火電發(fā)電廠高壓變頻電機保護系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)計火電廠電機保護領(lǐng)域，具體為一種火電發(fā)電廠高壓變頻電機保護系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家能源政策的要求，節(jié)能減排作為一項重要的工作已在多個行業(yè)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，特別是國 內(nèi)變頻器廠家的發(fā)展，變頻器價格越來越低，使得變頻器在電廠得到了越來越廣泛的應(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(shè)計院、保護廠家十 分關(guān)注的問題。
[0003] 高壓變頻調(diào)速：在火力發(fā)電廠中，鍋爐引風(fēng)機、送風(fēng)機、汽輪機電動給水泵、凝結(jié)水 泵等耗電量大，同時這些水泵和風(fēng)景所在系統(tǒng)通常需要頻繁且幅度較大的流量調(diào)節(jié)。傳統(tǒng) 流量調(diào)節(jié)方法是調(diào)整這些系統(tǒng)管路中的風(fēng)門或調(diào)節(jié)閥開度。只要這些風(fēng)門或調(diào)節(jié)閥不是全 開，電動機所消耗的功率就有一部分轉(zhuǎn)化為克服這些風(fēng)門或調(diào)節(jié)閥阻力的無用功。如果風(fēng) 門或調(diào)節(jié)閥全開，通過調(diào)節(jié)電動機速度來調(diào)節(jié)電動機輸出功率，從而調(diào)節(jié)流體流量，就可實 現(xiàn)電動機效率的最優(yōu)化。
[0004] 現(xiàn)有的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(對于2000kW以上電動機配置)、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(guān)進行功能的投退：即旁路開關(guān)斷開，此時為變頻器拖動電動機方式，變壓器 保護裝置投入，電動機保護裝置和電動機差動保護裝置退出；當(dāng)旁路開關(guān)閉合，此時為工頻 電網(wǎng)直接拖動電動機，電動機保護裝置和電動機差動保護裝置投入，變壓器保護裝置退出。 此種保護配置方式主要存在兩個問題：對于2000kW以上的電動機，規(guī)程規(guī)定需要配置差動 保護，因此，在變頻器拖動電動機情況下，電動機差動保護退出，保護的可靠性受到影響；任 意時刻，變壓器保護裝置、電動機保護裝置只有一臺投入使用，降低了裝置的使用效率。
[0005] 因此，改變現(xiàn)有電動機的保護系統(tǒng)，使其保護的可靠性更穩(wěn)定，且大大提高使用效 率的高壓變頻電機保護系統(tǒng)，已經(jīng)是一個急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種電路結(jié)構(gòu)簡單，且在高壓變 頻電機在運行過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性更加穩(wěn)定，且使用效率高的火力發(fā)電廠高壓變頻電 機保護系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的： 火電發(fā)電廠高壓變頻電機保護系統(tǒng)，包括高壓電動機，與高壓電動機連接的變頻器，變 頻器通過設(shè)置有進線開關(guān)QF的進線連接廠用高壓母線；所述的變頻器的下方設(shè)置有工頻 旁路，所述的工頻旁路一端連接高壓電動機，另一端連接設(shè)置有進線開關(guān)QF所在的進線； 所述的工頻旁路為三組并列設(shè)置的帶有旁路開關(guān)K3的電路； 所述的變頻器包括整流變壓器和控制柜，電機保護系統(tǒng)采用差動保證裝置，所述的差 動保護裝置的電流設(shè)置有3組CT，即設(shè)置在開關(guān)側(cè)的CT1、變頻器下方電動機上方增加的 CT2和中性側(cè)CT3和同時引入的工頻旁路開關(guān)接點； 所述的CT2安裝于變頻器柜中，與CT3為同一頻率下的電流，二者構(gòu)成差動保護； 所述的火電發(fā)電廠高壓變頻電機保護系統(tǒng)的保護方法為： 當(dāng)電動機通過工頻旁路運行，此時由廠用電中高壓母線IOkV工頻電壓直接驅(qū)動電動 機，進線開關(guān)QF處保護裝置的保護對象是開關(guān)出線以及電動機本體；此時按照常規(guī)電動機 保護的要求配置電動機保護，有差動保護要求的，配置電動機差動保護； 當(dāng)旁路開關(guān)K3斷開，電動機由變頻器拖動，進線開關(guān)QF處保護裝置的保護對象是開關(guān) 出線以及變頻器，由于變頻器包括整流變壓器和控制柜，即進線開關(guān)QF處保護裝置的保護 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的高壓變頻器的負 荷，因而電動機的保護由高壓變頻系統(tǒng)的控制器實現(xiàn)。
[0008] 積極有益效果：本發(fā)明為電路結(jié)構(gòu)簡單，且在高壓變頻電機在運行過程中，能夠?qū)?現(xiàn)可靠性更加穩(wěn)定，使用效率高，可以自適應(yīng)電動機工頻或變頻方式的運行，無需認為干預(yù) 的火力發(fā)電廠高壓變頻電機保護系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為保護動作邏輯框圖一； 圖3為比率差動保護的動作曲線圖； 圖4為保護動作邏輯框圖二。
【具體實施方式】
[0010] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進一步的說明： 如圖1所示，火電發(fā)電廠高壓變頻電機保護系統(tǒng)，包括高壓電動機，與高壓電動機連接 的變頻器，變頻器通過設(shè)置有進線開關(guān)QF的進線連接廠用高壓母線；所述的變頻器的下方 設(shè)置有工頻旁路，所述的工頻旁路一端連接高壓電動機，另一端連接設(shè)置有進線開關(guān)QF所 在的進線； 所述的工頻旁路為三組并列設(shè)置的帶有旁路開關(guān)K3的電路； 所述的變頻器包括整流變壓器和控制柜，電機保護系統(tǒng)采用差動保證裝置，所述的差 動保護裝置的電流設(shè)置有3組CT，即設(shè)置在開關(guān)側(cè)的CT1、變頻器下方電動機上方增加的 CT2和中性側(cè)CT3和同時引入的工頻旁路開關(guān)接點； 所述的CT2安裝于變頻器柜中，與CT3為同一頻率下的電流，二者構(gòu)成差動保護； 所述的火電發(fā)電廠高壓變頻電機保護系統(tǒng)的保護方法為： 當(dāng)電動機通過工頻旁路運行，此時由廠用電中高壓母線IOkV工頻電壓直接驅(qū)動電動 機，進線開關(guān)QF處保護裝置的保護對象是開關(guān)出線以及電動機本體；此時按照常規(guī)電動機 保護的要求配置電動機保護，有差動保護要求的，配置電動機差動保護； 當(dāng)旁路開關(guān)K3斷開，電動機由變頻器拖動，進線開關(guān)QF處保護裝置的保護對象是開關(guān) 出線以及變頻器，由于變頻器包括整流變壓器和控制柜，即進線開關(guān)QF處保護裝置的保護 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的高壓變頻器的負 荷，因而電動機的保護由高壓變頻系統(tǒng)的控制器實現(xiàn)。
[0011] 當(dāng)電動機通過旁路運行，此時由廠用電中高壓母線IOkV工頻電壓直接驅(qū)動電動 機，進線開關(guān)QF處保護裝置的保護對象是開關(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。
[0012] 當(dāng)旁路開關(guān)K3斷開，電動機由變頻器拖動時，進線開關(guān)QF處保護裝置的保護對象 是開關(guān)出線以及變頻器，由于變頻器一般由整流變壓器、控制柜等部分構(gòu)成，即進線開關(guān)QF 處保護裝置的保護對象是開關(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 的高壓變頻器的負荷，因而電動機的保護應(yīng)由高壓變頻系統(tǒng)的控制器實現(xiàn)。
[0013] 1、變頻器電動機差動保護原理 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(guān)柜處的CTl和電動機中性側(cè)CT即CT3這兩處CT的電流頻率不相同。 有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： 1) 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(cè)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50Hz整 定的定值不適用于非工頻情況下。
[0014] 由于差動保護的兩側(cè)電流必須為同一頻率下電流，可考慮在變頻器下方、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(gòu)成差動保 護。
[0015] 常規(guī)差動保護為相量差動，其原理是用傅立葉算法，根據(jù)一個周波的采樣點計算 出流入流出電流的實虛部，再計算出差動電流和制動電流的幅值、相位后用相量比較的方 式構(gòu)成判據(jù)。由于電流非50HZ工頻，因此在進行傅里葉計