高压电动机变频差动保护改造实践.ppt

,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,*,*,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,*,*,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,*,*,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,*,*,高压电动机变频差动保护改造实践,高压电动机变频差动保护改造实践高压电动机变频差动保护改造实践摘要：,本文通过对大唐珲春发电厂增压风机电机变频差动保护改造的实践与应用介绍，对原本配有电流差动保护的高压电动机经过变频改造后一直以速断保护为主保护，不符合继电保护和安全自动装置技术规程的规定，其灵敏度不够的问题，给以了解决，保证机组设备的安全经济稳定运行。,关键词：,高压电动机 变频 差动保护 电流互感器,摘要：,本文通过对大唐珲春发电厂增压风机电机变频差动保护改造的实践与应用介绍，对原本配有电流差动保护的高压电动机经过变频改造后一直以速断保护为主保护，不符合继电保护和安全自动装置技术规程的规定，其灵敏度不够的问题，给以了解决，保证机组设备的安全经济稳定运行。,关键词：,高压电动机 变频 差动保护 电流互感器,前言：,为了降低厂用电率，提高节能水平，一些火力发电厂采用了,高压变频技术,，对一些高压电动机的调节方式从,机械节流,改为,变频调速,。这种技术的实施，实现了高压电机的,软启动，减少了磨损，降低厂用电率,，,达到了,节能降耗,的目的。但是，由于,变频器的输入和输出电流在相位上没有必然的联系,，这对,电动机差动,保护产生了重大影响，因此，研究电厂应用高压变频器对继电保护的影响，尤其是,主保护,的影响和解决措施，具有重要的现实意义和广阔前景。,高压电机未改造前概述,大唐珲春发电厂高压增压风机选用的是沈阳电机股份有限公司生产的,YKK1000-14,型电动机，其额定容量是,2200,千瓦,，额定电压,6000,伏，额定电流,300,安，额定频率,50,赫兹，额定转速,426,转,/,分，功率因数,0.742,。,在未进行变频改造前采用珠海万利达厂家生产的,MMPR-320Hb-3x,型保护装置，实现,差动速断和比率差动,保护，采用珠海万利达厂家生产的,MMPR-310Hb-3X,型保护装置实现了,负序、堵转、过热、欠压、零序,保护。分别在开关柜侧和中性点侧安装了,LZZBJ9-10,和,LZZBJ9-10C2,型号电流互感器实现保护功能，电流互感器变比为,500/5,，额定输出,15,伏安。,改造前接线图,:,高压电机的变频改造,为了降低厂用电率，提高节能水平，实现高压电机的软启动，减少磨损，某厂对增压风机加装了高压变频装置，实现了变速调节。其采用,北京利德华福,电气技术有限公司生产的,HARSVERT-A06/130,型高压变频调速系统,。该高压变频器以高可靠性、易操作、高性能为设计目标。其为“高,-,高”电压源型变频器，,高压直接输入，高压直接输出，,无需输出变压器。该系列高压变频器,输入,隔离变压器采用了移相变压器，使得,输入波形接近正弦波,，对电网谐波污染小；,输出,侧通过采用成熟的,多重化正弦脉冲,PWM,调制技术，输出为多电平,，使得变频器的输出电压波形非常,接近正弦波,，无需输出滤波器，可,直接接高压电机,。,运行该高压变频器的主要组件包括：旁路柜、变压器柜、功率柜、控制柜。其具有如下特点：,1,、输入波形接近正弦波，对电网谐波污染小,无需考虑谐波抑制。,2,、,输入功率因数高,，在,20,100%,的负载范围内，功率因数,0.96,，无需功率因数补偿装置。,3,、提供正弦波输出波形，不需输出滤波器,对电机应无特殊要求。,4,、控制系统实现,全数字控制,，且控制系统和主电路通过,光纤通讯,进行联接，实现强弱电压完全隔离。,5,、变频器具备完善的故障自诊断，报警、参数显示和历史记录等功能，维修方便。,增压风机变频改造后采用原保护配置存在的问题：,原差动保护的一组,CT,装在开关出线侧，一组,CT,装在电机就地中性点侧，而变频器则是装在电源开关与电机之间的，在,变频,工作状态下，,开关侧,CT,感受到的是,50Hz,的电流，而,电机侧,CT,感受的则是变频后的电流，其频率、大小均不同，此时如果投入原差动保护，其,保护范围不仅会缩小至变频器前的交流部分,，而且原差动保护装置的差动原理只是基于频率为,50HZ,的交流电流基础上，由于电机侧的,CT,感受的不是恒,50HZ,的电流，就会造成,差动保护误动作,跳开电源开关，所以此时一些电厂采用的方法是,将差动保护的压板退出，用速断保护作为电机变频运行时的主保护,，这不符合继电保护和安全自动装置技术规程的规定，而且其灵敏度也不够。,增压风机变频改造后现场实际的保护配置,:,为了解决高压电机变频改造后无差动主保护的缺陷，大唐珲春发电厂采用了,北京四方生产的,CSC-236D,数字式变频电动机保护装置,该保护装置为了保证,内部,故障时差动保护灵敏动作，同时防止,外部,故障时及电动机起动时暂态不平衡电流引起的误动，采用了,三段式比率差动,原理。,该保护装置采用了能适用,变频启动,和,工频启动,两种不同启动方式，在电动机,变频启动,时，对应的有,变频相量差动和采样值差动,，当变频器异常，电动机工频启动时，提供差动速断和考虑电动机长启动的比率差动保护。,该保护装置采用了与频率无关的算法，可在,5HZ-65HZ,宽频带及低频率范围内,起到保护电动机各种故障的作用。,该保护装置为了避免频率变化对傅氏算法的影响，采用了,HHT,（希尔伯特）变换的相量计算方法,，获得非平稳信号的各个频率分量的幅值和相位信息，选取其中,能量最大的频率成分作为信号的主频率,，考虑变频电动机的实际运行情况，可以认为主频率成分占据信号的主要成分，其他频率分量可以视为谐波分量，取,电动机首端三相电流,的,HHT,变换的主成分频率分量进行相量计算。,考虑到电动机在,故障前,可能,轻负荷,运行，,三相电流幅值较小,，达不到进行,HHT,变换的门槛电流,，,CSC-236D,保护装置增设了,采样值差动保护,，即选取首端电流的一段数据窗,W1,，计算该数据窗的电流差分，形成新的数据窗,W2,，建立一个相关程度的隶属度函数来比较,W1,和,W2,的数据相关程度，当电机运行频率较大时，单位时间波形变化率较大，反之波形变化率小，根据情况，调整数据窗的宽度，,计算该数据窗内采样值差动进入动作区的点数占总点数的百分比，当达到门槛值时采样差动保护动作。,当电机切换到工频启动时，为了保证工频运行时差动保护有足够的灵敏度，又能可靠地躲过自启动过程中自启动电流导致的不平衡电流，,工频运行差动保护,设置有差动速断元件、比率差动元件、二次谐波闭锁、,CT,断线及差流越限检测和电动机启动过程判别功能。,现场增压风机改造后保护的接线图,现场对,CSC-236D,保护装置进行不同频率的,1A,和,5A,模拟量采样，采样值如下：,频率,IA,IB,IC,INA,INB,INC,50 Hz,1.008,0,1.008,-120,1.008,120,1.008,-180,1.008,60,1.008,-60,45 Hz,1.008,0,1.008,-120,1.000,120,0.996,-180,1.000,60,1.008,-60,40 Hz,1.008,0,1.008,-120.5,1.008,120.5,1.000,-180,1.008,60,1.008,-60,35 Hz,1.008,0,1.008,-119.5,1.008,121,1.008,-180,0.996,60,1.000,-60.25,30 Hz,1.008,0,1.008,-120,1.000,120.5,1.008,180,1.008,60.5,1.000,-60,25 Hz,1.008,0,1.008,-118.5,1.000,120.5,1.000,-180,1.008,60.5,1.008,-60.25,20 Hz,1.008,0,1.008,-120,1.008,121,1.000,-180,1.008,60,1.008,-60,15 Hz,1.000,0,1.000,-120,1.008,122,1.008,-180,1.008,61.25,1.016,-59.5,10 Hz,1.008,0,1.008,-120,1.000,121,1.000,180,1.016,59,0.988,-60.5,5 Hz,0.988,0,0.988,-120,0.992,121.5,0.996,-180,0.996,59.25,0.984,-60.25,频率,IA,IB,IC,INA,INB,INC,50 Hz,5.031,0,5.031,-120,5.000,120,5.031,-180,5.031,60,5.00,-60,45 Hz,5.000,0,5.000,-120,5.031,120.5,5.063,-180,4.969,60.75,5.063,-59.96,40 Hz,5.063,0,5.031,-120,5.000,120,5.031,-180,5.031,60.25,5.031,-60.25,35 Hz,5.031,0,5.063,-120,5.031,121,5.031,-180,5.031,59.75,5.000,-59.5,30 Hz,5.000,0,5.063,-120,5.000,120,5.031,-180,5.031,60.25,5.031,-59.75,25 Hz,5.031,0,5.031,-120,5.031,120,5.031,-180,5.063,60.75,5.063,-61.25,20 Hz,5.031,0,5.031,-120,5.031,120,5.000,-180,5.031,60.25,5.031,-60.25,15 Hz,5.031,0,5.031,-120,5.000,120,5.000,-180,4.969,61,4.969,-61,10 Hz,5.094,0,5.031,-118.5,5.031,119.5,5.000,180,5.000,60.25,5.000,-59.75,5 Hz,4.938,0,5.031,-120,4.969,120.5,5.063,180,5.000,60.25,5.000,-61.25,现场以差动保护定值为,Icd=0.25A,，,Ir1=0.5A,，斜率分别为,K1=0.2,，,K2=0.5,，,K3=0.7,对装置进行了差动保护不同频率下的试验，其结果如下：,频率,差动动作曲线,首端,Im,（,A,）,尾端,In,（,A,）,MMI,显示,f=50HZ,Id=0.25,Ir=0,投工频运行开入,A,相,0.127,0,B,相,0.127,-120,C,相,0.127,120,A,相,0.125,180,B,相,0.125,60,C,相,0.125,-60,Id=0.25,Ir=0,相量差动出口,Id=0.3,Ir=0.25,投工频运行开入,A,相,0.4,0,B,相,0.4,-120,C,相,0.4,120,A,相,0.1,180,B,相,0.1,60,C,相,0.1,-60,Id=0.3,Ir=0.25,相量差动出口,Id=0.85,Ir=1.5,投工频运行开入,A,相,1.915,0,B,相,1.915,-120,C,相,1.915,120,A,相,1.075,180,B,相,1.075,60,C,相,1.075,-60,Id=0.85,Ir=1.5,相量差动出口,Id=1.1,Ir=2,投工频运行开入,A,相,2.538,0,B,相,2.538,-120,C,相,2.538,120,A,相,1.45,180,B,相,1.45,60,C,相,1.45,-60,Id=1.1,Ir=2,相量差动出口,频率,差动动作曲线,首端,Im,（,A,）,尾端,In,（,A,）,MMI,显示,f=45HZ,f=35HZ,f=25HZ,f=15HZ,Id=0.25,Ir=0,A,相,0.127,0,B,相,0.127,-120,C,相,0.127,120,A,相,0.125,180,B,相,0.125,60,C,相,0.125,-60,Id=0.25,Ir=0,f=44.75/35/25/15HZ,相量差动出口,Id=0.3,Ir=0.25,A,相,0.393,0,B,相,0.393,-120,C,相,0.393,120,A,相,0.1,180,B,相,0.1,60,C,相,0.1,-60,Id=0.296,Ir=0.24,f=45/35/25/15HZ,相量,差动出口,Id=0.85,Ir=1.5,A,相,1.913,0,B,相,1.913,-120,C,相,1.913,120,A,相,1.075,180,B,相,1.075,60,C,相,1.075,-60,Id=0.8516,Ir=1.508,f=44.75/35/25/15HZ,采样,差动出口,Id=1.1,Ir=2,A,相,2.538,0,B,相,2.538,-120,C,相,2.538,120,A,相,1.45,180,B,相,1.45,60,C,相,1.45,-60,Id=1.1,Ir=2,f=44.75/35/25/15HZ,采样差动出口,可见，该保护装置在,不同频率,下，差动保护均能做为电机的主保护，保护电机安全稳定运行。,增压风机变频改造后现场实际的电流互感器配置,从改造后的增压风机主接线图中可以看出，在电源开关侧保留了未改造前的电流互感器，配置了速断保护等后备保护作为电源开关至变频器各类故障的保护。,为了满足在变频运行时，电动机仍有完备的主后备保护，在变频器输出侧和电机侧各配置了针对,CSC-236D,保护装置专门研发设计的,适用于变频电动机宽频率范围都有良好线性度的,5P20,级的,LRDDBB-6/60,型电流互感器，其变比为,600/1,，额定输出为,15VA,。,此互感器在,低频,5HZ,不饱和，在低频,1HZ,下达到,10,倍额定电流才开始饱和,，满足,10%,误差曲线，在,5HZ,频率的额定电流情况下的误差不超过,5%,，完全满足变频电动机保护的需要。,现场试验人员用,OMICRON Analyzer,型进口,CT,测试仪分别对电机中性点侧和变频器输出侧安装的,CT,进行检测，因进口,CT,测试仪在检测的过程中就应用了不同频率检测原理，其检测数据见下表,:,一次电流,二次电流,变比,直阻,二次负担,600A,1A,600/1,1.303,欧姆,77.74,毫欧,电流互感器,10%,误差数据,:,电流倍数,1,4,6,8,10,12,20,25,30,35,40,45,50,电阻,(,欧姆,),751.9,197.8,132.6,99.6,79.6,66.4,39.6,31.5,26.1,22.2,19.3,17,15.2,依据,6KV,短路电流为,10.6364KA,计算,其电流倍数,M=10.6364KA/600=17.727,在此倍数下,其能负担的值远远大于实际的二次负载值,根据以上数据,可以看出电流互感器,10%,特性完全满足要求。,增压风机变频改造后整体传动及测差流,:,大唐珲春发电厂继电人员按照改造方案和图纸进行了回路变更，通过对远方、就地和保护装置与,DCS,系统、,ECS,系统整体带开关一一进行试验，试验结果合格。并在电机运行的不同频率下进行了差流测试工作，测试结果合格。测试数据见表,:,频率,电机中性点侧,变频器输出侧,差动电流,制动电流,f=15Hz,A,相,0.32,0,B,相,0.32,-118,C,相,0.32,119,A,相,0.316,180,B,相,0.32,61,C,相,0.324,-60,IdA=0.029,IdB=0.029,IdC=0.029,IrA=0.316,IrB=0.316,IrC=0.324,f=25Hz,A,相,0.3,0,B,相,0.304,-120,C,相,0.304,119,A,相,0.304,180,B,相,0.291,61,C,相,0.3,-61,IdA=0.029,IdB=0.033,IdC=0.004,IrA=0.304,IrB=0.304,IrC=0.294,谢谢大家！,