高壓變頻器電動機(jī)保護(hù)配置

作者：時(shí)間：2011-09-23 來源：網(wǎng)絡(luò)

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目前此種保護(hù)配置方式主要存在兩個(gè)問題：
(1)對于2 000 kW以上的電動機(jī)，需要配置差動保護(hù)。因此，在變頻器拖動電動機(jī)情況下，電動機(jī)差動保護(hù)退出，保護(hù)的可靠性受到影響。
(2)任意時(shí)刻，變壓器保護(hù)裝置、電動機(jī)保護(hù)裝置只有一臺投入使用，降低了裝置的使用效率。

3 變頻器電動機(jī)差動保護(hù)
在使用變頻器拖動電動機(jī)的情況下，傳統(tǒng)電動機(jī)差動保護(hù)無法使用的原因?yàn)椋弘妱訖C(jī)機(jī)端CT為圖1中開關(guān)柜處的CT1和電動機(jī)中性側(cè)CT即CT3這兩處CT的電流頻率不相同。文獻(xiàn)提出采用磁平衡差動保護(hù)來實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際中存在幾個(gè)問題：
(1)目前發(fā)電廠使用的電動機(jī)基本上都無法提供磁平衡差動所需要的中性側(cè)電纜引出。
(2)磁平衡差動的電流是在變頻器下方，非工頻電流。對于微機(jī)保護(hù)，按照工頻50 Hz整定的定值不適用于非工頻情況。
由于差動保護(hù)的兩側(cè)電流必須為同一頻率下電流。可考慮在變頻器下方、電動機(jī)上方加裝一組CT，即CT2，此組CT可安裝于變頻器柜中，由CT2和CT3兩組電流構(gòu)成差動保護(hù)。
常規(guī)差動保護(hù)為相量差動，其原理是用傅里葉算法，根據(jù)一個(gè)周波的采樣點(diǎn)計(jì)算出流入和流出電流的實(shí)虛部，再計(jì)算出差動和制動電流的幅值、相位后用相量比較的方式構(gòu)成判據(jù)。由于電流非50 Hz工頻，因此在進(jìn)行傅里葉計(jì)算時(shí)需要通過頻率跟蹤保證計(jì)算結(jié)果的正確。由于變頻器下方無電壓引入，因此通過常規(guī)的電壓跟蹤頻率方式無法實(shí)現(xiàn)。有廠家提出利用電流跟蹤頻率，但由于電流跟蹤頻率存在較大的誤差，容易引起保護(hù)的誤動、拒動，在實(shí)際中并不采用。
對于差動保護(hù)中采用的采樣值差動，為微機(jī)保護(hù)中所有通道采樣為電流在同一時(shí)刻的瞬時(shí)值：當(dāng)被保護(hù)設(shè)備沒有橫向內(nèi)部故障時(shí)，各采樣電流值之和為零；當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，各采樣電流值之和不為零。采樣值差動保護(hù)就是利用采樣值電流之和按一定的動作判據(jù)構(gòu)成。
與常規(guī)相量差動保護(hù)相比，采樣值差動具有動作速度快、計(jì)算量少等特點(diǎn)，是微機(jī)差動保護(hù)領(lǐng)域的一個(gè)突破，己應(yīng)用于母差、變壓器等保護(hù)中。采樣值差動不涉及傅氏計(jì)算，變頻器所帶來的諧波也不會影響其計(jì)算精度，因此，對工作于25～50 Hz的高壓變頻電動機(jī)，其差動保護(hù)可以利用該算法實(shí)現(xiàn)。
江蘇金智科技股份有限公司基于采樣值差動原理開發(fā)的變頻器電動機(jī)差動保護(hù)，已經(jīng)在現(xiàn)場成功投運(yùn)，運(yùn)行一段時(shí)間以來，未出現(xiàn)保護(hù)誤動、拒動的情況，說明采樣值差動可以應(yīng)用于變頻器電動機(jī)的差動保護(hù)。該差動保護(hù)裝置電流輸入有3組CT，分別為開關(guān)側(cè)CT1、變頻器下方電動機(jī)上方增加的CT2、中性側(cè)CT3，同時(shí)引入工頻旁路開關(guān)接點(diǎn)。當(dāng)旁路開關(guān)接點(diǎn)閉合時(shí)，此時(shí)為常規(guī)相量差動，采用傅里葉算法，差動電流為CT1和CT3電流；當(dāng)旁路開關(guān)接點(diǎn)斷開時(shí)，此時(shí)為采樣值差動，采用采樣值差動算法，差動電流為CT2和CT3電流。

4 變頻器電動機(jī)后備保護(hù)
目前一般變頻器電動機(jī)配置一臺電動機(jī)保護(hù)測控裝置和一臺變壓器保護(hù)測控裝置，兩臺裝置之間通過旁路開關(guān)進(jìn)行投退。由于任意時(shí)刻，兩臺裝置只有一臺投入使用，降低了裝置的使用效率。
變壓器保護(hù)主要功能包括過流保護(hù)、負(fù)序保護(hù)、接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等；電動機(jī)保護(hù)功能，主要包括過負(fù)荷保護(hù)、過流保護(hù)、負(fù)序保護(hù)、零序保護(hù)及低電壓保護(hù)等。
江蘇金智科技股份有限公司在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一臺全新的變頻器電動機(jī)后備保護(hù)裝置，裝置中包含有變壓器保護(hù)、電動機(jī)保護(hù)功能，其中的變壓器保護(hù)、電動機(jī)保護(hù)功能的投退通過旁路開關(guān)接點(diǎn)所形成的硬壓板進(jìn)行控制，這樣把原先兩臺裝置的功能集成到一臺裝置中，提高現(xiàn)場裝置的使用率。此后備保護(hù)裝置在多個(gè)現(xiàn)場得到了廣泛應(yīng)用，受到了用戶的一致認(rèn)可。
5 結(jié)束語
對于目前發(fā)電廠用高壓變頻器帶電動機(jī)的保護(hù)，傳統(tǒng)地采用傅里葉算法的相量差動不太適用，可以采用采樣值差動保算法實(shí)現(xiàn)差動保護(hù)；可以將現(xiàn)有的兩臺變壓器和電動機(jī)保護(hù)裝置的功能集成在一臺裝置中，實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)，這樣既滿足電動機(jī)保護(hù)的要求，又節(jié)省了成本。