节能思路：在以往的节能改造中，大家往往盯在补偿功率因数，进行软起动的方案上进行节能改造，实际上运行节能是比例最大的节能，现在国际上普遍采用转速调节方式进行节能，虽然有多种方式，但是其中应用得最为广泛的是变频调速方式。变频节能兼顾了A功率因数补偿、B软启动、C变频运行三种节能方式。采用变频器对水泵等机械装置进行调速控制来控制流量、扬程的方法现在应用得非常广泛，且是非常有效的节能方法，对于经济发展具有重要的意义。
4.1 变频器运行节能原理
(1) 水泵的基本参数
流量Q:单位时间流过水泵的水量(m³/s);
水压（扬程）H:水流过时产生的压力。（m）
功率P:水泵工作有效总功率Pt＝QHt(W)。如水泵用有效静压Hg，则Pg＝QHg;
效率η:水泵的轴功率因有部分损耗而不能全部传给水，因此可以用水泵效率这一参数衡量水泵工作的优劣，按照水泵的工作方式及参数的不同，效率分别有:
   全压效率ηt＝QHt/P      静压效率ηg＝QHg/P
(2) 水泵的特性曲线
表示水泵性能的特性曲线有:
H-Q曲线:当转速恒定时, 水压与流量间的关系特性;
P-Q曲线:当转速恒定时, 功率与流量间的关系特性;
η-Q曲线:当转速恒定时，水泵的效率特性。
对于同类型的水泵，根据水泵参数的比例定律，在不同转速时的H-Q曲线如图8所示。

图8    水泵运行H－Q曲线
根据水泵相似方程:当水泵转速从n变到n′，流量Q、水压H及轴功率P的变化关系:
      Q′=Q(n′/ n)     (1)
      H′=H(n′/ n)²    (2)
      P′=P(n′/ n)³     (3)
上面的公式说明，流量与转速成正比。水压与转速的二次方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。因此，从理论上得出转速降10％的时候，会带来30％的功率下降，转速降50％的时候，会带来87％的功率下降，由于功率的大幅度下降，可获得显著的节电效果，调节阀门和用变频调速两种调节方法的运行工况点也不同，其运行的对比如图9所示。

图9 水泵转速调节与阀门调节的特性曲线对比

4.3、功率因数补偿节能
无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网

有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
4.4、软启动节能
   由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会

对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

五、   高压变频器与现场的接口改造方案

  1、 改造思路和基本原则

由于我国的供电电压和电机制造电压无1.7kV、 2.3kV、3.3kV和4.16kV电压等级，所以在变频器选型时可不考虑以上中压等级的产品。一般200kW以上的电机均采用6kV、10kV电压等级，所以应从6kV、10kV电压等级这个现实来考虑问题。由于功率器件技术，变频器主电路拓扑结构技术和制造工艺的进一步完善，目前300kW以上功率的高压变频器无论是其可靠性还是其经济性都已经为用户所接受。

2、主电路改造方法：

355千瓦的高压电机由原来的单一工频电源供电改造为一台变频器带一台泵的“一拖一、带工频旁路”的电气一次回路的变频改造，运行时，变频器拖动一台泵， 如在运行中出现故障时，可人工转至工频运行，大大提高了水泵电机的效率及改善运行状况。

      此结构是手动旁路的典型方案,原理是由3个高压手动隔离开关QS1、QS2和QS3组成（其中QF为原高压开关柜内的断路器）。要求QS2和QS3不能同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开;工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。在检修变频器时，有明显断电点，能够保证人身安全，同时也可手动使负载投入工频电网运行等。

图8   变频器的现场主回路

3、控制系统采用恒压力控制方式：

控制系统以PID调节运算为基础，进行优化协调控制，其输出控制变频器的频率，调节水泵转速，调节循环水流量，管网输出压力恒定。采用此系统有助于保障系统供水的要求。、

4、 根据工艺控制对象及用户的要求确认的点数及模拟量通道数，编写程序。或采用电脑进行远程控制

5、 安装调试高压变频器，监控操作台；连接一次动力电缆与二次监控电缆。