[发明专利]带差动保护的高压变频调速装置

说明书

[技术领域]

本发明涉及高压电机的变频调速控制，尤其涉及一种带差动保护的高压变频调速装置。

[背景技术]

高压变频调速装置，已广泛应用于冶金、有色、石化、电力、机械、建材、港口码头等行业。

1、对于大容量高压电机，其绕组内部的绝缘情况很难了解，内部发生短路故障不容易发现，而由于大容量电机结构复杂，短路故障比较容易发生。大容量电机价格高、损失大，所以大容量电机都装设监视电机绕组内部故障情况的差动保护装置，通过监视电机绕组二端的电流差值来判断电机内部是否有故障，实现对大容量电机短路保护的目的。

2、目前国内微机型差动保护装置是根据行业标准微机保护通用技术条件设计的。通用技术条件规定额定参数：频率50Hz。当工作电流频率偏离50Hz时，灵敏度下降，出现误动作。但是，电机采用变频装置供电后，实际工作频率一般为50Hz以下，当工作频率在25-40Hz时，传统的微机型差动保护装置将无法正常工作，不能达到保护目的，因此电机采用变频器供电后，都将差动保护取消，只是通过流等状态间接反映是否有绕组内部故障，很不准确，难以实现对电机的实时保护。

3、常规差动保护(仅能保护非变频调速电机)和电机绕组的每一相都需要两个电流互感器，当发生短路时(仅能保护非变频调速电机)，两互感器二次电流差值达到保护装置动作值时，保护装置动作。这种保护对电机相间短路及其电缆短路都起作用。但它有如下缺点：

(1)需要两组性能完全一致的互感器，不仅消耗材料多，互感器性能的差异还会引起误动作。

(2)一般开关柜距电机较远，常规差动保要求差动电缆截面较粗不经济。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种带差动保护的高压变频调速装置，当大容量高压电机采用变频器供电，工作频率在25-40Hz时，能够实现实时保护，而且消耗材料少，性能可靠。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种带差动保护的高压变频调速装置，包括供电单元、功率模快、信号采集单元、信号处理单元、CPU、控制单元、输入输出接口和受控电机，所述的信号采集单元包括3个电流互感器，三相受控电机每相的进线、出线都穿过同1个电流互感器，穿过同1个电流互感器进线、出线的电流方向相反，三相受控电机的3个出线穿过电流互感器后短接；3个电流互感器测得的电流信号，经信号采集单元及信号处理单元处理后送入CPU，CPU实时监测所述电流信号的变化情况，当CPU监测到所述的电流信号发生变化超过预定值时，CPU通过输入输出接口对外发出保护动作信号。

所述的功率模块包括3个高压功率单元，每个高压功率单元包括复数个串联连接的三相输入、单相输出的低压逆变功率单元；3个高压功率单元的输出星形连接，3个高压功率单元之间的电压相位差互为120度，构成驱动受控电机所需的变频三相高压电源。

每个低压逆变功率单元包括输出旁路装置，当某个低压逆变功率单元出现故障时，控制单元控制故障低压逆变功率单元停止其主电路的工作并将故障低压逆变功率单元输出旁路，同时停止另外二相上与所述故障单元对应的低压逆变功率单元的工作并将它们分别旁路。

根据权利要求3所述的带差动保护的高压变频调速装置，当当某个低压逆变功率单元出现故障时，控制单元通过输入输出接口对外发出旁路告警信号。

所述的供电单元采用多绕组隔离变压器，所述多绕组隔离变压器的副边有复数个相互隔离的三相绕组，每3个三相绕组组成1个同相位组，分别向功率模块内的3个对应的低压逆变功率单元独立供电，多绕组隔离变压器同相位组的数量与每个高压功率单元中串联的低压逆变功率单元数量相同。

本发明带差动保护的高压变频调速装置把高压变频调速及差动保护功能整合为一体，在同一个中央处理器下工作运行，本发明的信号采集单元安装3个电流互感器，三相受控电机每相的进线、出线都穿过同1个电流互感器，当大容量高压电机采用变频器供电，工作频率在25-40Hz时，能够实现实时保护，而且消耗材料少，性能可靠。本发明具有很好的应用前景和市场价值。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明带差动保护的高压变频调速装置实施例低压逆变功率单元的原理图。

图2是本发明带差动保护的高压变频调速装置实施例的原理图。

[具体实施方式]

该装置主要由供电单元、功率模快、信号采集、信号处理、CPU、控制单元和输入输出接口组成，

1、供电单元