中压脱硫引风机差动保护的应用

邢友栋

山东国舜建设集团有限公司

摘 要：近些年我国工业化发展迅猛，综合国力不断增强，但环境问题日益严峻，要想实现国家的可持续发展就必须做好污染防治工作，这也是我国十九大会议提出的明确指示。火电厂烟气就是众多污染中最为严重的一类，要求我们必须对其脱硫脱硝烟气净化处理工作引起足够的重视，而脱硫引风机又是烟气脱硫脱硝重要设备，其一旦出现故障势必会造成装置停运甚至导致锅炉熄火等一系列事故的发生。可见研究脱硫引风机继电保护工作十分必要。鉴于此，本文就着重分析中压脱硫引风机差动保护技术的应用。

关键词：中压脱硫；引风机；差动保护

1 中压电动机差动保护介绍　　

依照相关规定要求，3kV及以上电压的电动机都需要装设过负荷保护、电流速断保护和低电压保护；2000kW以上和以下电流速断灵敏系数不符合规定的电动机都需要装设纵联差动保护，最主要的目的是避免电动机自身故障影响范围进一步扩大，为电网运行创设一个良好的环境^[1]。

就我国目前情况来看，中压电动机差动保护主要包括纵联差动保护和磁平衡差动保护两种。第一种也常被人们叫做比率制动差动保护，这种保护方式的工作原理是通过对电动机中性点侧和断路器电流的检测与计算得出两端电流的幅值和相位，并根据其对电动机内部故障作出判断，这种保护方式要求电动机必须要采取Y型接线方式，并引出6个接线端子^[2]。而第二种保护方式（磁平衡差动保护）是通过在电动机接线盒当中设置平衡TA，根据其产生的不平衡电流值对电动机故障作出判断。我国目前火电厂脱硫项目上对这两种保护方式均有一定的应用。

随着科学技术水平的不断提高，尤其是电子技术的广泛运用和低碳环保节能理念的大力倡导，中压变频器目前已经被广泛运用到我国各大电厂当中，可是实践证明变频装置会给中压电动机保护特别是纵联差动保护造成很大的影响。再加上以往传统的差动保护装置设计主要被用于工频运行电机，在低频状态下就很容易出现饱和现象，无法实现宽频范围对电流的测量，所以不能运用于宽频（变频）电动机。

2 比率制动差动保护的应用

某企业原来采用的6kV，1600kW的引风机电机，NEP9809A的微机综合保护装置，现在新建炉后需要新的烟气脱硫装置，LZZBJ9-10300/5 0.5/10P10的引风机馈线柜配置电流互感器。其中微机综合保护装置带有电流过流、热过负荷、速断过流和负序过流等多项保护。在经过脱硫改造处理之后，引风机的电动机功率达到了2500kW，为了实现更佳的差动保护效果，工作人员还在电动机的中性点侧和馈线断路器出口部位分别增加和更换了一组电流互感器，而且这两组电流互感器来自于同一个制造商，并且是同一批次产品和同一种型号，这就大大降低了制造误差的出现，纵差保护区就处于互感器之间，并采用WDZ-5233（增设纵联差动保护）替代以往的微机综合保护装置。

经过实践运用发现，这种差动保护方式体现出非常大的优势：由于引风机电机采用的星点短接方式，所以完全可以在电机厂内完成操作，接线操作也非常简单。但需要注意的是，由于启动电流比较大，很容易造成母线段电压骤降，所以一定要对启动时的电压降进行仔细校验。

3 磁平衡纵差保护的应用

磁平衡差动保护方式需要同时将电动机的同相线圈首位一次电流回路穿过磁平衡差流电流互感器（TA），在电动机后期运行过程中，只要处于正常运行状态就可以保证互感器二次侧不会产生电流，而且微机综合保护装置也不动作。但是如果电动机定子绕组或者是电动机相间发生了短路现象，那么互感器二次侧就会产生感应电流，在电流值达到微机综合保护装置整定值的时候，保护出口的断路器就会发生跳闸。由此可以看出，这种保护方式很好地克服了纵联差动保护在电动机外部或者启动时出现短路现象^[3]，而两侧TA暂态特性不统一而出现误工作。

经过长期实践运用得出结论：磁平衡纵差保护在2000kW及以上且中性点采取分相引线模式的电动机运行过程中体现出最佳效果，若不满足要求还需要对电动机自身结构作出一定的改造和调整，这就大大增加了现场作业的难度。

4 变频电机差动保护的应用

我国某能源化工集团在超低排放改造工程中以往采用的2100kW的引风机，而且也设置了变频器，具体保护配置状况如下图所示，但经过一段时间使用之后发现存在以下几个方面的问题：

图1　变频电机差动保护接线图

第一，变频器实际运行过程中，工频是CT1的电源频率，而变频输出频率是CT3电源频率，这就会造成电流幅值和相位之间的差别比较大。即使整个系统都处于正常运行状态和很容易出现一定的电流差，进一步引发误动保护。第二，在变频器输出电流频率偏低的状态下，工频电流互感器的铁芯容易受到保护，造成测量结果出现偏差。第三，就目前这个工频微机差动保护装置，其在运行过程中的额定频率为50Hz，采用傅氏原理对数字信号进行处理，傅氏变换基波频率跟踪范围处于45Hz到55Hz之间，可见这个范围要远远低于变频器频率变换范围，在这种情况下保护装置对采集来的电流量进行计算就容易导致很大偏差的出现。第四，为了避免装置在正常运行过程中出现差动保护操作，企业对中压电动机作出了一定的改造处理，将其差动保护取消，改用电流速段作为主要的保护措施，这一操作完全不符合我国继电保护相关规程要求。

结束语

总而言之，现如今全国人民都高度关注环境治理问题，这就加速了燃煤机组超低排放改造工作的快速推进，同时也带动了其他相关行业对节能问题的重视，这对烟气脱硫治理装置，尤其是引风机运行可靠性至关重要。

参考文献

张波.大功率6kV电动机差动保护防误动措施[J].科技经济导刊，2016(08):97-98.