高壓變頻器電動(dòng)機保護配置

摘要 隨著(zhù)國家能源政策的推行，發(fā)電廠(chǎng)用電越來(lái)越多地使用高壓變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機。文中重點(diǎn)介紹了某科技股份有限公司開(kāi)發(fā)出的全新變頻器電動(dòng)機差動(dòng)保護裝置，采用采樣值差動(dòng)原理實(shí)現變頻器電動(dòng)機的差動(dòng)保護；采用變壓器、電動(dòng)機保護功能集成于一臺裝置中，通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)切換的硬壓板進(jìn)行投退，實(shí)現后備保護的功能。
關(guān)鍵詞 電動(dòng)機保護；變壓器保護；相量差動(dòng)；采樣值差動(dòng)；旁路開(kāi)關(guān)切換

根據國家能源政策的要求，節能減排工作已全面展開(kāi)，而在大型火力發(fā)電廠(chǎng)，廠(chǎng)用電率的降低勢在必行。對于占廠(chǎng)用電絕大部分的高壓電動(dòng)機來(lái)說(shuō)，節能領(lǐng)域的重要技術(shù)措施就是高壓變頻技術(shù)的應用。隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器在電廠(chǎng)得到了廣泛應用。目前的新建電廠(chǎng)，重要輔機如風(fēng)機、水泵等，一般均要求考慮配置變頻器拖動(dòng)；越來(lái)越多的已建電廠(chǎng)正在進(jìn)行或已完成高壓電動(dòng)機采用變頻器的改造。高壓電動(dòng)機采用采用變頻器拖動(dòng)后，電動(dòng)機保護如何配置才能保證機組安全可靠的運行，成為電廠(chǎng)、設計院、保護廠(chǎng)家關(guān)注的問(wèn)題。

1 傳統電動(dòng)機保護配置
異步電動(dòng)機的故障有定子繞組相間短路故障、繞組的匝間短路故障和單相接地故障；不正常運行狀態(tài)主要有過(guò)負荷、堵轉、起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)、三相供電不平衡或斷相運行、電壓異常等。因此，對于高壓電動(dòng)機，根據規程以差動(dòng)保護或電流速斷為主保護，以過(guò)負荷保護、過(guò)流保護、負序保護、零序保護及低電壓保護等作為后備保護。

2 目前變頻器電動(dòng)機保護配置
發(fā)電廠(chǎng)為保證系統的可靠性，高壓電動(dòng)機一般采用變頻器帶工頻旁路，以便即使在變頻器檢修時(shí)也可通過(guò)工頻旁路，保證電動(dòng)機的正常運行。圖1為現場(chǎng)高壓電動(dòng)機變頻器改造的示意圖，其中K1、K2開(kāi)關(guān)保證變頻器檢修時(shí)，與主回路無(wú)接觸點(diǎn)，此時(shí)K3開(kāi)關(guān)閉合，電動(dòng)機通過(guò)旁路運行。

當電動(dòng)機通過(guò)旁路運行，此時(shí)由廠(chǎng)用電中高壓母線(xiàn)工頻電壓直接驅動(dòng)電動(dòng)機，進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)QF處保護裝置的保護對象是開(kāi)關(guān)出線(xiàn)以及電動(dòng)機本體。因此，此時(shí)應該按照常規電動(dòng)機保護的要求配置電動(dòng)機保護，有差動(dòng)保護要求的，需要配置電動(dòng)機差動(dòng)保護。
當旁路開(kāi)關(guān)K3斷開(kāi)，電動(dòng)機由變頻器拖動(dòng)時(shí)，進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)QF處保護裝置的保護對象是開(kāi)關(guān)出線(xiàn)以及變頻器。由于目前發(fā)電廠(chǎng)使用的變頻器一般由整流變壓器、控制柜等部分構成，即進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)QF處保護裝置的保護對象是開(kāi)關(guān)出線(xiàn)以及整流變壓器。此時(shí)電動(dòng)機成為與廠(chǎng)用電母線(xiàn)隔離后高壓變頻器的負荷，因而電動(dòng)機的保護應由高壓變頻系統的控制器實(shí)現。對于6～10 kV整流變壓器，一般對其配置常規變壓器后備保護，在整定時(shí)和常規變壓器略有差異。此時(shí)電動(dòng)機常規差動(dòng)保護由于開(kāi)關(guān)處電流和電動(dòng)機中性側電流頻率不一致，無(wú)法進(jìn)行差動(dòng)保護，只能退出。
目前一般變頻器電動(dòng)機保護配置有：電動(dòng)機保護測控裝置、電動(dòng)機差動(dòng)保護裝置、變壓器保護測控裝置。電動(dòng)機保護裝置和變壓器保護裝置通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)進(jìn)行功能的投退：即旁路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此時(shí)為變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機方式，變壓器保護裝置投入，電動(dòng)機保護裝置和電動(dòng)機差動(dòng)保護裝置退出；當旁路開(kāi)關(guān)閉合，此時(shí)為工頻電網(wǎng)直接拖動(dòng)電動(dòng)機，電動(dòng)機保護裝置和電動(dòng)機差動(dòng)保護裝置投入，變壓器保護裝置退出。