,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,大容量高压电动机变频器继电保护对策,广东省电力设计研究院,谭茂强,*,1.变频技术节能原理及应用,2.高压电动机变频器电气主接线,3.高压电动机继电保护要求,4.高压电动机采用变频器后继保,现状及问题,5.改进设想,广东省电力设计研究院恭贺,发电厂电机技术三亚交流研讨会召开,!,*,0.,引子,低碳经济 绿色火电倡导火电厂朝环境友好、资源节约和可持续方向开展,电厂采用变频器节能降耗效果显著,采用变频器后大容量高压电动机高灵敏度继电保护亟待完善,*,1.,变频技术节能原理及应用,电厂变频应用领域：烟风、给水、凝结水系统,共同特征：耗电量大，,流量调整频繁且调节幅度大,传统流量调节：调整管路风门或阀门开度，,风门或阀门不全开，存在阻力,节能降耗思路：门全开，其他手段调节流量，,减少阻力，提高效率,流量调节关键：调节电动机速度,转速n与流量Q关系：Q1/Q2=n1/n2,转速n与扬程H关系：H1/H2=n1/n22,转速n与功率P关系：P1/P2=n1/n23,*,1.,变频技术节能原理及应用,异步电动机速度调节关键：调整电源频率,速度公式：n=60F1-S/P,n：转速,F：频率,S：转差率,P：定子极对数,相对而言：频率调整较转差率和定子极对数容易,变频调节：让门全开，变频技术调节电动机转,速从而调节流量，提高效率,节能效果：比阀门开度调节节能20%70%,投资回收期：约为2年,*,1.,变频技术节能原理及应用,1三个技改实例,大同电厂11号燃机给水泵改变频；,襄樊电厂6台30万和60万机凝结水泵改变频；,新疆苇湖梁电厂6台引、送风机改变频,2广东院近期百万机组工程设计变频节能实践,1华能海门电厂一期1、2号机组新建工程：凝结水泵6台,2大唐潮州三百门电厂3、4号机组扩建工程：凝结水泵6台,3国华台山发电厂二期扩建工程：凝结水泵6台 低加疏水泵2台,4粤电平海电厂一期新建工程：凝结水泵6台 海水提升反渗透泵3台,5粤电惠来电厂一期3、4号机组扩建工程：凝结水泵6台 海水提升,反渗透泵3台,6国华台山发电厂技改工程：某5000kW辅机电动机改用变频,*,2.,高压电动机变频器电气主接线,目前，变频器电气接线主要形式：,11拖1固定式,21拖1旁路式,31拖2旁路式,*,3.,高压电动机继电保护要求,纵联差动,容量大于2000 kW或容量小于2000 kW但采用,电流速断灵敏度不够时,电流速断,未装设纵差或纵差保护范围只含电动机时,过电流作为纵差后备,单相接地,过负荷,低电压,*,3.,高压电动机继电保护要求,国内某品牌综保装置用于大容量电动机保护功能：,差动速断,比率差动,差流越限告警,二段式电流,二段式负序电流,反时限电流,电动机起动超时,零序电流,过负荷,过热,低电压,过电压等,*,4-1.,高压电动机采用变频器后继保现状,1目前方案：开关柜综保+变频器自带保护,2某国外品牌高压电动机变频器自带保护功能：,输入侧-过流、过负荷、过压、欠压、三相电流不平衡、,三相电压不平衡,输出侧-速断、过流、过负荷、零序电流、零序电压、,过压、三相电流不平衡、电动机磁通不平衡、,负荷丧失、电动机超速、电动机失速；,3共同问题：变频器前后电源频率、相位及相角不一致，传统接线比率差动保护不再可行,*,4-2.,高压电动机采用变频器后继保问题,1保护装置随工频变频运行方式投退问题,开关柜综保装置如何实现局部保护功能选退？,开关柜综保用作电缆段的主保护如何从差动换为速断？,装于开关柜的差动保护电流输入和出口动作信号如何方便地投退？,2变频器自带保护用于大容量电动机原理缺陷,主保护为速断而非差动，对定子线圈匝间短路等逐步,累积扩大的电动机内部故障灵敏度不够,无法构成从开关柜开始整个回路的完整保护,3大容量变频器隔离变压器保护灵敏度不够,问题根源：变频器前后电源变化导致高灵敏度,差动保护实现变得困难,*,5.改进设想,关键目标：差动保护-放弃还是解决？,放弃的依据：目前规程对大容量电动机采用变频器后是否还要差动保护无明确规定，难就放弃,解决的理念：大容量电动机差动保护灵敏度最高，如有可能，尽量加装,改进设想：现实过渡与理想改进方案,1过渡方案1：工频变频分设差动保护,特点：用现有保护装置完善电动机主保护,缺乏：增多1套保护及相关投切且隔离变主保护未获改善,*,5.改进设想,2过渡方案2：电动机增加磁平衡保护,特点：分设工频和变频主保护，只是电动机保护由比例纵差,改为磁平衡式，有较高灵敏度，CT由6只变为1只,缺乏：与过渡方案1相同,3相对改进方案：在现有保护原理根底上做集成改进,研发新型工频变频自适应保护,更新换代保护硬件，采用新型高数位硬件平台结构实时多任务操作系统实现大容量高精度快速实时信息处理，同时采用高分辨率并行A/D转换器实现高速采样和实时并行计算，具备各种自适应模式对运算能力要求；,将纵差、磁平衡、速断3种主保护及后备保护功能集成于一体；,*,5.改进设想,电动机回路相关模拟量及开关量全部引入保护装，变频工频运行适应切换不用硬接线实现，而是在保护装置软件自动对位；,保护跳闸出口联动变频器控制系统；,特点：不改现有主保护原理，只作集成改进及切换的智能化,缺乏：仍未改善变频器隔离变压器主保护。,4理想改进方案：研发“频率跟踪智能式变频运行,自适应全新保护装置,展望：,自动跟踪变频器两侧电源幅值、频率、相角变化并自动平衡补偿，经模拟运算把不同电源复原为理论相同电源，从而采用差动保护；,保护范围涵盖从开关柜到电动机、包括变频器、隔离变压器及变频器两侧电缆等电动机的全回路；,工频变频运行无需切换完全自适应。,前提：硬件平台足够先进，运算能力足够强大，足以适应变频器两侧电源频率跟踪及自动平衡补偿,*,结束语.大容量电动机变频器保护改进的现实意义,迄今为止，我院已设计百万千瓦工程采用变频器的电动机容量均未超过2000kW；,近期，国华台山电厂某5000 kW辅机变频改造使问题变得现实，我们拟与业主共同探索采用“工频变频运行自适应保护装置方案；,为今后修订完善厂用电设计相关技术规定积累经验。,谢谢！,