變頻器電動機保護配置簡述

摘要 隨著國家能源政策的推行，發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出的全新變頻器電動機差動保護裝置，采用采樣值差動原理實現變頻器電動機的差動保護；采用變壓器、電動機保護功能集成于一臺裝置中，通過旁路開關切換的硬壓板進行投退，實現后備保護的功能。
關鍵詞 電動機保護；變壓器保護；相量差動；采樣值差動；旁路開關切換

??? 根據國家能源政策的要求，節能減排工作已全面展開，而在大型火力發電廠，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，節能領域的重要技術措施就是高壓變頻技術的應用。隨著電力電子技術的發展，變頻器在電廠得到了廣泛應用。目前的新建電廠，重要輔機如風機、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，電動機保護如何配置才能保證機組安全可靠的運行，成為電廠、設計院、保護廠家關注的問題。
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1 傳統電動機保護配置

??? 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；不正常運行狀態主要有過負荷、堵轉、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，根據規程以差動保護或電流速斷為主保護，以過負荷保護、過流保護、負序保護、零序保護及低電壓保護等作為后備保護。
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2 目前變頻器電動機保護配置

??? 發電廠為保證系統的可靠性，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為現場高壓電動機變頻器改造的示意圖，其中K1、K2開關保證變頻器檢修時，與主回路無接觸點，此時K3開關閉合，電動機通過旁路運行。

??? 當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動電動機，進線開關QF處保護裝置的保護對象是開關出線以及電動機本體。因此，此時應該按照常規電動機保護的要求配置電動機保護，有差動保護要求的，需要配置電動機差動保護。
??? 當旁路開關K3斷開，電動機由變頻器拖動時，進線開關QF處保護裝置的保護對象是開關出線以及變頻器。由于目前發電廠使用的變頻器一般由整流變壓器、控制柜等部分構成，即進線開關QF處保護裝置的保護對象是開關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荷，因而電動機的保護應由高壓變頻系統的控制器實現。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，在整定時和常規變壓器略有差異。此時電動機常規差動保護由于開關處電流和電動機中性側電流頻率不一致，無法進行差動保護，只能退出。
??? 目前一般變頻器電動機保護配置有：電動機保護測控裝置、電動機差動保護裝置、變壓器保護測控裝置。電動機保護裝置和變壓器保護裝置通過旁路開關進行功能的投退：即旁路開關斷開，此時為變頻器拖動電動機方式，變壓器保護裝置投入，電動機保護裝置和電動機差動保護裝置退出；當旁路開關閉合，此時為工頻電網直接拖動電動機，電動機保護裝置和電動機差動保護裝置投入，變壓器保護裝置退出。