高壓變頻器電動機保護(hù)配置

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

根據(jù)國家能源政策的要求，節(jié)能減排工作已全面展開，而在大型火力發(fā)電廠，廠用電率的降低勢在必行。對于占廠用電絕大部分的高壓電動機來說，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，重要輔機如風(fēng)機、水泵等，一般均要求考慮配置變頻器拖動；越來越多的已建電廠正在進(jìn)行或已完成高壓電動機采用變頻器的改造。高壓電動機采用采用變頻器拖動后，電動機保護(hù)如何配置才能保證機組安全可靠的運行，成為電廠、設(shè)計院、保護(hù)廠家關(guān)注的問題。

1 傳統(tǒng)電動機保護(hù)配置
異步電動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)主要有過負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)、起動時間過長、三相供電不平衡或斷相運行、電壓異常等。因此，對于高壓電動機，根據(jù)規(guī)程以差動保護(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 目前變頻器電動機保護(hù)配置
發(fā)電廠為保證系統(tǒng)的可靠性，高壓電動機一般采用變頻器帶工頻旁路，以便即使在變頻器檢修時也可通過工頻旁路，保證電動機的正常運行。圖1為現(xiàn)場高壓電動機變頻器改造的示意圖，其中K1、K2開關(guān)保證變頻器檢修時，與主回路無接觸點，此時K3開關(guān)閉合，電動機通過旁路運行。

當(dāng)電動機通過旁路運行，此時由廠用電中高壓母線工頻電壓直接驅(qū)動電動機，進(jìn)線開關(guān)QF處保護(hù)裝置的保護(hù)對象是開關(guān)出線以及電動機本體。因此，此時應(yīng)該按照常規(guī)電動機保護(hù)的要求配置電動機保護(hù)，有差動保護(hù)要求的，需要配置電動機差動保護(hù)。
當(dāng)旁路開關(guān)K3斷開，電動機由變頻器拖動時，進(jìn)線開關(guān)QF處保護(hù)裝置的保護(hù)對象是開關(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)對象是開關(guān)出線以及整流變壓器。此時電動機成為與廠用電母線隔離后高壓變頻器的負(fù)荷，因而電動機的保護(hù)應(yīng)由高壓變頻系統(tǒng)的控制器實現(xiàn)。對于6～10 kV整流變壓器，一般對其配置常規(guī)變壓器后備保護(hù)，在整定時和常規(guī)變壓器略有差異。此時電動機常規(guī)差動保護(hù)由于開關(guān)處電流和電動機中性側(cè)電流頻率不一致，無法進(jìn)行差動保護(hù)，只能退出。
目前一般變頻器電動機保護(hù)配置有：電動機保護(hù)測控裝置、電動機差動保護(hù)裝置、變壓器保護(hù)測控裝置。電動機保護(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，此時為變頻器拖動電動機方式，變壓器保護(hù)裝置投入，電動機保護(hù)裝置和電動機差動保護(hù)裝置退出；當(dāng)旁路開關(guān)閉合，此時為工頻電網(wǎng)直接拖動電動機，電動機保護(hù)裝置和電動機差動保護(hù)裝置投入，變壓器保護(hù)裝置退出。