编者摘要：为了全面了解内反馈串级调速高压电机在电厂风机上的应用情况，在四川豆坝电厂对风机电机进行了全面性能考核试验，将详细介绍有关试验情况。

在我国的二次能源结构中，火电约占74%(发电量占80%)。目前，由于种种原因火电厂的给水泵、引风机、送风机等大型电机存在着“大马拉小车”的现象，火力发电能耗高，厂用电率长期在8%左右，由于系统调峰的需要，要求机组的出力必须不断变化，造成了辅机效率很低。因此，改进火电厂辅机设备，开展节能降耗，提高效率显得十分必要。

目前，世界上成熟的电机调速运行方式主要有五种：电磁调速、液力偶合调速、变频调速、变级调速和串级调速。其中，内反馈串级调速电机性价比最佳。2000～2001年，四川宜宾发电总厂对2×100 MW发电机组8台引送风机进行了改造，将其改造成内反馈串级调速电机，本文仅介绍内反馈串级调速电机在其中一台发电机组的四台引送风机的应用情况。

1风机调速节能原理

当发电机组负荷发生变化时，需要经常调节风量。传统的调节手段是通过调节风机挡板的开度，即改变风道阻力的方法来调节风量，风机效率往往运行在最低点。如果风机能在调速状态下运行，则可将风机挡板全开，通过调整风机的转速来调整风量，使风道的阻力减小至最小，此时风机可以始终处于高效点运行。风机由恒速运行改为调速运行，机组带低负荷和满负荷时，都能节约用电。

根据风机的功率消耗与其转速的立方成正比的原理，利用内反馈串级调速电机进行无级调速，从而使风量与压力随时符合实际需要，从而节约电能。因此，有必要将电厂引送风机改造为可调速运行的电机，以达到节能和降低厂用电损坏的目的。

串级调速电机调速是由转子绕组串附加电势实现的，传统的串级调速附加电势由系统通过变压器变压后提供的，因此损耗大，且谐波大。而内反馈串级调速电机在原电机定子上增设一套三相对称绕组，称为调节绕组，附加电势由调节绕组从主绕组感应的电势所提供，通过变流系统将该电势串入电机的转子绕组，改变其串入电势的大小即可实现调速，并通过与转子旋转磁场相互作用产生正向的拖动转矩，这就使电机从电网吸收的有功功率减少，主绕组的有功电流随转速正比变化，达到调速节能的目的。

内反馈串级调速系统含有内补偿装置，用以补偿调节绕组的滞后电流，减少损耗并提高功率因数，补偿装置还具有谐波滤出功能，以抑制对电网的谐波污染。

2改造后电机铭牌数据

宜宾发电总厂豆坝电厂3号机组额定出力为100 MW，3号炉引送风电机改造成内反馈串级调速电机，于2001年10月投入运行。引送风机电机共四台。

改造后电机参数（引送风机电机型号规格相同）：型号JRNT157-6，额定功率600 kW，定子电压3 kV，定子电流134 A，转子电流585A，转子电压630 V，调节绕组电流271 A，调节绕组电压641 V，额定转速 985 r/min。

3性能考核试验情况

3．1电机启动性能试验

乙引风电机最大启动电流峰－峰值约为1 023 A,有效值为362 A，为2.7倍额定电流，启动时间28 s。乙送风电机最大启动电流峰－峰值约为1 336 A,有效值为472 A，为3.5倍额定电流，启动时间31 s。普通电机启动电流一般约为5～7倍额定电流。内反馈串级调速电机启动电流倍数较小，对电机冲击较小。

3．2节电效果测试

四台电机节电效果见表1所示。四台引送风电机综合节电率随着发电机负载增加而减小。在发电机负载为55%～100%额定负荷时，对应节电率分别为60.3%～9.9%，平均节电率为44.6%,节电效果较为显着，在低负荷时节电效果最为显着，在高负荷时节电效果不太显着。为了尽量节电，风机在调速时挡板应尽量开大。

3.3风机电机参数及转速控制系统效率试验

风机电机参数及效率测试见表2所示。风机电机定子回路功率因数为0.79～0.99,随着发电机负载变化而变化，基本上在0.85及以上，功率因数较高。风机电机转速控制系统效率较高，为97.1%～99.9%。

3.4调速范围及静态精度测试

电机转速精度测量结果见表3所示。电机最大转速范围为500～940 r/min，基本能满足电厂风机电机的调速要求。电机转速最大稳态精度为2.75%，未超过标准3%。

3.5电机振动测试

分别测试电机两端轴向、垂直、水平径向振动幅值。电机在变频情况下，振动最大幅值为0.024 mm，未超过标准0.13 mm。

3.6谐波测试

3 kV和110 kV母线电压谐波测试结果见表4。3 kV、110 kV母线相电压谐波畸变率在风机电机调速时均略大于工频时的值，但影响不大。在调速状态随着电机负荷增加，谐波畸变率基本呈增加趋势。3 kV母线相电压谐波最大畸变率为1.33%,小于标准规定值4%。110 kV母线相电压谐波最大畸变率为1.08% ,也小于标准规定值2%。

4结语

从内反馈串级调速电机在四川宜宾发电总厂2×100 MW发电机组风机上的应用看，该装置具有如下特点：

4.1节电效果

内反馈串级调速电机在风机电机上应用，节电效果较为显着，在发电机组高负荷时节电效果不太显着。

4.2启动特性

内反馈串级调速电机启动电流为2.7～3.5倍额定电流，存在一定的冲击，但冲击电流较小，电机能稳定起动。

4.3谐波污染小

由于转子绕组多余电能是通过调节绕组反馈回电网的，因此对谐波具有隔离作用，对电网谐波污染较小。

4.4功率因数和效率较高

电动机功率因数可提高至0.85以上。由于通过调速装置的功率仅是电机额定功率一部分的转差功率，因此调速损耗很小，调速效率较高，内反馈串级调速装置的效率可达98%以上。

4.5故障处理方便

由于内反馈串级调速是在电机转子边进行调节，电压低，安全可靠，即使串调控制设备发生故障，可在不停机状况下将故障切除使电动机在全速状态下运行。

4.6速范围和启动特性

调速范围可达到50％～100％额定转速，虽不及变频调速范围宽，但风机调速范围仅为60％～100％额定转速，完全能满足风机电机调速的要求，能平滑调节电机转速。

4.7内反馈串级调速电机互换性差

内反馈串级调速改造需改造原电机，与其它未改造同容量电机不能互换。