高压变频器电动机保护配置

发布时间:2021.07.29 新闻来源:高压亚博vip2019_高压电动机_高效节能亚博vip2019_湘潭亚博vip2019厂 浏览次数:

根据国家能源政策的要求,节能减排已全面展开,而在大型火力发电厂,厂用电率的降低势在行。对于占厂用电绝大部分的高压电动机来说,节能领域的重要技术措施就是高压变频技术的应用。随着电力电子技术的发展,变频器在电  厂得到了广泛应用。目前的新建电厂,重要辅机如风机、水泵等,一般均要求考虑配置变频器拖动;越来越多的已建电厂正在进行或已完成高压电动机采用变频器的改造。高压电动机采用采用变频器拖动后,电动机保护如何配置才能保证机组安全可靠的运行,成为电厂、设计院、保护厂家关注的问题。1  传统电动机保护配置异步电动机的故障有定子绕组相间短路故障、绕组的匝间短路故障和单相接地故障;不正常运行状态主要有过负荷、堵转、动时间过长、三相供电不平衡或断相运行、电压异常等。因此,对于高压电动机,根据规程以差动护或电流速断为主保护,以过负荷保护、过流保护、负序保护、零序保护及低电压保护等作为后备保护。2  目前变频器电动机保护配置发电厂为保证系统的可靠性,高压电动机一般采用变频器带工频旁路,以便即使在变频器检修时也可通过工频旁路,保证电动机的正常运行。图 1 为现场高压电动机变频器改造的示意图,其中  K1、K2  开关保证变频器检修时,与主回路无接触点,时  K3  开关闭合,电动机通过旁路运行。当电动机通过旁路运行,此时由厂用电中高压母线工频电压直接驱动电动机,进线开关  QF  处保护装置的保护对象是开关  出线以及电动机本体。因此,此时应该按照常规电动机保护的要求配置电动机保护,有差动保护要求的,需要配置电动机差动保护。当旁路开关K3  断开,电动机由变频器拖动时,进线开关QF处保护装置的保护对象是开关出线以及变频器。由于目前发电厂使用的变频器一般由整流变压器、控制柜等部分构成,即进线开关  QF  处保护装置的保护对象是开关出线以及整流变压器。此时电动机成为与厂用电母线隔离后高压变频器 
的负荷,因而电动机的保护应由高压变频系统的控制器实现。对于 6~10kV 整流变压器,一般对 
其配置常规变压器后备保护,在整定时和常规变压器略有差异。此时电动机常规差动保护由于开 
关处电流和电动机中性侧电流频率不一致,无法 进行差动保护,只能退出。目前一般变频器电动 
机保护配置有:电动机保护测控装置、电动机差动保护装置、变压器保护测控装置。电动机保护装置和变压器保护装置通过旁路开关进行功能的投退:即旁路开关断开,此时为变频器拖动电 
动机方式,变压器保护装置投入,电动机保护装  置和电动机差动保护装置退出;当旁路开关闭  合,此时为工频电网直接拖动电动机,电动机保护装置和电动机差动保护装置投入,变压器保护 
装置退出。目前此种保护配置方式主要存在两个问题:(1)对于 2000kW 以上的电动机,需要配置 
差动保护。因此,在变频器拖动电动机情况下电动机差动保护退出,保护的可靠性受到影响。 
(2)任意时刻,变压器保护装置、电动机保护装置只有一台投入使用,降低了装置的使用效率。 
3  变频器电动机差动保护在使用变频器拖动电动机的情况下,传统电动机差动保护无法使用的原 
因为:电动机机端 CT 为图 1 中开关柜处的 CT1    和电动机中性侧 CT 即 CT3 这两处 CT 的电流频率  不相同。文献提出采用磁平衡差动保护来实现,但实际中存在几个问题:(1)目前发电厂使用的电动机基本上都无法提供磁平衡差动所需要的中性侧电缆引出。(2)磁平衡差动的电流是在变 
频器下方,非工频电流。对于微机保护,按照工频  50Hz  整定的定值不适用于非工频情况。由于  差动保护的两侧电流必须为同一频率下电流。可  考虑在变频器下方、电动机上方加装一组 CT,即  CT2,此组 CT 可安装于变频器柜中,由 CT2 和 CT3    两组电流构成差动保护。常规差动保护为相量差  动,其原理是用傅里叶算法,根据一个周波的采  样点计算出流入和流出电流的实虚部,再计算出  差动和制动电流的幅值、相位后用相量比较的方  式构成判据。由于电非  50Hz  工频,因此在进  行傅里叶计算时需要通过频率跟踪保证计算结果的正确。由于变频器下方无电压引入,因此通  过常规的电压跟踪频率方式无法实现。有厂家提 
出利用电流跟踪频率,但由于电流跟踪频率存在较大的误差,容易引起保护的误动、拒动,在实 际中并不采用。对于差动保护中采用的采样值差动,为微机保护中所有通道采样为电流在同一时刻的瞬时值:当被保护设备没有横向内部故障时,各采样电流值之和为零;当发生内部故障时, 各采样电流值之和不为零。采样值差动保护就是利用采样值电流之和按一定的动作判据构成。与常规相量差动保护相比,采样值差动具有动作速度快、计算量少等特点,是微机差动保护领域的一个突破,己应用于母差、变压器等保护中。采样值差动不涉及傅氏计算,变频器所带来的谐波也不会影响其计算精度,因此,对于  25~50Hz  的高压变频电动机,其差动保护可以利用该算法实现。  
  
  
 

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