3 變頻器電動機差動保護

　　在使用變頻器拖動電動機的情況下，傳統(tǒng)電動機差動保護無法使用的原因為：電動機機端CT為圖1中開關柜處的CT1和電動機中性側CT即CT3這兩處CT的電流頻率不相同。文獻提出采用磁平衡差動保護來實現(xiàn)，但實際中存在幾個問題：

　?。?）目前發(fā)電廠使用的電動機基本上都無法提供磁平衡差動所需要的中性側電纜引出。

　　（2）磁平衡差動的電流是在變頻器下方，非工頻電流。對于微機保護，按照工頻50 Hz整定的定值不適用于非工頻情況。

　　由于差動保護的兩側電流必須為同一頻率下電流?？煽紤]在變頻器下方、電動機上方加裝一組CT，即CT2，此組CT可安裝于變頻器柜中，由CT2和CT3兩組電流構成差動保護。

　　常規(guī)差動保護為相量差動，其原理是用傅里葉算法，根據(jù)一個周波的采樣點計算出流入和流出電流的實虛部，再計算出差動和制動電流的幅值、相位后用相量比較的方式構成判據(jù)。由于電流非50 Hz工頻，因此在進行傅里葉計算時需要通過頻率跟蹤保證計算結果的正確。由于變頻器下方無電壓引入，因此通過常規(guī)的電壓跟蹤頻率方式無法實現(xiàn)。有廠家提出利用電流跟蹤頻率，但由于電流跟蹤頻率存在較大的誤差，容易引起保護的誤動、拒動，在實際中并不采用。

　　對于差動保護中采用的采樣值差動，為微機保護中所有通道采樣為電流在同一時刻的瞬時值：當被保護設備沒有橫向內部故障時，各采樣電流值之和為零；當發(fā)生內部故障時，各采樣電流值之和不為零。采樣值差動保護就是利用采樣值電流之和按一定的動作判據(jù)構成。

　　與常規(guī)相量差動保護相比，采樣值差動具有動作速度快、計算量少等特點，是微機差動保護領域的一個突破，己應用于母差、變壓器等保護中。采樣值差動不涉及傅氏計算，變頻器所帶來的諧波也不會影響其計算精度，因此，對工作于25～50 Hz的高壓變頻電動機，其差動保護可以利用該算法實現(xiàn)。

　　江蘇金智科技股份有限公司基于采樣值差動原理開發(fā)的變頻器電動機差動保護，已經在現(xiàn)場成功投運，運行一段時間以來，未出現(xiàn)保護誤動、拒動的情況，說明采樣值差動可以應用于變頻器電動機的差動保護。該差動保護裝置電流輸入有3組CT，分別為開關側CT1、變頻器下方電動機上方增加的CT2、中性側CT3，同時引入工頻旁路開關接點。當旁路開關接點閉合時，此時為常規(guī)相量差動，采用傅里葉算法，差動電流為CT1和CT3電流；當旁路開關接點斷開時，此時為采樣值差動，采用采樣值差動算法，差動電流為CT2和CT3電流。

 　　4 變頻器電動機后備保護

　　目前一般變頻器電動機配置一臺電動機保護測控裝置和一臺變壓器保護測控裝置，兩臺裝置之間通過旁路開關進行投退。由于任意時刻，兩臺裝置只有一臺投入使用，降低了裝置的使用效率。

　　變壓器保護主要功能包括過流保護、負序保護、接地保護、過負荷保護等；電動機保護功能，主要包括過負荷保護、過流保護、負序保護、零序保護及低電壓保護等。

　　江蘇金智科技股份有限公司在此基礎上開發(fā)了一臺全新的變頻器電動機后備保護裝置，裝置中包含有變壓器保護、電動機保護功能，其中的變壓器保護、電動機保護功能的投退通過旁路開關接點所形成的硬壓板進行控制，這樣把原先兩臺裝置的功能集成到一臺裝置中，提高現(xiàn)場裝置的使用率。此后備保護裝置在多個現(xiàn)場得到了廣泛應用，受到了用戶的一致認可。

　　5 結束語

　　對于目前發(fā)電廠用高壓變頻器帶電動機的保護，傳統(tǒng)地采用傅里葉算法的相量差動不太適用，可以采用采樣值差動保算法實現(xiàn)差動保護；可以將現(xiàn)有的兩臺變壓器和電動機保護裝置的功能集成在一臺裝置中，實現(xiàn)后備保護，這樣既滿足電動機保護的要求，又節(jié)省了成本。