高压电机应用变频调速后机电保护整定的讨论

PAGEPAGE1高压电机应用变频调速后继电保护整定的探讨浙江天马热电有限公司宋华随着高压变频器的生产技术的日趋成熟,因其具有良好的控制特性和非常显著的节能效果,在热电企业的泵类及风机类负载中得到广泛的应用。在节能降耗的同时,保证机组安全可靠地运行成为电气技术人员十分关心的问题,因此对应用高压变频器后的电机继电保护的配置和整定成为新的讨论热点。现就变频器的两种运行方式下探讨一下保护配置及整定方法。一、电动机工频运行时目前电动机加装变频器所采用的改造方式多为工变频互切方式，其系统架构如图1所示。工频频运行时QS1QS3闸刀在分位、QS3在合位。图1QF真空断路器采用微机保护作为高压电机的保护，其主要功能如下：1、速断保护。作为定子绕组和供电电缆相间短路故障的保护，应用在2MW以下的高压电机上。电流速断保护动作与跳闸。电流速断保护有高、低两个定值，其中低定值在电动机起动结束后才投入。1）动作电流高值Iop.H。Iop.H应躲过电动机的最大起动电流，即Iop.H=KrelKstIn式1式中Krel可靠系数，取Krel=1.4；电流的80%计，则有躲过外部短Iop.L=Krel（80%KstIn）式中Krel可靠系数，取Krel=1.2；计及式1，得到Iop.L=EQ\F(1.2,1.4)*80%=68.6%Iop.H式2Kst电动机的最大起动电流倍数，一般可取Kst=6.5；In电动机二次额定电流。2）动作电流低值Iop.L。Iop.L应躲过供电母线三相短路时电动机的反馈电流；同时要路故障切除电压恢复过程中电动机的自起动电流。电动机的反馈电流按起动按式2整定，可躲过电动机的自起动电流。3）动作时限。动作时限取0s。2、负序电流保护负序电流保护作电动机匝间短路、断相、相序搞错、供电电压较大不平衡的保护，对电动机不对称短路故障起后备保护作用。负序保护动作于跳闸。当负序电流保护为两段式时，=1\*ROMANI段负序动作电流I2op=1\*ROMANI、=2\*ROMANII段负序动作电流I2op=2\*ROMANII分别为：I2op=1\*ROMANI=（50%-100%）InI2op=2\*ROMANII=（30%-35%）In当负序电流保护为三段式时，=1\*ROMANI段、=2\*ROMANII段、=3\*ROMANIII段负序动作电流I2op=1\*ROMANI、I2op=2\*ROMANII、I2op=3\*ROMANIII分别为I2op=1\*ROMANI=（50%-100%）InI2op=2\*ROMANII=（30%-35%）InI2op=3\*ROMANIII=20%In（告警段）3）当负序电流保护为一段式时，动作电流为I2op=（35%-80%）In。对于两段式负序电流保护动作时限可取；第=1\*ROMANI段0.05s，第=2\*ROMANII段0.4s。对=3\*ROMANIII段式负序电流保护的动作时限可取第=1\*ROMANI段0.05s，第=2\*ROMANII段0.4s，第=3\*ROMANIII段0.8s，一段式负序电流保护动作时限取0.4S。3、电动机起动时间过长保护整定原则，按测到的实际起动时间整定。4、正序过流动作电流Iop；取Iop=（1.3-1.5）In。动作时限：取t=0.7tst.max.二．变频运行变频运行时QS1QS3闸刀在合位、QS3在分位，此时开关QF保护高压变频器的移相变压器，即此时保护配置按保护变压器原则整定,变频器至电动机的电缆保护由变频器自带保护承担，开关柜至变频器电缆、变频器的输入变压器保护由开关柜保护装置承担。变压器电流保护一般情况下为两段,第=1\*ROMANI段为电流速断保护,第=2\*ROMANII段为过流保护.第=2\*ROMANII段为过流保护可以设为定时限,也可以设为正常反实限、非常反时限、超常反时限.1、速断保护（=1\*ROMANI段）1）动作电流Iopl。Iopl按以下两个条件整定选取：a、Iopl按躲过变压器低压侧最大三相短路条件整定，Iopl为Iopl=KrelEQEQ式3式中Xs变压器高压侧系统处最大运行方式时折算到SB基准容量的系统阻抗标幺值；XTL折算到SB基准容量的变压器阻抗标幺值；UB变压器高压侧的平均额定电压;nTA变压器高压侧电流互感器变比；Krel可靠系数，取Krel=1.2-1.3.b、按躲过变压器励磁涌流条件整定，Iopl可取Iopl=（10-12）EQ式4In变压器高压侧额定电流。Iopl取式3、式4较大者2、过流保护移向变压器与传统变压器既有类似的地方，也有不同的地方。由于移相变压器副边至少有15个以上的的绕组，而移相变压器的阻抗一般为8%左右。当有一个副边绕组短路时，其短路电流折算到原边，只有整个变压器短路电流的;而整台变压器所有副边绕组短路时才是额定电流的12.5倍，所以，当一个副边绕组短路时，其原边电流仅为额定电流的，还达不到额定电流。因此，在高压变频器中针对变压器副边绕组短路设计的过流保护是没有意义的。此时变压器副边绕组短路有变频器模块来检测保护。3、过载保护高压变频器输出侧有过载保护功能，变频器把变压器从电网接收的所有功率（除变压器内部损耗）输给电机，只要电机不过载，变压器也不会过载。当然在QF处也可以设置过载保护。4、接地保护应躲过外部接地故障时流过保护的零序电流（3IO）=Krel3ωCoj式5Krel可靠系数，当保护带一定延时时取Krel=2得（3IO）=Krel动作时限。取to=1s,动作与发信。5、过热保护变频器带有完备的温度测控装置，在A，B,C三相高低压线圈之间预埋3只铂热电阻，用数显温控仪巡回显示A,B,C三相的温度值，并可以对它们进行过热保护。当测温装置的检测值超过了设定的“变压器超温值”和“变压器过热值”时，都会向高压变频器的控制系统发出信号，由控制系统实施“声光报警”或“紧急停机”的处理。因此不必考虑过热保护。三、结束语高压变频器在电厂中一般为非常重要的设备。技术人员在积极采用这一先进的节能设备的同时，一定要关注由于变频器的应用带来的对厂用电各方面的影响，关注保护配置和整定问题对高压变频器