0 引言

近些年火力发电厂为降低能耗和厂用电量普遍进行了电动机变频改造。但对于2 MW及以上容量的大功率电动机，在进行变频改造时，需要考虑在变频切换至工频时投入差动保护功能^[1]，这样就增加了电动机差动保护误动作的风险。本文对某发电厂引风机变频器故障切换至工频时，差动保护误动作原因进行分析，并及时处理，以保证设备的安全稳定运行。

1 设备概况

某发电厂2×150 MW循环流化床机组，引风机电动机采用一拖一变频运行方式，变频器故障时自动工频旁路运行，一次接线图如图 1所示。引风机变频器上、下口分别安装1台真空断路器QF21、QF22，自动旁路安装1台真空断路器QF23。变频运行时QF21、QF22处于合闸状态，QF23处于分闸状态；当变频器出现故障时，自动断开QF21、QF22，合上QF23，系统自动切换至工频运行，其中，引风机工频、变频电源均取自6 kVⅡ段母线6211断路器。引风机变频运行时，通过变频器对电动机进行保护，此时6211断路器的差动保护功能退出。当变频器重故障或手动切换至工频旁路运行时，通过QF21的辅助触点自动投入6211断路器差动保护。

1号炉2号引风机电动机安装在1号机6 kV配电室，额定参数为2150 kW/251 A，配有WDZ-5233型电动机综合保护测控装置，6211断路器保护定值见表 1；变频器技术参数见表 2^[2]。

2 故障概况

2017-11-28T12:44:55，1号炉2号引风机变频器发重故障报警，QF21、QF22、6211断路器跳闸，QF23自动合闸，工频启动失败。现场检查发现2号引风机变频器发“接口板故障”报警，6211断路器保护装置发“比率差动跳闸”报警。13:30:00分别测量1号炉2号引风机电动机绝缘、线圈直阻，QF22至电动机的高压电缆绝缘，6211断路器至QF21的高压电缆绝缘，试验数据均合格。分析认为6211断路器保护装置差动保护误动作，15:59:00，运行人员手动投入1号炉2号引风机工频运行。11月30日11:00:00，检查发现引风机变频器的接口板内部芯片工作不稳定，与监控器的通信时有时无，无法控制变频功率单元的输出。15:40:00，运行人员将1号炉2号引风机切至备用，更换引风机变频器接口板组件。17:17:00送控制电源，空载调试变频器运行正常后投入引风机变频器系统，设备恢复正常运行。

3 故障原因分析 3.1 变频器发“接口板故障”报警

变频器的控制系统由接口板、控制器、监视器组成，三者通过通信电缆连接，如图 2所示。接口板用于变频器内部开关信号、现场操作信号和状态信号的逻辑处理；控制器用于采集变频器的输出电压、电流信号以及功率单元的数据，通过数字信号处理器（DSP）控制功率单元的输出，从而控制电动机的运行频率。接口板内部芯片工作不稳定，3 min30 s未建立通信后变频器重故障输出^[3]，QF21、QF22跳闸。

3.2 6211断路器保护装置发“比率差动跳闸”报警

变频器发“接口板故障”报警，接口板、监视器、控制器之间通信中断，变频器无法控制L1、L2、L3三相功率单元输出，重故障输出至QF21、QF22。如图 3、图 4所示，QF21首先接到跳闸指令，待其分闸状态返回后，QF22才启动跳闸。查看1号机组A级检修试验报告，QF21分闸时间为L1相43.7 ms、L2相42.8 ms、L3相43.6 ms，因此QF22比QF21分闸慢约43 ms。

6211断路器配置WDZ-5233型保护装置，将差动保护和综合保护功能合二为一^[4]，差动保护功能通过QF21的分闸接点自动投入，在QF21分闸过程中，QF22仍处于合闸状态，此时保护装置中的机端电流为零，由于变频器内部电容放电，引风机变频器功率单元与电动机形成回路，其中性点依然存在电流，比率差动保护动作出口^[5-7]，动作时间13 ms。由此可见引风机变频器重故障发出时，QF21开始分闸，约13 ms后6211断路器开始分闸，约43 ms后QF22开始分闸。

3.3 结论

由于引风机变频运行时，电动机中性点侧与母线侧的电流有差流存在，工频运行时该差流消失，因此利用QF21分闸触点启动6211断路器差动保护是造成差动保护误动作的主要原因。

4 处理措施

将引风机变频器启动母线侧6211断路器差动保护触发接点取自QF22的辅助触点，确保引风机变频器重故障时，功率单元与电动机无法形成电流回路，有效避免保护误动作^[8-10]。处理后设备运行稳定，再未出现差动保护误动情况。

5 结束语

通过对某发电厂引风机高压变频器差动保护误动作原因进行分析，提出了有效的处理措施，分析处理经验可供大型辅机设备变频改造时借鉴。