高壓變頻器電動(dòng)機(jī)保護(hù)配置

摘要 隨著國(guó)家能源政策的推行，發(fā)電廠用電越來越多地使用高壓變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)。文中重點(diǎn)介紹了某科技股份有限公司開發(fā)出的全新變頻器電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置，采用采樣值差動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)變頻器電動(dòng)機(jī)的差動(dòng)保護(hù)；采用變壓器、電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能集成于一臺(tái)裝置中，通過旁路開關(guān)切換的硬壓板進(jìn)行投退，實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)的功能。
關(guān)鍵詞 電動(dòng)機(jī)保護(hù)；變壓器保護(hù)；相量差動(dòng)；采樣值差動(dòng)；旁路開關(guān)切換

根據(jù)國(guó)家能源政策的要求，節(jié)能減排工作已全面展開，而在大型火力發(fā)電廠，廠用電率的降低勢(shì)在必行。對(duì)于占廠用電絕大部分的高壓電動(dòng)機(jī)來說，節(jié)能領(lǐng)域的重要技術(shù)措施就是高壓變頻技術(shù)的應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器在電廠得到了廣泛應(yīng)用。目前的新建電廠，重要輔機(jī)如風(fēng)機(jī)、水泵等，一般均要求考慮配置變頻器拖動(dòng)；越來越多的已建電廠正在進(jìn)行或已完成高壓電動(dòng)機(jī)采用變頻器的改造。高壓電動(dòng)機(jī)采用采用變頻器拖動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)保護(hù)如何配置才能保證機(jī)組安全可靠的運(yùn)行，成為電廠、設(shè)計(jì)院、保護(hù)廠家關(guān)注的問題。

1 傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)保護(hù)配置
異步電動(dòng)機(jī)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(yùn)行狀態(tài)主要有過負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)、起動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)、三相供電不平衡或斷相運(yùn)行、電壓異常等。因此，對(duì)于高壓電動(dòng)機(jī)，根據(jù)規(guī)程以差動(dòng)保護(hù)或電流速斷為主保護(hù)，以過負(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)等作為后備保護(hù)。

2 目前變頻器電動(dòng)機(jī)保護(hù)配置
發(fā)電廠為保證系統(tǒng)的可靠性，高壓電動(dòng)機(jī)一般采用變頻器帶工頻旁路，以便即使在變頻器檢修時(shí)也可通過工頻旁路，保證電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。圖1為現(xiàn)場(chǎng)高壓電動(dòng)機(jī)變頻器改造的示意圖，其中K1、K2開關(guān)保證變頻器檢修時(shí)，與主回路無接觸點(diǎn)，此時(shí)K3開關(guān)閉合，電動(dòng)機(jī)通過旁路運(yùn)行。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過旁路運(yùn)行，此時(shí)由廠用電中高壓母線工頻電壓直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，進(jìn)線開關(guān)QF處保護(hù)裝置的保護(hù)對(duì)象是開關(guān)出線以及電動(dòng)機(jī)本體。因此，此時(shí)應(yīng)該按照常規(guī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)的要求配置電動(dòng)機(jī)保護(hù)，有差動(dòng)保護(hù)要求的，需要配置電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)。
當(dāng)旁路開關(guān)K3斷開，電動(dòng)機(jī)由變頻器拖動(dòng)時(shí)，進(jìn)線開關(guān)QF處保護(hù)裝置的保護(hù)對(duì)象是開關(guān)出線以及變頻器。由于目前發(fā)電廠使用的變頻器一般由整流變壓器、控制柜等部分構(gòu)成，即進(jìn)線開關(guān)QF處保護(hù)裝置的保護(hù)對(duì)象是開關(guān)出線以及整流變壓器。此時(shí)電動(dòng)機(jī)成為與廠用電母線隔離后高壓變頻器的負(fù)荷，因而電動(dòng)機(jī)的保護(hù)應(yīng)由高壓變頻系統(tǒng)的控制器實(shí)現(xiàn)。對(duì)于6～10 kV整流變壓器，一般對(duì)其配置常規(guī)變壓器后備保護(hù)，在整定時(shí)和常規(guī)變壓器略有差異。此時(shí)電動(dòng)機(jī)常規(guī)差動(dòng)保護(hù)由于開關(guān)處電流和電動(dòng)機(jī)中性側(cè)電流頻率不一致，無法進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)，只能退出。
目前一般變頻器電動(dòng)機(jī)保護(hù)配置有：電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置、變壓器保護(hù)測(cè)控裝置。電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置和變壓器保護(hù)裝置通過旁路開關(guān)進(jìn)行功能的投退：即旁路開關(guān)斷開，此時(shí)為變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)方式，變壓器保護(hù)裝置投入，電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置和電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置退出；當(dāng)旁路開關(guān)閉合，此時(shí)為工頻電網(wǎng)直接拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置和電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置投入，變壓器保護(hù)裝置退出。