高壓變頻對電能計量及差動保護的影響

大慶油田采油五廠

高壓變頻對電能計量及差動保護的影響

吳慶波大慶油田采油五廠

現有注水電機變頻改造裝置未充分考慮電能計量裝置的改造，在注水電機變頻運行的情況下，電能計量裝置已不能實現準確計量。電流互感器的誤差還嚴重影響注水電機差動保護動作的準確率。采用寬頻率電流互感器，在注水電機回路采用變比更大的電流互感器，可提高電流互感器的測量精度。

高壓變頻；注水電機；電流互感器；測量

1 裝置在注水系統的應用

由于高壓變頻技術適應性較強，節電效果明顯，運行平穩，操控簡單，在油田注水系統應用高壓變頻裝置能夠綜合調節注水系統壓力，降低注水系統能耗。近幾年應用高壓變頻裝置陸續對注水系統進行改造，截至目前已在某開發區的注水站安裝了1套高壓變頻裝置，由變頻器帶1#和3#注水電機；在某聯合站注水崗安裝了1套高壓變頻裝置，變頻帶3#和4#注水電機。

在上述方案中，注水電機工頻運行時，電流互感器工作在工頻狀態；但是在變頻運行情況下，電流互感器處于變頻裝置輸出側，此時電流互感器已經工作在非工頻狀態。由于已建變電所設計之初均不考慮運用高壓變頻裝置，目前變電所各回路采用的電流互感器都是設計在額定頻率50 Hz下運行的，所以電流互感器在變頻器回路供電的情況下，其誤差已經不再處于工頻誤差之下，由此給注水電機電能計量及保護帶來較大誤差。針對此問題，討論了注水電機變頻運行時保護電流及測量電流的變化情況。

2 裝置對電能計量及差動保護的影響

從目前注水系統應用的高壓變頻裝置特點來看，現有變頻裝置都采用固定的U1/f1（壓頻比）來輸出電壓和頻率，通過改變頻率來調節電機轉速的同時改變電壓U1，這是由電機的工作特性確定的。

在注水系統的實際應用中，為了保證注水電機拖動負載的能力，變頻裝置輸出頻率基本都處于50 Hz以下，在40 Hz附近，從這個方面來說，注水電機上側電流互感器就運行在額定頻率之下，其誤差必然隨頻率的降低而加大。以工作頻率40 Hz為例，從頻率變化對互感器的影響來看，互感器勵磁電流增加20%，其電流誤差和相位差隨之增大近20%。電流互感器誤差的加大必然對注水電機差動保護及電能計量產生不利的影響。

現有注水電機變頻改造裝置未充分考慮電能計量裝置的改造，在注水電機變頻運行的情況下，電能計量裝置采集電壓取自變電所電壓互感器，電能計量裝置采集電流為電流互感器低頻運行下的電流。此時采集的電流折算到工頻狀態下要比電流互感器工頻運行下采集的電流小，由于采集電流在數值和相位上均與工頻狀態下的采集電流存在較大誤差，所以變頻運行下的電能計量裝置已不能實現準確計量。

電流互感器的誤差還嚴重影響注水電機差動保護動作的準確率。現有注水電機差動保護定值的整定計算是以電流互感器工頻運行下的二次電流為計算數據的，而且不用考慮電流互感器在變頻狀態下產生的相位差，所以注水電機在變頻運行狀態時，差動保護的定值已經不能完全滿足差動保護的要求，容易造成差動保護的誤動，影響電機的正常生產運行。

3 結論

（1）采用寬頻率電流互感器可提高電流互感器測量的精度。如霍爾電流互感器等一些特殊互感器，這種互感器精度高、線性好、頻帶較寬，而且響應速度快。

（2）在注水電機回路采用變比更大的電流互感器也可提高電流互感器的測量精度。如目前正在新建的某聯合站變電所，注水電機回路已經采用300/1變比的電流互感器。

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.051