（国家电投集团江西电力有限公司景德镇发电厂 江西景德镇 333036）
摘要：常规的电动机工频差动保护装置无法在变频工况下正常运行，为了保证大容量电动机在变频工况下不失去差动保护，装设专用的变频差动保护是必要的。本文介绍了北四方公司研发的CSC-236D型变频差动保护装置在景德镇发电厂中的应用，并通过试验和试运行验证了该保护的可靠性。
关键词：变频差动保护 改造 可靠性
1 引言
景德镇发电厂每台机组设计两台凝结水泵，正常工况下，一台凝结水泵变频运行，另一台凝结水泵工频备用。凝结水泵电动机额定功率为2000kW，原设计按规定配置北四方公司生产的CSC-237A电动机综保及CSC-236工频差动保护。当凝泵在变频状态下运行时，差动保护不能满足变频状态应用要求，在变频启动时经常误动，所以凝结水泵在变频运行时必须退出CSC-236差动保护，但是根据《继电保护和安全自动装置技术规程（GB/T 14285-2006）》第4.13.2.2中规定2MW及以上电动机应装设纵联差动保护。为保证设备安全，改装北四方公司专门针对电动机变频工况研制的CSC-236D电动机变频差动保护装置，经过试验和试运行，该型保护可靠性得到验证。
2 退出工频差动保护的原因和危害
2.1 退出工频差动保护的原因
工频差动保护不能适用于宽范围调速的变频电动机，在变频运行方式时为防止误动，不得不退出差动保护，主要原因有以下几点：
1）两侧CT分别是工频和变频，电流无法匹配，常规的微机保护基于50Hz进行相量计算，在其他频率下，相量计算结果不正确。当偏离50Hz越多，误差越大，易导致保护误动。
2）一次CT、内部小CT无法正常传变。低频情况下，一次CT容易饱和，无法获取真实的电流信息，现场常规电流互感器二次额定多为5A，根据分析计算，频率低于15Hz时，电流互感器的比差大于10%,当频率低于10Hz时，对应的比差大于20%。可见常规电流互感器不能很好的用于加装变频器的电动机保护。
3）内部算法不能适应变频采样要求，常规的差动保护用的两组CT频率不同，无法构成差动；原构成电动机差动保护的两组CT，分别为常规50Hz和经变频器变频调节后的宽频率，将无法构成差动保护。
2.2退出工频差动保护的危害
变频器设置有简单的保护，灵敏度和选择性很差，保护动作后不利于分析故障。电动机设置有系统过流、系统过载、再生过电压、接地过流保护，但基本上是从保护IGBT晶闸管角度出发的，而不是从保护电动机的角度考虑的； 当故障电流特别大时，变频器可作为电机保护；但是对于故障电流较小，本身不会危及到管子时，变频器对电机的保护作用不够。
原综保保护装置无法保护变频电动机。因为变频器的加装，原综保装置保护范围缩小。对于变频电动机而言，原有的综保保护装置灵敏性和选择性都很差。原综保保护装置，只能保护到变频器的上端（移相变压器及相关电缆出线），不能有效的保护变频后端所运行的电动机，在故障情况下速断保护无法及时切除故障。
所以必须装设专用的适应变频工况变频差动保护装置。
3 CSC-236D保护技术特点及改造方案
3.1 CSC-236D保护技术特点
该保护装置可在5Hz~65Hz宽频带范围内起到保护电动机各种故障的作用，适用于电动机变频和工频运行，对各种工况下的电动机给予完善的保护。后备保护实时检测变频电动机运行频率，并计算对应的电流有效值，判别电机状态。
3.2 改造方案
1）CSC236D保护装置的断路器出口引接至电动机开关柜，用于跳进线开关，使用原工频CSC236保护的跳闸入口，为简化跳闸回路，拆除中间变频器旁路柜的节点。
2）将电机中性点电流互感器更换为北京四方公司的LZDBB-10-600-1调频电动机电流互感器，现场只需将原有的一次电缆转接到新的互感器上，然后重新接引二次接线，引接至安装在变频器小间的变频电动机保护屏柜上。
3）在变频器的A凝泵的旁路柜中寻找合适的安装位置，固定北京四方公司的LRDBB-6-80-2调频电动机电流互感器（穿芯式CT）。然后，打开现有的电动机连接到变频器下口的电缆联接，穿过LRDBB-6-80-2调频电动机电流互感器后，重新连接至变频器的下口。
4）保留原CSC237A后备保护装置，不做改动，保证电动机工频保护的完整性。
4 定值整定
4.1 速断过流电流定值
1）按照躲开电动机正常启动时的最大启动电流，同时考虑电机的过载能力整定。
2) 动作时间
保护动作时间按躲过电动机反馈电流的衰减时间整定，同时作为速断过流保护的后备， 可取5s。
4.3 负序保护（变频工况下配置）
1) 负序保护电流定值
为了保证电动机有较少匝数的匝间短路、靠近中性点附近的相间短路以及电压不对称时，负序电流保护能可靠动作，负序电流动作时可按下式整定：
负序保护1段定值（适用于20Hz以下），建议取0.3 ；
负序保护2段定值（适用于20Hz~30Hz），建议取0.35 ；
负序保护3段定值（适用于30Hz~40Hz），建议取0.4 ；
负序保护4段定值（适用于40Hz以上），建议取0.45 。
式中： ——为电动机二次额定电流。
2) 动作时间
在母线两相短路时电动机回路有很大的负序电流存在，因此出口时间 应整定为大于外部两相短路的最长切除时间
5 保护及CT校验
5.1 变频差动保护（差动电流启动定值：0.19A，差动速断定值：2.31A）
定值：I启动=0.19A
A411动作值：0.209 A，f=40Hz
B411动作值：0.210 A，f=40Hz
C411动作值：0.209 A，f=40Hz
定值：I差流速断=2.31A
A411动作值：2.311 A，f=40Hz
B411动作值：2.312 A，f=40Hz
C411动作值：2.310 A，f=40Hz
结论：动作值在定值的±5%误差范围内，动作值合格。
5.2 过流保护（过流定值：IDZ=0.5A，T=1S）
A411动作值：0.501 A，T=1.008S
B411动作值：0.502 A，T=1.009S
C411动作值：0.501 A，T=1.008S
结论：动作值在定值的±5%误差范围内，动作值合格。
5.3 负序保护
负序保护I段定值：0.12A，T=1.5S 动作值：0.121 A，T=1.512S
负序保护II段定值：0.13A，T=1.5S动作值：0.131 A，T=1.511S
负序保护III段定值：0.15A，T=1.5S动作值： 0.152 A，T=1.507S
负序保护IV段定值：0.17A，T=1.5S动作值：0.172 A，T=1.508S
结论：动作值在定值的±5%误差范围内，动作值合格。
5.4 根据CT检验规程，CT各相绕组伏安特性、极性和变比均满足要求，可投入运行。
6 结论
大容量电动机在变频运行工况下有必要装设专用变频差动保护，北四方公司研发的CSC-236D型电动机变频差动保护装置及调频电流互感器在发电厂中的应用，使得大容量电动机在变频运行工况下无差动保护的问题得到解决。保护装置校验及现场试运行结果可以表明，CSC-236D型保护装置具有良好的准确性和可靠性，具备实用推广价值
参考文献：
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[3] 丁 宁,张 洁,仲 伟.高压变频器电动机保护配置 [J]. 电子科技 2011.08.
论文作者:黄文
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/17
标签：电动机论文; 动作论文; 差动论文; 变频器论文; 定值论文; 电流论文; 工况论文; 《电力设备》2016年第22期论文;