安科瑞(ruì) 鮑靜(jìng)君(jūn)

　　摘要
：介(jiè)紹了一種集(jí)保護(hù)，測量，顯(xiǎn)示，通(tōng)信等為(wéi)一(yī)體(tǐ)的(dí)電(diàn)動機(jī)保護測控裝置(zhì)，該保護測控裝置(zhì)具有對電動(dòng)機的(dí)過載(zǎi)，堵轉，斷相，不(bù)平衡(héng)，接地(dì)，過(guò)/欠壓(yā)等故障(zhàng)引(yǐn)起的危害予以不同(tóng)的(dí)保護(hù)
。同(tóng)時(shí)可通過(guò)串口(kǒu)或以太網通訊與電力監(jiān)控(kòng)係統Acrel-2000連接(jiē)，實現(xiàn)在綫監測和自動控製
。

　　關(guān)鍵(jiàn)詞
：電動機(jī)保(bǎo)護裝置(zhì)；電力(lì)監控係(xì)統(tǒng)；在(zài)綫監測；自動控(kòng)製

　　0 引言

　　某(mǒu)化工企(qǐ)業熱電站鍋(guō)爐引(yǐn)，送風機配(pèi)套(tào)電機(jī)功率(shuài)均(jūn)為(wéi)450kW的(dí)10kV的(dí)高(gāo)壓電機(jī)，電機一旦損壞，將(jiāng)造成全綫停車，並且維(wéi)修周(zhōu)期長，費用高，給生產(chǎn)造成較大(dà)的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)
。鍋爐(lú)引，送風(fēng)電(diàn)機長(cháng)期(qī)運(yùn)行在高(gāo)溫(wēn)，塵(chén)多(duō)的惡劣(liè)環(huán)境中，容易(yì)發(fā)生軸承損壞，定轉子(zǐ)相擦故障(zhàng)以(yǐ)及機械過負(fù)荷引(yǐn)起電機(jī)繞組絕(jué)緣(yuán)老(lǎo)化(huà)，定子(zǐ)繞(rào)組(zǔ)的(dí)相間(jiān)短路(lù)，匝間短路及(jí)單(dān)相接地(dì)等故(gù)障(zhàng)
。如不及時發(fā)現(xiàn)處(chǔ)理(lǐ)，一旦電機(jī)損壞(huài)，直接威(wēi)脅著企業的安全(quán)生產，給企(qǐ)業造成較(jiào)大的(dí)損失
。為(wéi)保證高壓電機(jī)安(ān)全穩(wěn)定運(yùn)行(háng)，提(tí)高保(bǎo)護的靈敏性，可(kě)靠性，高(gāo)壓電(diàn)機均(jūn)采(cǎi)用安科瑞AM5SE-M電動機保護測(cè)控裝置(zhì)，以達到快速切斷(duàn)故障(zhàng)的目的(dí)
。

　　1 電動機保(bǎo)護(hù)裝置概述(shù)

　　AM5SE-M電(diàn)動機保護測控(kòng)裝置可(kě)應(yīng)用於功率為(wéi)2000kW及以(yǐ)下的(dí)高(gāo)壓電動機(jī)
。電(diàn)動機(jī)保護(hù)測控裝(zhuāng)置具有(yǒu)保護(hù)，測量，顯示(shì)，通(tōng)信等(děng)在綫(xiàn)監測功能，通過(guò)自身*的(dí)保護功(gōng)能(néng)，對電機(jī)的(dí)軸承(chéng)損壞(huài)，定轉子相擦(cā)，匝間短(duǎn)路(lù)等(děng)產生的(dí)發熱(rè)情況(kuàng)能(néng)起(qǐ)到(dào)很(hěn)好的保護(hù)作用(yòng)，可就地安裝(zhuāng)於高(gāo)壓開關櫃上(shàng)，通(tōng)過(guò)串口(kǒu)或(huò)以(yǐ)太(tài)網(wǎng)通訊(xùn)與電力監控係(xì)統Acrel-2000連(lián)接，監控(kòng)係(xì)統可實時監(jiān)控(kòng)和遙(yáo)控(kòng)，較(jiào)容(róng)易實(shí)現自(zì)動控製(zhì)及(jí)在綫(xiàn)監(jiān)測
。

　　2 保(bǎo)護配置及原理

　　AM5SE-M電(diàn)動機保護測控裝置(zhì)具(jù)有(yǒu)電機的(dí)過(guò)流(liú)保(bǎo)護，過負荷(hé)保(bǎo)護(hù)，過熱保(bǎo)護，堵(dǔ)轉保護，啟動時(shí)間過(guò)長(cháng)保護(hù)，斷相保護，電流不(bù)平(píng)衡保護，低電(diàn)壓保護及過電壓保護(hù)等(děng)對電機(jī)的全套(tào)保護，並具有測量(liáng)，監(jiān)控(kòng)，操(cāo)作，故障記錄(lù)和(hé)通信等各(gè)項功能，用(yòng)戶可根據(jù)需要自(zì)行選(xuǎn)擇投入或退(tuì)出
。

　　2.1 過流保護(hù)

　　AM5SE-M電動機(jī)保(bǎo)護測控裝置中(zhōng)的過(guò)流保護主(zhǔ)要(yào)用(yòng)作電機(jī)內(nèi)部(bù)及進(jìn)綫(xiàn)的短路保(bǎo)護，主要分為(wéi)啟(qǐ)動中(zhōng)/運行中過流(liú)一(yī)段(duàn)保護，過流二段(duàn)保護，反時(shí)限(xiàn)過流保護(hù)
。

　　異(yì)步電動(dòng)機在(zài)啟動過程(chéng)中(zhōng)電(diàn)流很(hěn)大，通常(cháng)能達到(dào)5～8倍額(é)定(dìng)電流(Ie)，啟(qǐ)動(dòng)時間(jiān)能長達(dá)幾十(shí)秒
。裝(zhuāng)置(zhì)設兩(liǎng)個過流(liú)一段定(dìng)值，在(zài)啟(qǐ)動(dòng)過(guò)程中采(cǎi)用“啟動時(shí)過(guò)流(liú)一(yī)段定(dìng)值(zhí)"，該(gāi)值(zhí)按(àn)躲過電(diàn)動(dòng)機(jī)啟動電(diàn)流整(zhěng)定(dìng)，等(děng)電動(dòng)機啟動(dòng)過(guò)程(chéng)結束後，自(zì)動(dòng)采用“運(yùn)行(háng)時(shí)過(guò)流一段定值"，該(gāi)值按(àn)電(diàn)動(dòng)機自啟(qǐ)動電流(liú)和區(qū)外(wài)出口(kǒu)短(duǎn)路時電動(dòng)機(jī)反饋(kuì)電流考慮(lǜ)，取兩(liǎng)個電(diàn)流(liú)中的大者
。

　　2.2 過熱(rè)保護(hù)

　　過(guò)熱(rè)保護是通過對電(diàn)動機運(yùn)行中(zhōng)熱容量的跟蹤(zōng)計算(suàn)來保護電動機免於因過熱而縮(suō)短壽(shòu)命(mìng)或損壞
。電(diàn)動(dòng)機過負荷(hé)，啟(qǐ)動(dòng)時間過長，堵(dǔ)轉等會產生(shēng)較大的(dí)正序電流；而斷(duàn)相(xiāng)，不對(duì)稱短路(lù)，輸入(rù)電壓不(bù)對(duì)稱時會(huì)同時產(chǎn)生(shēng)較大的正序和(hé)負(fù)序電流，根據(jù)電動機定子正(zhèng)序(xù)和負(fù)序電(diàn)流(liú)引(yǐn)起(qǐ)的發熱特(tè)征，可(kě)對(duì)上述故(gù)障(zhàng)提(tí)供(gōng)熱過(guò)載(zǎi)保護
。

　　用正，負序綜合測(cè)量值(zhí)Ieq作(zuò)為等效電流(liú)來(lái)模(mó)擬電動機的(dí)發(fā)熱(rè)效(xiào)應，即
：

　　其中
：Ieq 
：等效電流

　　I1
：正(zhèng)序電流

　　I2
：負序(xù)電流

　　K1
：正(zhèng)序電(diàn)流發熱係數(shù)，在電機啟動(dòng)過程(chéng)中(zhōng)K1＝0.5，啟動完畢K1＝1

　　根(gēn)據電動機(jī)的發(fā)熱模(mó)型反時(shí)限(xiàn)特(tè)性，為(wéi)合理保(bǎo)護(hù)電動(dòng)機，保(bǎo)護的(dí)動作時間(jiān)t和等(děng)效電流(liú)Ieq的關係有(yǒu)如(rú)下兩(liǎng)條曲(qū)綫(xiàn)可供選擇
：

　　1）

　　其(qí)中(zhōng)
：τ
：過(guò)熱時間常數(shù)

　　I∞
：允許電機(jī)長(cháng)期(qī)運(yùn)行的電(diàn)流值，一般可設(shè)為1.1

　　2）

　　其(qí)中
：τ
：過熱(rè)時(shí)間常(cháng)數

　　I∞
：允許電機長(cháng)期運(yùn)行(háng)的(dí)電流值，一般可設為1.1

　　Ip
：過負(fù)荷(hé)前的負載(zǎi)電流，若過(guò)負荷(hé)前處於冷(lěng)態，則(zé)Ip=0

　　選擇(zé)上述(shù)兩(liǎng)曲(qū)綫(xiàn)之一進(jìn)行計算，當熱(rè)積累(léi)值達(dá)到(dào)τ時，裝(zhuāng)置(zhì)發出(chū)告警信號(hào)或保護(hù)跳(tiào)閘(zhá)
。

　　保(bǎo)護邏輯見圖(tú)1
。

圖1 過熱保護邏(luó)輯

　　2.3 堵(dǔ)轉(zhuǎn)保護

　　堵轉(zhuǎn)保護是防(fáng)止電動(dòng)機在運行時(shí)，由(yóu)於(yú)轉(zhuǎn)子堵(dǔ)塞而發(fā)生(shēng)電(diàn)流突(tū)然升(shēng)高(gāo)，以致燒毀電動(dòng)機，這(zhè)種情(qíng)況可能(néng)出(chū)現在(zài)滾動軸(zhóu)承(chéng)碎(suì)裂，負載轉(zhuǎn)矩突然升高
。在電動機啟(qǐ)動過程中(zhōng)堵轉(zhuǎn)保護閉鎖(suǒ)，電機進(jìn)入運行狀(zhuàng)態後(hòu)堵(dǔ)轉保護(hù)才合(hé)理
。在一定(dìng)意義上，堵轉(zhuǎn)保護(hù)可作(zuò)為(wéi)電動機(jī)運行(háng)過程中短路保(bǎo)護的後(hòu)備保護
。當電動機三(sān)相電流(liú)IA，IB，IC任一相超(chāo)過堵轉電流定(dìng)值(zhí)，並有轉速低(dī)信(xìn)號輸(shū)入(rù)，達到整定(dìng)延時(shí)時間後保護跳閘
。保(bǎo)護(hù)邏(luó)輯(jí)見(jiàn)圖(tú)2
。

圖2 堵轉(zhuǎn)保護邏(luó)輯

　　2.4 啟動時間過長(cháng)保(bǎo)護(hù)

　　正常(cháng)的(dí)啟動結束後(hòu)電動機(jī)的運行(háng)電流將(jiāng)低於(yú)額(é)定(dìng)值(zhí)或在(zài)額(é)定值(zhí)附近(jìn)，而(ér)啟(qǐ)動(dòng)時間過(guò)長則是在啟動時間過(guò)後電動機的(dí)運行(háng)電(diàn)流(liú)仍保(bǎo)持較大(dà)值（一(yī)般(bān)為機(jī)械(xiè)原(yuán)因(yīn)）
。AM5SE-M電動機保護(hù)測(cè)控裝置(zhì)可自(zì)動(dòng)識別當前(qián)過程(chéng)是(shì)否為啟(qǐ)動過(guò)程，如是則當整定的啟動時間(jiān)到達後，電動(dòng)機(jī)的三相電(diàn)流(liú)仍(réng)大於(yú)啟動電流定(dìng)值時，本保護動作於跳閘
。

　　2.5 斷相保(bǎo)護(hù)

　　斷相保(bǎo)護(hù)是(shì)為(wéi)了防止電(diàn)動機(jī)在運行(háng)過程(chéng)中發生斷(duàn)綫而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)兩相(xiāng)運(yùn)行產(chǎn)生過熱而(ér)燒(shāo)毀(huǐ)，斷相保(bǎo)護功能通過(guò)檢測回路電(diàn)壓，判斷(duàn)電動(dòng)機(jī)回路(lù)斷相故障，在檢測到(dào)斷相故(gù)障後(hòu)，斷(duàn)相(xiāng)保護(hù)功能(néng)啟(qǐ)動並觸(chù)發(fā)延時，在設定(dìng)的延時結束後(hòu)發(fā)出跳閘(zhá)命令
。

　　2.6 電(diàn)流(liú)不(bù)平(píng)衡保護(hù)

　　電流不(bù)平衡(héng)保(bǎo)護是(shì)為了防(fáng)止因(yīn)三相(xiāng)電(diàn)流不平衡可能(néng)引(yǐn)起的(dí)電動機(jī)過熱(rè)，當電流不(bù)平(píng)衡度超過(guò)電(diàn)流(liú)不平衡(héng)度設定值，電動(dòng)機處(chǔ)於已運行狀(zhuàng)態(tài)時，經(jīng)延時(shí)，裝置保(bǎo)護跳閘(zhá)或者告警(jǐng)
。保護邏輯(jí)見圖(tú)3
。

圖3 電流不平(píng)衡保(bǎo)護邏輯

　　2.7 低(dī)電壓(yā)保(bǎo)護(hù)

　　電動機(jī)低(dī)壓運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)矩急劇(jù)下(xià)降(jiàng)，會造成(chéng)電動機嚴(yán)重過(guò)載，因(yīn)此(cǐ)設置低電壓保護(hù)
。當(dāng)三個(gè)綫(xiàn)電壓(yā)均小於低電(diàn)壓跳閘(zhá)/告(gào)警定值(zhí)時，經(jīng)過延(yán)時，裝(zhuāng)置(zhì)跳閘(zhá)或者(zhě)告(gào)警
。為(wéi)防(fáng)止(zhǐ)因(yīn)PT斷(duàn)綫使保護誤動(dòng)，設(shè)置有(yǒu)PT斷(duàn)綫(xiàn)閉(bì)鎖(suǒ)
。當(dāng)發(fā)生PT斷綫時，裝置將發(fā)出告警信(xìn)號(hào)並(bìng)閉鎖失壓保(bǎo)護(hù)，該(gāi)閉鎖(suǒ)條(tiáo)件可選擇投入(rù)或(huò)者(zhě)退(tuì)出(chū)
。裝置(zhì)可以設(shè)置(zhì)是(shì)否加(jiā)入合位(wèi)作為判斷失(shī)壓(yā)的條(tiáo)件，此(cǐ)外，裝(zhuāng)置(zhì)可以(yǐ)根據(jù)用(yòng)戶(hù)使用(yòng)的(dí)場(cháng)合選(xuǎn)擇何時(shí)解(jiě)除(chú)低(dī)電(diàn)壓(yā)故障(zhàng)信息，若(ruò)投(tóu)入低電(diàn)壓(yā)閾(yù)值投退，則(zé)裝(zhuāng)置(zhì)電壓(yā)小於無(wú)壓定值(zhí)時(shí)，保(bǎo)護(hù)動(dòng)作即可(kě)返(fǎn)回(huí)，若退出低電壓閾值投退，則裝(zhuāng)置電壓需(xū)恢(huī)復至正常(cháng)電(diàn)壓(yā)，才可解(jiě)除故障信(xìn)息(xī)
。低(dī)電壓保(bǎo)護開放條(tiáo)件
：三個綫(xiàn)電壓(yā)有一個大於1.05倍(bèi)低電壓定值(zhí)，且延(yán)時500ms
。該條件(jiàn)一旦成立，低(dī)電壓保護合理
。

　　3 裝置存(cún)在的問(wèn)題及改造

　　AM5SE-M電(diàn)動(dòng)機保護測(cè)控(kòng)裝(zhuāng)置(zhì)雖具(jù)有(yǒu)高壓電(diàn)機的全(quán)套保護功(gōng)能，當出現故(gù)障保(bǎo)護動(dòng)作(zuò)後(hòu)，故障已(yǐ)經形(xíng)成，隻(zhī)能停車處理(lǐ)
。裝(zhuāng)置(zhì)正常運(yùn)行(háng)時隻(zhī)是(shì)監視(shì)  電機(jī)的(dí)運行電(diàn)壓(yā)，電(diàn)流，僅憑(píng)這(zhè)些(xiē)很(hěn)難發(fā)現故障隱(yǐn)患
。為(wéi)盡(jìn)早發(fā)現(xiàn)事(shì)故隱(yǐn)患，把事故消(xiāo)滅在(zài)萌(méng)芽(yá)狀(zhuàng)態(tài)，經(jīng)充分(fēn)研究(jiū)論(lùn)證後認(rèn)為
：電機的(dí)損(sǔn)壞多是(shì)繞(rào)組(zǔ)，軸(zhóu)承發熱，過(guò)熱保護隻(zhī)是綜合(hé)計(jì)算電(diàn)機(jī)正(zhèng)序和負序電(diàn)流(liú)的熱(rè)效(xiào)應，軸(zhóu)承發熱後如果(guǒ)再繼(jì)續運行可能會使電機發生損壞
。因此在電(diàn)機(jī)內(nèi)部預埋PT100電阻(zǔ)型溫度傳感(gǎn)器用(yòng)來測量電機(jī)內部繞組(zǔ)，軸(zhóu)承溫度，並(bìng)將PT100與(yǔ)ARTM-8溫(wēn)度(dù)巡(xún)檢(jiǎn)儀連(lián)接，利用(yòng)ARTM-8實時(shí)監測溫(wēn)度(dù)，同時通(tōng)過RS485通訊接口將(jiāng)溫度數據也(yě)傳(chuán)輸(shū)至Acrel-2000電力監(jiān)控係統，便於運行維(wéi)護人員實時查(chá)看(kàn)溫度(dù)，為(wéi)設備(bèi)的安(ān)全，穩定運(yùn)行提供(gōng)了(liǎo)技(jì)術支持
。

圖(tú)4 改造(zào)後電(diàn)力監(jiān)控網絡拓撲圖

　　4 結語

　　該(gāi)化工企業(yè)擁(yōng)有10kV高壓電(diàn)機二十(shí)餘(yú)台(tái)，采(cǎi)用(yòng)AM5SE-M電(diàn)動機(jī)保(bǎo)護(hù)測控(kòng)裝(zhuāng)置後(hòu)，當發生過流，短(duǎn)路，接地(dì)等(děng)故障時保(bǎo)護均(jūn)能(néng)可(kě)靠(kào)動作(zuò)，防止事故的進(jìn)一步(bù)擴(kuò)大(dà)
。利用(yòng)Acrel-2000電力(lì)監控(kòng)係統對各回路(lù)電(diàn)動機(jī)保(bǎo)護裝置(zhì)實時(shí)監(jiān)控，同(tóng)時也(yě)合(hé)理(lǐ)地監視(shì)到(dào)軸承，繞(rào)組(zǔ)溫度(dù)明(míng)顯升高的(dí)事故隱患，並(bìng)及時地進行(háng)處理，確保(bǎo)電(diàn)機運(yùn)行(háng)狀(zhuàng)況(kuàng)良(liáng)好(hǎo)，避(bì)免(miǎn)事故的擴大，保證(zhèng)設備安全(quán)穩定(dìng)運行，為企業(yè)的(dí)連續，穩定(dìng)生產提供(gōng)了有(yǒu)力(lì)的(dí)技術保(bǎo)障
。