技術(shù)知識
簡述高壓三相異步電動機(jī)的保護(hù)配置
根據(jù)國家能源政策的要求，節(jié)能減排的工作已經(jīng)全方面的展開，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三相異步電動機(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非常廣泛的應(yīng)用。目前的新建電廠，重要輔機(jī)比如風(fēng)機(jī)、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)行或者已完成高壓三相異步電動機(jī)采用變頻器的改造。高壓三相異步電動機(jī)采用變頻器拖動之后，三相異步電動機(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。
一、目前變頻器電動機(jī)保護(hù)配置
發(fā)電廠為了保證系統(tǒng)的可靠性，高壓三相異步電動機(jī)一般采用變頻器帶工頻旁路，以便即使在變頻器檢修時也可以通過工頻旁路，保證三相異步電動機(jī)的正常運(yùn)行。圖1為現(xiàn)場高壓電動機(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，與主回路無接觸點(diǎn)，此時K3開關(guān)閉合，電動機(jī)通過旁路運(yùn)行。 當(dāng)三相異步電動機(jī)通過旁路運(yùn)行的時候，此時由廠用電中高壓母線工頻電壓直接驅(qū)動電動機(jī)，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(jī)本體。因此，此時應(yīng)該按照常規(guī)的三相異步電動機(jī)保護(hù)的要求配置電動機(jī)保護(hù)，有差動保護(hù)要求的，需要配置電動機(jī)差動保護(hù)。當(dāng)旁路開關(guān)K3斷開，三相異步電動機(jī)由變頻器拖動的時候，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(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。此時三相異步電動機(jī)常規(guī)差動保護(hù)由于開關(guān)處電流和電動機(jī)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(jī)保護(hù)配置有：電動機(jī)保護(hù)測控裝置、電動機(jī)差動保護(hù)裝置、變壓器保護(hù)測控裝置。電動機(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，此時為變頻器拖動電動機(jī)方式，變壓器保護(hù)裝置投入，三相異步電動機(jī)保護(hù)裝置和電動機(jī)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(jī)，電動機(jī)保護(hù)裝置和電動機(jī)差動保護(hù)裝置投入，變壓器保護(hù)裝置退出。
目前此種保護(hù)配置方式主要存在兩個問題：
（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。
二、 傳統(tǒng)三相異步電動機(jī)保護(hù)配置
三相異步電動機(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)、起動時間過長、三相供電不平衡或者斷相運(yùn)行、電壓異常等情況。因此，對于高壓三相異步電動機(jī)，根據(jù)規(guī)程以差動保護(hù)或者電流速斷為主保護(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)以及低電壓保護(hù)等作為后備保護(hù)。
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