转速，减少了泵类和风机的输出流量，而且还能够将阀门或挡板开度调节到最大值，进而通过降低中介环节的能量消耗实现能源的高效利用。

由此可见，变频节能改造是通过改变电机转速来达到节能目的的。当高压电机采取变频调节技术后，可在负载与电机转轴之间建立直接的联系，由变频器对电机供电实施直接控制，不需要外部电源进行供电。换言之，变频技术实现了高压电机的无级变速，能够满足实际生产的节能需求。

2.2高压电机变频节能改造实例

某电厂的风机在整个机组中的能耗较高，通过研究分析后决定对风机进行变频节能改造，具体的改造要求如下：在对变频控制器进行选型前，对电机的节能率进行估算；不对原有的控制方式进行改变，以免变频控制器出现故障而影响电机正常运行；改造时，需要采取相应的措施防止变频控制器输出产生的谐波对其他设备的运行造成影响；改造后，应当确保变频能够在25 Hz以上运行。

2.2.1变频控制器选型

针对上述改造要求，本次节能改造选用的变频控制器为高—高结构，系统输入电压为6 kV，输入频率为50 Hz；输出频率为0～50 Hz，输出电压为0～6 kV。

2.2.2采用变频控制前后的数据分析

表1给出了风机变频控制前后的相关数据比较结果。

表1变频改造前后数据对比

项目 改造前 变频控制后

入口温度/℃ 56～60 44～50

入口压力/kPa -9.6～-11.0 -7.5～9.5

出口温度/℃ 76～80 59～69

出口压力/kPa 23.8～27.6 21.0～27.6

进线电流/A 47.5 27.3

进线有功功率/kW 649 470

风机轴平均温度/℃ 80 66

2.2.3节能改造效果

在对风机进行变频节能改造后，节电量达到30%左右，并且实现了电机软启动，避免了过强的启动电流对设备造成冲击，从而有利于延长设备的使用寿命；采用变频技术后，可精确控制风机的风量，通过调节风机风量使其满足生产的实际需求，达到节能的目的。此外，风机转速降低了40%左右，大幅度降低了风机管道振动频率，减小振动产生的噪声，进而延长了电机轴承的使用寿命，减少电机故障。

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摘要：阐述了高压电机节能改造的重要意义，并在此基础上对6 kV高压电机变频节能改造进行研究，期望为降低高压电机的整体能耗提供帮助。

关键词：6 kV；高压；电机；节能

中图分类号：TM621文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）08－0028－02

1高压电机节能改造的重要意义

近年来，我国大部分汽机水泵和锅炉风机都采用电动机拖动，且以交流电动机直接拖动为主，采取恒速运行方式。在电网调峰期间，交流电动机处于低负荷状态运行，使资源浪费现象较为严重。为此，对6 kV高压电机进行变频改造是十分必要的，主要体现在以下四个方面。

1.1适应电网调峰要求

变频调节电机的启动电流较小，在启动时既可以避免对用电系统造成影响，保证机组的稳定运行，又可以减少对电网的冲击，维护电网安全运行；同时，还能够满足电网调峰状态下的低负荷运行要求，与电力市场的发展相适应。

1.2提高经济效益

在6 kV高压电机中，采取变频调节技术能够大幅度减少辅机的耗电量，特别对于低负荷状态而言，变频运行具备良好的节电效果，有利于降低发电成本和用电率，在节约能源的同时实现经济效益最大化的目标。

1.3降低设备维护费用

实施变频节能改造后，优化了电机运行特性，提高了机组运行的经济性，使机组始终处于最佳的运行状态。尤其在低负荷运行状态下，具备挡板操作少、磨损小和节流损失小等优势，有利于减少设备维护费用，避免因停机检修造成不必要的经济损失。

1.4延长设备使用寿命

采用变频调节技术，通过软启动电机可以有效降低电机启动电流，避免因启动电流过大对电机本身造成强烈冲击。同时，变频技术还可以避免辅机因频繁调节造成管道、阀门挡板过早损坏，延缓水泵叶轮、风机的磨损程度，减轻运行产生的噪声，从而延长设备的使用寿命。

26 kV高压电机变频节能改造研究

2.1变频控制节能的基本原理

高压电机的变频控制器属于一种电能控制装置，它的基本原理是利用电力半导体的连通和断开将工频电源转换成为另一种频率的电能，包括整流、滤波、再次整流、制动和驱动等环节。由于高压电机的极数具有非连续的特点，通常为2的倍数，如果单方面对极数进行调节，则很难实现对电机转速进行控制的目的。但由于对电源频率的调节是在电机之外进行的，并在调节后重新对电机进行供电，所以可以与转速之间形成正比例关系，换言之，利用变频器可以使高压电机的转速达到自由控制的目标。由此可见，可以选择变频装置对高压电机进行节能改造。必须阐明的一点是，如果只改变电源频率而不对电压进行相应的调整，那么极有可能引起电机烧损。因此，在改变电源频率的同时，必须对电压进行调整。

通常情况下，在工频电源输入的过程中，启动和加速冲击的电流都非常大，一般会达到额定值的7倍以上；而采用变频控制器后，启动和冲击电流会明显降低，约为额定值的1.3～1.5倍，这不仅进一步降低了能耗，而且还有效延长了高压电机的使用寿命。当6 kV高压电机转速过快时，泵类和风机的输出流量也会随之增大。由于电机输出压力与其转速平方成正比，消耗功率与其转速三次方成正比，所以在输出流量降低1/10时，会使电机消耗功率降低1/3.变频节能改造，不仅优化了电机的转速，减少了泵类和风机的输出流量，而且还能够将阀门或挡板开度调节到最大值，进而通过降低中介环节的能量消耗实现能源的高效利用。

由此可见，变频节能改造是通过改变电机转速来达到节能目的的。当高压电机采取变频调节技术后，可在负载与电机转轴之间建立直接的联系，由变频器对电机供电实施直接控制，不需要外部电源进行供电。换言之，变频技术实现了高压电机的无级变速，能够满足实际生产的节能需求。

2.2高压电机变频节能改造实例

某电厂的风机在整个机组中的能耗较高，通过研究分析后决定对风机进行变频节能改造，具体的改造要求如下：在对变频控制器进行选型前，对电机的节能率进行估算；不对原有的控制方式进行改变，以免变频控制器出现故障而影响电机正常运行；改造时，需要采取相应的措施防止变频控制器输出产生的谐波对其他设备的运行造成影响；改造后，应当确保变频能够在25 Hz以上运行。

2.2.1变频控制器选型

针对上述改造要求，本次节能改造选用的变频控制器为高—高结构，系统输入电压为6 kV，输入频率为50 Hz；输出频率为0～50 Hz，输出电压为0～6 kV。

2.2.2采用变频控制前后的数据分析

表1给出了风机变频控制前后的相关数据比较结果。

表1变频改造前后数据对比

项目 改造前 变频控制后

入口温度/℃ 56～60 44～50

入口压力/kPa -9.6～-11.0 -7.5～9.5

出口温度/℃ 76～80 59～69

出口压力/kPa 23.8～27.6 21.0～27.6

进线电流/A 47.5 27.3

进线有功功率/kW 649 470

风机轴平均温度/℃ 80 66

2.2.3节能改造效果

在对风机进行变频节能改造后，节电量达到30%左右，并且实现了电机软启动，避免了过强的启动电流对设备造成冲击，从而有利于延长设备的使用寿命；采用变频技术后，可精确控制风机的风量，通过调节风机风量使其满足生产的实际需求，达到节能的目的。此外，风机转速降低了40%左右，大幅度降低了风机管道振动频率，减小振动产生的噪声，进而延长了电机轴承的使用寿命，减少电机故障。

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摘要：阐述了高压电机节能改造的重要意义，并在此基础上对6 kV高压电机变频节能改造进行研究，期望为降低高压电机的整体能耗提供帮助。

关键词：6 kV；高压；电机；节能

中图分类号：TM621文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）08－0028－02

1高压电机节能改造的重要意义

近年来，我国大部分汽机水泵和锅炉风机都采用电动机拖动，且以交流电动机直接拖动为主，采取恒速运行方式。在电网调峰期间，交流电动机处于低负荷状态运行，使资源浪费现象较为严重。为此，对6 kV高压电机进行变频改造是十分必要的，主要体现在以下四个方面。

1.1适应电网调峰要求

变频调节电机的启动电流较小，在启动时既可以避免对用电系统造成影响，保证机组的稳定运行，又可以减少对电网的冲击，维护电网安全运行；同时，还能够满足电网调峰状态下的低负荷运行要求，与电力市场的发展相适应。

1.2提高经济效益

在6 kV高压电机中，采取变频调节技术能够大幅度减少辅机的耗电量，特别对于低负荷状态而言，变频运行具备良好的节电效果，有利于降低发电成本和用电率，在节约能源的同时实现经济效益最大化的目标。

1.3降低设备维护费用

实施变频节能改造后，优化了电机运行特性，提高了机组运行的经济性，使机组始终处于最佳的运行状态。尤其在低负荷运行状态下，具备挡板操作少、磨损小和节流损失小等优势，有利于减少设备维护费用，避免因停机检修造成不必要的经济损失。

1.4延长设备使用寿命

采用变频调节技术，通过软启动电机可以有效降低电机启动电流，避免因启动电流过大对电机本身造成强烈冲击。同时，变频技术还可以避免辅机因频繁调节造成管道、阀门挡板过早损坏，延缓水泵叶轮、风机的磨损程度，减轻运行产生的噪声，从而延长设备的使用寿命。

26 kV高压电机变频节能改造研究

2.1变频控制节能的基本原理

高压电机的变频控制器属于一种电能控制装置，它的基本原理是利用电力半导体的连通和断开将工频电源转换成为另一种频率的电能，包括整流、滤波、再次整流、制动和驱动等环节。由于高压电机的极数具有非连续的特点，通常为2的倍数，如果单方面对极数进行调节，则很难实现对电机转速进行控制的目的。但由于对电源频率的调节是在电机之外进行的，并在调节后重新对电机进行供电，所以可以与转速之间形成正比例关系，换言之，利用变频器可以使高压电机的转速达到自由控制的目标。由此可见，可以选择变频装置对高压电机进行节能改造。必须阐明的一点是，如果只改变电源频率而不对电压进行相应的调整，那么极有可能引起电机烧损。因此，在改变电源频率的同时，必须对电压进行调整。

通常情况下，在工频电源输入的过程中，启动和加速冲击的电流都非常大，一般会达到额定值的7倍以上；而采用变频控制器后，启动和冲击电流会明显降低，约为额定值的1.3～1.5倍，这不仅进一步降低了能耗，而且还有效延长了高压电机的使用寿命。当6 kV高压电机转速过快时，泵类和风机的输出流量也会随之增大。由于电机输出压力与其转速平方成正比，消耗功率与其转速三次方成正比，所以在输出流量降低1/10时，会使电机消耗功率降低1/3.变频节能改造，不仅优化了电机的转速，减少了泵类和风机的输出流量，而且还能够将阀门或挡板开度调节到最大值，进而通过降低中介环节的能量消耗实现能源的高效利用。

由此可见，变频节能改造是通过改变电机转速来达到节能目的的。当高压电机采取变频调节技术后，可在负载与电机转轴之间建立直接的联系，由变频器对电机供电实施直接控制，不需要外部电源进行供电。换言之，变频技术实现了高压电机的无级变速，能够满足实际生产的节能需求。

2.2高压电机变频节能改造实例

某电厂的风机在整个机组中的能耗较高，通过研究分析后决定对风机进行变频节能改造，具体的改造要求如下：在对变频控制器进行选型前，对电机的节能率进行估算；不对原有的控制方式进行改变，以免变频控制器出现故障而影响电机正常运行；改造时，需要采取相应的措施防止变频控制器输出产生的谐波对其他设备的运行造成影响；改造后，应当确保变频能够在25 Hz以上运行。

2.2.1变频控制器选型

针对上述改造要求，本次节能改造选用的变频控制器为高—高结构，系统输入电压为6 kV，输入频率为50 Hz；输出频率为0～50 Hz，输出电压为0～6 kV。

2.2.2采用变频控制前后的数据分析

表1给出了风机变频控制前后的相关数据比较结果。

表1变频改造前后数据对比

项目 改造前 变频控制后

入口温度/℃ 56～60 44～50

入口压力/kPa -9.6～-11.0 -7.5～9.5

出口温度/℃ 76～80 59～69

出口压力/kPa 23.8～27.6 21.0～27.6

进线电流/A 47.5 27.3

进线有功功率/kW 649 470

风机轴平均温度/℃ 80 66

2.2.3节能改造效果

在对风机进行变频节能改造后，节电量达到30%左右，并且实现了电机软启动，避免了过强的启动电流对设备造成冲击，从而有利于延长设备的使用寿命；采用变频技术后，可精确控制风机的风量，通过调节风机风量使其满足生产的实际需求，达到节能的目的。此外，风机转速降低了40%左右，大幅度降低了风机管道振动频率，减小振动产生的噪声，进而延长了电机轴承的使用寿命，减少电机故障。

（下转第32页）