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摘 要：随着在火电厂中更为广泛的应用凝结水泵变频器，这就使得更加重视其继电保护配置和技术方案。分析了目前发电厂所使用的凝结水泵变频器的原理和优点，提出了两种常见的凝结水泵变频器配置方案。在凝结水泵变频采用“一拖二”方案后，讨论了保护区的需要。
关键词：凝结水泵变频器;保护配置
1 引言
火电厂凝结水系统中凝结水泵发挥着极其重要的作用。凝结水由凝结水系统凝结水泵从凝汽器输送至除氧器。由于电网的调度直接控制着火电厂的发电机出力，在这一过程中，凝结水流量直接受发电机出力的变化而影响其大小。当需要加大机组出力时，需要增加相应的工作蒸汽量，凝结后的凝结水流量也随之增加。反之，当需要小的机组出力时，蒸汽体积减小，凝结后的凝结水流量减小。
2 电厂凝结水流量与控制措施
现代火力发电厂的大多数凝结水泵都采用离心泵。为满足工况要求，机组自动增益控制系统改变发电机的实时功率，凝结水流量通过DCS根据工艺要求调节。目前，通常采用两种方法。
（1）当凝结水泵不设变频器时，可通过保持凝结水泵输出功率不变，通过调节阀门的开闭度来调节凝结水流量，以满足当前的流量要求。
（2）当凝结水泵装有变频器时，当凝结水流量大于额定流量的30%时，无需调整阀门的开闭度。凝结水泵采用变频调速技术，实现对流量的控制。
3 凝结水泵变频器配置措施
目前，由于中压设备变频器价格昂贵，凝结水泵采用“一拖二”的变频配置，节省投资。当使用变频调速装置时，工艺设备的可靠性会因为变频调速装置本身的故障会直接受到影响，因此安装并联电路以提高系统的可靠性，也因为变频器只能在工作状态下与凝结水泵联接，当凝结水泵运行时，另一台凝结水泵可以在工频条件下通过旁路回路运行。
通常，大型机组的许多工艺设备（如凝结水泵）都是100%备用的。正常情况下，一台工艺设备工作，另一台备用。当工作设备发生故障时，备用设备将快速提供使用。根据这一特点，可设置一套变频调速装置，为备用工艺设备提供使用。当工作设备发生故障时，变频调速装置可同时切换到备用设备，同时备用设备可快速启动并保持到原工作设备的工作点（速度）。这种配置方案，虽然控制较为复杂，但投资较少。这些配置通常被称为“一拖二”配置，克服了“一拖一”方案中斷路器旁路投资高、旁路开关切换时工艺设备停机的问题。
4 变频采用二台电源断路器手动切换运行的保护配置措施
根据保护区划分及《火力发电厂供电设计技术规范》的相关要求，大于2000kw的凝结水泵不仅需要常规的电动机保护，还需要电动机差动保护。根据系统中电机和变频器的不同保护类型，需要将保护划分为不同的区域，保护范围内的设备应根据当地情况进行保护。
4.1保护分区
凝结水泵变频两台电源断路器方案如图所示。
变频调速系统的保护范围分为以下三个保护区：1区、QF1区、QF2高压断路器柜至输入变频器入口隔离变压器;2区、变频器;3区、电机本体。其中，由于1区和3区的电源变频切换存在重叠现象。目前，投标过程中普遍采用高--高频变频器。
高--高型，无升压变压器安装，但一般都需要进行安装移相变压器，采用IGBT功率元件串联结构，高压电源整流为直流，然后逆变器输出高压。采用电压源结构，即用移相隔离变压器将高压电源电压降为9个整流逆变单元，每相3个单元串联输出3465V相电压，直接输出6KV线电压，达到直接高F的目的。频率转换。
对于高压断路器电路，换流器下端连接的负载应视为变压器。高压断路器通过旁路时，其电路负载与电机直接对应。因此，高压断路器柜内的综合自动保护（以下简称综合保护）应根据不同的工作条件设置变压器保护和电动机保护。但考虑到开关柜的布置空间和工程造价，安装2套综合保险是不现实的，在运行中也会造成开关步骤过多，二次接线复杂。因此，有必要对高压断路器柜内变压器综合保险与电动机综合保险配置进行比较。
4.2 区域一中高压断路器柜内综保的设置
常规高压断路器柜设有综合保护装置，根据保护输入电流和电压实现继电保护功能。凝结水泵配置变频器时，一般在给水回路中有两种综合自动保护装置。
（1）电动机综合保护装置的保护功能。短路保护、堵转保护、不平衡保护（两负序过流或反时限）、过载保护、过热保护、零序过流保护、低压保护等。
（2）变压器综合保护装置的保护功能。高压侧三级过流，高压侧定时限负序过流，高压侧接地保护，低压侧接地保护，过载报警，非电力保护。为了保证整个高压变频调速系统的稳定性，不受变压器故障的影响，全套变频器厂家一般为变压器提供相应的测量和保护项目：配备闭式强制风冷系统，改造超温报警、超温跳闸用ER;变压器温度巡检装置安装;变压器柜内设有电压、电流检测装置，用于变压器二次侧的过电流保护。
4.3 区域二中变频器保护的设置
变频装置可配置以下保护：过电压、过电流、欠电压、缺相、短路、过频率保护、失速保护、变频装置过载保护、电机过载保护、半导体过热保护、瞬时停电保护、CA。n接6KV开关输入侧。保护的执行应当符合国家有关标准的规定。
4.4 区域三中电动机保护
变频调速电动机应装设的保护，与同容量的定速电动机基本相同。
（1）当电动机接入旁路并通过高压开关柜的电源频率运行时，常规保护由开关柜内的电动机综合保护装置实现。
（2）当连接到变频输出端时，由于电动机可能承受不同于额定值的电压和频率，因此变频运行时，电动机保护应包括异常频率和过电压或过励磁（V/Hz）保护。除过电压和频率异常保护外，一般不需要单独进行过电压或过励磁保护。这些保护通常由变频调速系统提供。
5 结语
（1）变频调速系统和电源断路器侧的保护不能为整个系统提供所需的保护功能。高压断路器柜对变压器、变频器、电动机的保护功能宜单独考虑。
（2）变频调速装置对电动机，开关柜在工作频率条件下设有电动机保护装置，变频依靠变频器配置的保护功能（如“一拖二”）。
（3）凝结水泵电机差动保护采用磁平衡式，易于实现，在工作频率和变频条件下能实现可靠的差动保护。
参考文献
[1]张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]郭玉安.凝泵变频在发电厂的应用及其经济性分析[J].电力学报，2010，25（3）：242-245.
[3]畅晓峰，李凯勇.凝结水泵的变频改造[J].电力学报，2009，24（2）：150-153.
关键词：凝结水泵变频器;保护配置
1 引言
火电厂凝结水系统中凝结水泵发挥着极其重要的作用。凝结水由凝结水系统凝结水泵从凝汽器输送至除氧器。由于电网的调度直接控制着火电厂的发电机出力，在这一过程中，凝结水流量直接受发电机出力的变化而影响其大小。当需要加大机组出力时，需要增加相应的工作蒸汽量，凝结后的凝结水流量也随之增加。反之，当需要小的机组出力时，蒸汽体积减小，凝结后的凝结水流量减小。
2 电厂凝结水流量与控制措施
现代火力发电厂的大多数凝结水泵都采用离心泵。为满足工况要求，机组自动增益控制系统改变发电机的实时功率，凝结水流量通过DCS根据工艺要求调节。目前，通常采用两种方法。
（1）当凝结水泵不设变频器时，可通过保持凝结水泵输出功率不变，通过调节阀门的开闭度来调节凝结水流量，以满足当前的流量要求。
（2）当凝结水泵装有变频器时，当凝结水流量大于额定流量的30%时，无需调整阀门的开闭度。凝结水泵采用变频调速技术，实现对流量的控制。
3 凝结水泵变频器配置措施
目前，由于中压设备变频器价格昂贵，凝结水泵采用“一拖二”的变频配置，节省投资。当使用变频调速装置时，工艺设备的可靠性会因为变频调速装置本身的故障会直接受到影响，因此安装并联电路以提高系统的可靠性，也因为变频器只能在工作状态下与凝结水泵联接，当凝结水泵运行时，另一台凝结水泵可以在工频条件下通过旁路回路运行。
通常，大型机组的许多工艺设备（如凝结水泵）都是100%备用的。正常情况下，一台工艺设备工作，另一台备用。当工作设备发生故障时，备用设备将快速提供使用。根据这一特点，可设置一套变频调速装置，为备用工艺设备提供使用。当工作设备发生故障时，变频调速装置可同时切换到备用设备，同时备用设备可快速启动并保持到原工作设备的工作点（速度）。这种配置方案，虽然控制较为复杂，但投资较少。这些配置通常被称为“一拖二”配置，克服了“一拖一”方案中斷路器旁路投资高、旁路开关切换时工艺设备停机的问题。
4 变频采用二台电源断路器手动切换运行的保护配置措施
根据保护区划分及《火力发电厂供电设计技术规范》的相关要求，大于2000kw的凝结水泵不仅需要常规的电动机保护，还需要电动机差动保护。根据系统中电机和变频器的不同保护类型，需要将保护划分为不同的区域，保护范围内的设备应根据当地情况进行保护。
4.1保护分区
凝结水泵变频两台电源断路器方案如图所示。
变频调速系统的保护范围分为以下三个保护区：1区、QF1区、QF2高压断路器柜至输入变频器入口隔离变压器;2区、变频器;3区、电机本体。其中，由于1区和3区的电源变频切换存在重叠现象。目前，投标过程中普遍采用高--高频变频器。
高--高型，无升压变压器安装，但一般都需要进行安装移相变压器，采用IGBT功率元件串联结构，高压电源整流为直流，然后逆变器输出高压。采用电压源结构，即用移相隔离变压器将高压电源电压降为9个整流逆变单元，每相3个单元串联输出3465V相电压，直接输出6KV线电压，达到直接高F的目的。频率转换。
对于高压断路器电路，换流器下端连接的负载应视为变压器。高压断路器通过旁路时，其电路负载与电机直接对应。因此，高压断路器柜内的综合自动保护（以下简称综合保护）应根据不同的工作条件设置变压器保护和电动机保护。但考虑到开关柜的布置空间和工程造价，安装2套综合保险是不现实的，在运行中也会造成开关步骤过多，二次接线复杂。因此，有必要对高压断路器柜内变压器综合保险与电动机综合保险配置进行比较。
4.2 区域一中高压断路器柜内综保的设置
常规高压断路器柜设有综合保护装置，根据保护输入电流和电压实现继电保护功能。凝结水泵配置变频器时，一般在给水回路中有两种综合自动保护装置。
（1）电动机综合保护装置的保护功能。短路保护、堵转保护、不平衡保护（两负序过流或反时限）、过载保护、过热保护、零序过流保护、低压保护等。
（2）变压器综合保护装置的保护功能。高压侧三级过流，高压侧定时限负序过流，高压侧接地保护，低压侧接地保护，过载报警，非电力保护。为了保证整个高压变频调速系统的稳定性，不受变压器故障的影响，全套变频器厂家一般为变压器提供相应的测量和保护项目：配备闭式强制风冷系统，改造超温报警、超温跳闸用ER;变压器温度巡检装置安装;变压器柜内设有电压、电流检测装置，用于变压器二次侧的过电流保护。
4.3 区域二中变频器保护的设置
变频装置可配置以下保护：过电压、过电流、欠电压、缺相、短路、过频率保护、失速保护、变频装置过载保护、电机过载保护、半导体过热保护、瞬时停电保护、CA。n接6KV开关输入侧。保护的执行应当符合国家有关标准的规定。
4.4 区域三中电动机保护
变频调速电动机应装设的保护，与同容量的定速电动机基本相同。
（1）当电动机接入旁路并通过高压开关柜的电源频率运行时，常规保护由开关柜内的电动机综合保护装置实现。
（2）当连接到变频输出端时，由于电动机可能承受不同于额定值的电压和频率，因此变频运行时，电动机保护应包括异常频率和过电压或过励磁（V/Hz）保护。除过电压和频率异常保护外，一般不需要单独进行过电压或过励磁保护。这些保护通常由变频调速系统提供。
5 结语
（1）变频调速系统和电源断路器侧的保护不能为整个系统提供所需的保护功能。高压断路器柜对变压器、变频器、电动机的保护功能宜单独考虑。
（2）变频调速装置对电动机，开关柜在工作频率条件下设有电动机保护装置，变频依靠变频器配置的保护功能（如“一拖二”）。
（3）凝结水泵电机差动保护采用磁平衡式，易于实现，在工作频率和变频条件下能实现可靠的差动保护。
参考文献
[1]张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]郭玉安.凝泵变频在发电厂的应用及其经济性分析[J].电力学报，2010，25（3）：242-245.
[3]畅晓峰，李凯勇.凝结水泵的变频改造[J].电力学报，2009，24（2）：150-153.