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[摘 要]在环境问题变得越来越严峻，能源问题变得越来越严重的情况下，不少行业已经开始采取多种方式尽可能减少生产过程中对环境造成的破坏与能源浪费。变频技术已经成为火力发电厂实现设备节能降耗的一种有效模式。但是在实际使用的时候就会发现，采用变频装置会对传统电动机保护装置与保护配置产生非常严重的影响。针对这样一种情况，需要采用新的保护装置原理，这样才可以满足工作的需要。本文就高压变频电动机保护进行简单的分析。
[关键词]高压 变频电动机 应用
中图分类号：TP358 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）43-0265-01
0. 引言
最近几年，在适应市场变化需求与能源问题，发电企业已经针对6kV及以上的电压等大功率电动机进行变频改造，并且也已经取得比较好的节能效果与经济效益。但是在应用的过程中就会发现，改造的变频装置会对传统电动机保护装置与保护配置带来一定的影响。目前使用电动机差动保护与综合保护、保护范围、工作原理以及设计选用TA等已经难以适应高压变频电动机实际需要，并且在使用的时候已经严重影响了电气设备安全可靠的运行。从这就可以看出研究分析高压变频电动机保护、配置与相应的方法具有重要的意义。
1. 变频调速系统保护装置存在的问题
在变频调速系统保护装置运行的过程中，就会发现其中存在着较多的问题。从多角度来看，这些问题的存在不仅不利于变频保护装置的运行，还会造成能源的浪费。
1.1变频调速系统
通过半导体的通断作用，可以将变频器的工频电源转换为另外一种变频电能控制装置。在实际应用中高压电机变频器通常使用高-高结构，整个系统主要由变频器、电动机与移相变压器部分组成。在实际应用中为了防止变频器元件发生故障的时候不会对机组发电影响，大部分的装置都会设置旁路运行模式。
1.2 保护装置
传统微机型综合保护与差动保护共同组成发电厂比较大容量的电动机保护，并且该装置设置在高压开关柜内。保护装置在运行的过程中主要产生零序保护、长启动保护、堵转保护、速断保护以及负序保护、过负荷保护以及低电压保护[1]。在实际运行的时候，保护装置是根据电动机与系统运行特点的反应，在出现故障或者是异常情况的时候就予以保护。在过去，微机差动保护与综合保护装置都是由工频运行电动机来设计的。实行变频设备后，其中对应的电动机保护很难同时保护变频与电动机工况的保护要求。与此同时，关于原装设备TA是否可以满足低频率运行电流正确传输，还需要进一步的分析。
1.3 变频工况存在的问题
实际应用中就会发现变频工况存在着不少的问题。首先，高压变频电动机在变频工况下是无主保护。通过电动机端与中性点电流构成的响亮，将差动电流与制动电流计算出来，就是电动机差动保护。在运行变频的时候，TA分别在变频器的良策，并且运行的频率并不相同。在电气量差动保护中很难同时保护不同频率的电流，进而产生差动保护舞动，这时候变频运行就会自动的推出差动保护。其次，并不存在可靠的后备保护。高压变频调速中，等效阻抗存在比较大的变化，变频器之间存在直流隔离的作用，导致综合保护范围缩小到变频器交流的部分，而此刻电动机与输出电缆基本上就是处于无保护的状态，只能通过变频器内部的保护。但是在这样一种保护装置下，并不能将电动机的各种故障反映出来。最后，配置装置存在低频饱和的情况。过去使用的电磁式TA主要是通过电磁感应的原理通过铁芯耦合就可以进行一、二次的电流变换。但是铁心的磁饱和特点使得其并不是哈在宽频工况下运行，尤其是在低频工况的条件下，这会对装置动作的准确性产生影响。
2.高压变频调速系统电动机保护整体
在经过前文的具体分析中就可以了解到，高压变频调速系统电动机保护装置存在着一定的问题。针对这些问题就需要针对高压变频调速系统电动机保护整体方案进行系统的分析。唯有如此才能够达到比较理想的效果。
2.1 移相变压器保护装置
电动机变频调速的过程，50Hz始终是移相变压器工作状态。因此，可以将移相变压器看成是常规的变压器设备。在这样一种情况下，就可以根据变压器的额定电压与额定容量，在50Hz的基础上设置常规变压器微机综合保护装置就可以。
2.2 变频单元保护装置
对变频器装置本身而言，其属于大功率电力电子装置，在运行的过程中会受到电磁干扰、环境温度、空气洁净度、元器件质量等方面的影响。针对此种情况，就需要根据变频器完善装置的保护功能。通常情况下，变频器都会集成在变频器内部控制中。为保证装置得以正常的运行，需要配置这么几种功能。首先，过流保护。在受到干扰的情况下，变频器的内部控制回路与驱动回路会出现误动作，进而导致变频器出现上下桥臂直通短路。一旦出现短路就会烧毁开关元件。因此，需要在最短的时间封锁PMW驱动信号的输出，促使变频器停止运行，并同时将电源书如夫人高压开关断开。其次，过载保护。如果电动机出现过载，就会导致逆变器输出电流超过额定电流的1.5倍，使得IGBT受到损坏[2]。配置过载保护就可以促使电动机具有反时限的特点，并配置合适过载保护。再次，过压保护。在变频器长时间输入电压过高或者快速慢速的时候，就会导致再生功率直流电路电压降升高。如果电压超过IGBT安全工作电压的时候，就会损坏IGBT，就需要立即关闭逆变器。最后，欠压保护。在输入电源发生低电压的时候，就会先断相、缺相，或者是变频器的内部电容遭受损坏。而在此刻，IGBT会由于驱动功率不足使得元件遭受损坏，在此刻就应当立即关闭逆变器。配置欠压保护就可以避免元件的损坏。
2.3 电动机保护装置
针对电动机的保护装置，其实还需要遵循相应的规定。在装置取消原有差动保护与构成差动保护的常规TA后，就需要针对变频器的输出端增加适当频率范围，来调整差动保护[3]。与此同时，还在变频输出端与电动机中性点分别安装适当频率来调整TA，这样就可以实现差动保护与后备保护。变频器推出旁路运行的保护，其实就是原综合保护，同时也可以作为变频运行的时候移相变压器保护。与此同时由于变频调速不断地改善了电动机工作环境，这样就可以防止异常运行方式，同时还可以考虑不再装置长延时、过负荷、低电压与堵转保护。对于整个变频系统的电动机保护而言，技术难点就是采用电流频率的不确定性欲大量谐波分量。通过这样就可以对电动机实行装置保护。
3.结语
总而言之，电动机的高压变频调速在实际应用中较为普遍，并且继电保护新技术研究已经开始。在研究高压变频电动机保护装置的过程中，通过分析其运行的特点，就可以将其应用于实际中。
参考文献
[1]张凯利，王雅春.中型低压变频电动机的绕组型式分析[J].民营科技，2013，13（06）：78-79.
[2]李伟力，曹君慈.电机轴电流问题中轴承等效电容和电阻的计算模型[J].中国电机工程学报，2014，13（14）：91.
[3]君慈，李伟力.变频电动机正弦时变场的有限元分析[J]. 哈尔滨工业大学学报，2014，17（05）：56.
[关键词]高压 变频电动机 应用
中图分类号：TP358 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）43-0265-01
0. 引言
最近几年，在适应市场变化需求与能源问题，发电企业已经针对6kV及以上的电压等大功率电动机进行变频改造，并且也已经取得比较好的节能效果与经济效益。但是在应用的过程中就会发现，改造的变频装置会对传统电动机保护装置与保护配置带来一定的影响。目前使用电动机差动保护与综合保护、保护范围、工作原理以及设计选用TA等已经难以适应高压变频电动机实际需要，并且在使用的时候已经严重影响了电气设备安全可靠的运行。从这就可以看出研究分析高压变频电动机保护、配置与相应的方法具有重要的意义。
1. 变频调速系统保护装置存在的问题
在变频调速系统保护装置运行的过程中，就会发现其中存在着较多的问题。从多角度来看，这些问题的存在不仅不利于变频保护装置的运行，还会造成能源的浪费。
1.1变频调速系统
通过半导体的通断作用，可以将变频器的工频电源转换为另外一种变频电能控制装置。在实际应用中高压电机变频器通常使用高-高结构，整个系统主要由变频器、电动机与移相变压器部分组成。在实际应用中为了防止变频器元件发生故障的时候不会对机组发电影响，大部分的装置都会设置旁路运行模式。
1.2 保护装置
传统微机型综合保护与差动保护共同组成发电厂比较大容量的电动机保护，并且该装置设置在高压开关柜内。保护装置在运行的过程中主要产生零序保护、长启动保护、堵转保护、速断保护以及负序保护、过负荷保护以及低电压保护[1]。在实际运行的时候，保护装置是根据电动机与系统运行特点的反应，在出现故障或者是异常情况的时候就予以保护。在过去，微机差动保护与综合保护装置都是由工频运行电动机来设计的。实行变频设备后，其中对应的电动机保护很难同时保护变频与电动机工况的保护要求。与此同时，关于原装设备TA是否可以满足低频率运行电流正确传输，还需要进一步的分析。
1.3 变频工况存在的问题
实际应用中就会发现变频工况存在着不少的问题。首先，高压变频电动机在变频工况下是无主保护。通过电动机端与中性点电流构成的响亮，将差动电流与制动电流计算出来，就是电动机差动保护。在运行变频的时候，TA分别在变频器的良策，并且运行的频率并不相同。在电气量差动保护中很难同时保护不同频率的电流，进而产生差动保护舞动，这时候变频运行就会自动的推出差动保护。其次，并不存在可靠的后备保护。高压变频调速中，等效阻抗存在比较大的变化，变频器之间存在直流隔离的作用，导致综合保护范围缩小到变频器交流的部分，而此刻电动机与输出电缆基本上就是处于无保护的状态，只能通过变频器内部的保护。但是在这样一种保护装置下，并不能将电动机的各种故障反映出来。最后，配置装置存在低频饱和的情况。过去使用的电磁式TA主要是通过电磁感应的原理通过铁芯耦合就可以进行一、二次的电流变换。但是铁心的磁饱和特点使得其并不是哈在宽频工况下运行，尤其是在低频工况的条件下，这会对装置动作的准确性产生影响。
2.高压变频调速系统电动机保护整体
在经过前文的具体分析中就可以了解到，高压变频调速系统电动机保护装置存在着一定的问题。针对这些问题就需要针对高压变频调速系统电动机保护整体方案进行系统的分析。唯有如此才能够达到比较理想的效果。
2.1 移相变压器保护装置
电动机变频调速的过程，50Hz始终是移相变压器工作状态。因此，可以将移相变压器看成是常规的变压器设备。在这样一种情况下，就可以根据变压器的额定电压与额定容量，在50Hz的基础上设置常规变压器微机综合保护装置就可以。
2.2 变频单元保护装置
对变频器装置本身而言，其属于大功率电力电子装置，在运行的过程中会受到电磁干扰、环境温度、空气洁净度、元器件质量等方面的影响。针对此种情况，就需要根据变频器完善装置的保护功能。通常情况下，变频器都会集成在变频器内部控制中。为保证装置得以正常的运行，需要配置这么几种功能。首先，过流保护。在受到干扰的情况下，变频器的内部控制回路与驱动回路会出现误动作，进而导致变频器出现上下桥臂直通短路。一旦出现短路就会烧毁开关元件。因此，需要在最短的时间封锁PMW驱动信号的输出，促使变频器停止运行，并同时将电源书如夫人高压开关断开。其次，过载保护。如果电动机出现过载，就会导致逆变器输出电流超过额定电流的1.5倍，使得IGBT受到损坏[2]。配置过载保护就可以促使电动机具有反时限的特点，并配置合适过载保护。再次，过压保护。在变频器长时间输入电压过高或者快速慢速的时候，就会导致再生功率直流电路电压降升高。如果电压超过IGBT安全工作电压的时候，就会损坏IGBT，就需要立即关闭逆变器。最后，欠压保护。在输入电源发生低电压的时候，就会先断相、缺相，或者是变频器的内部电容遭受损坏。而在此刻，IGBT会由于驱动功率不足使得元件遭受损坏，在此刻就应当立即关闭逆变器。配置欠压保护就可以避免元件的损坏。
2.3 电动机保护装置
针对电动机的保护装置，其实还需要遵循相应的规定。在装置取消原有差动保护与构成差动保护的常规TA后，就需要针对变频器的输出端增加适当频率范围，来调整差动保护[3]。与此同时，还在变频输出端与电动机中性点分别安装适当频率来调整TA，这样就可以实现差动保护与后备保护。变频器推出旁路运行的保护，其实就是原综合保护，同时也可以作为变频运行的时候移相变压器保护。与此同时由于变频调速不断地改善了电动机工作环境，这样就可以防止异常运行方式，同时还可以考虑不再装置长延时、过负荷、低电压与堵转保护。对于整个变频系统的电动机保护而言，技术难点就是采用电流频率的不确定性欲大量谐波分量。通过这样就可以对电动机实行装置保护。
3.结语
总而言之，电动机的高压变频调速在实际应用中较为普遍，并且继电保护新技术研究已经开始。在研究高压变频电动机保护装置的过程中，通过分析其运行的特点，就可以将其应用于实际中。
参考文献
[1]张凯利，王雅春.中型低压变频电动机的绕组型式分析[J].民营科技，2013，13（06）：78-79.
[2]李伟力，曹君慈.电机轴电流问题中轴承等效电容和电阻的计算模型[J].中国电机工程学报，2014，13（14）：91.
[3]君慈，李伟力.变频电动机正弦时变场的有限元分析[J]. 哈尔滨工业大学学报，2014，17（05）：56.