淺談低壓智能電機保護控制器的應(yīng)用研究

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：為了防止電動機在使用過程中因過載、短路、斷相、過壓、欠壓、過熱而燒毀，有必要對電動機的運行狀態(tài)進行及時準確的檢測，并對電動機進行相應(yīng)的保護。本文分析了電動機的故障原因。并介紹了多功能智能化電動機保護器的構(gòu)成與保護功能的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能保護器；短路；斷相；過壓；故障

1 引言

鋼鐵制造業(yè)電機設(shè)備屬于大容量、高負荷的連續(xù)運轉(zhuǎn)。因而對其可靠性和穩(wěn)定性要求高，旦發(fā)生事故，須馬上查找故障原因并及時，以保證及時恢復(fù)生產(chǎn)。為此，經(jīng)過多年嘗試和反復(fù)實踐。選擇了電動機智能保護器(簡稱為電機保護器)，作為電動機的保護元件，下面就電動機的故障原因以及電機保護器的應(yīng)用作簡單介紹。

2 電動機的故障原因

電動機在運行中由于種種原因。會出現(xiàn)故障，故障分機械與電氣兩方面。

2．1機械方面有掃膛、振動、軸承過熱等故障

2．2電氣方面主要是電動機繞組過熱，超過額定值而燒毀

這里我們僅對電氣故障進行分析，造成繞組過熱的主要原因之是流過繞組的電流過大，超過電動機的額定電流。

造成繞組過熱的主要原因之二：雖然流過繞組的電流不超過額定值，但由于電機通風(fēng)不良或環(huán)境溫度過高。繞組的發(fā)熱不能及時散出，也能造成繞組溫度超過額定值而燒毀電機。

3 電動保護器的組成與功能

3.1電動保護器的組成

電機保護器集過(輕)載保護、缺相、過(欠)壓、堵轉(zhuǎn)、漏電、接地及三相不平衡保護等低壓保護于身，通常由電流互感器、比較電路、單片機或出口繼電器等幾部分組成。

3.2電機保護器的功能

3.2.1系統(tǒng)保護功能

電機保護器可實現(xiàn)對電機的綜合保護，具體功能有接地保護、斷相保護、短路保護、過(輕)負荷保護、不平衡過負荷保護、堵轉(zhuǎn)保護、低電壓和過電壓保護。當電機正常工作時，保護器通過面板上的液晶顯示屏．實時顯示電機的工作電流和電壓。具有通訊功能的電機保護器定時將采集的信號通過CAN總線傳至后臺微機。當故障發(fā)生時，保護器能自動地、迅速地反應(yīng)并發(fā)出跳閘信號。

3.2.2故障判斷與記憶功能

電機保護器對電動機進行檢測時。需正確判斷電動機正常、過載、短路、斷相、過壓、欠壓、過熱等工況并作相應(yīng)的處理。當電動機出現(xiàn)某種故障時，保護器切斷電動機的電源而處于保護狀態(tài)，并且保存故障類型、時間以及電機運行參數(shù)。電機保護器通過識別與記憶電路對故障予以識別、記憶和指示，以便于維修。只有故障排除后，復(fù)位保護器，故障指示才消失，電動才能再次啟動。

3.2.3在線監(jiān)測功能

帶有通訊功能的電機保護器使控制室操作人員可在后臺微機上，完成所有保護器的各種保護整定數(shù)據(jù)的調(diào)閱、修改和整定。同時。在線監(jiān)測電機的運行負載和供電電源的質(zhì)量．為及早發(fā)現(xiàn)過載和接地故障等創(chuàng)造了條件。此外，后臺微機強大的信息管理功能?？捎行в涗浉髋_電機的型號、運行方式和歷史維護記錄，為保證工藝系統(tǒng)的生產(chǎn)、減少事故停車提供了可靠依據(jù)。

4 電動保護器的應(yīng)用

4.1選型原則

電機保護器的應(yīng)用先要做到正確的選型。須考慮以下幾個方面。

4.1.1電機保護器按結(jié)構(gòu)形式來劃分，般分為體式和分體式兩種。

所謂體式就是顯示面板與電流互感器部分是體式，分體式就是顯示面板與電流互感器部分是分開的。我們在項目實踐中：前者是獨立整體。故適合于固定柜安裝．如GGD柜。可將保護器直接固定安裝面板上，饋出電纜穿芯即可。后者互感器部分與顯示部分分為兩體，可定范圍內(nèi)任意安置，故非常適合于新型抽屜式開關(guān)柜安裝。很多項目中普遍采用低壓抽屜式開關(guān)柜，創(chuàng)造性將顯示表頭嵌人式安裝開關(guān)抽屜活動面板內(nèi)，這樣既簡化了柜內(nèi)接線，又方便了系統(tǒng)隨時調(diào)整、設(shè)定參數(shù)和顯示、監(jiān)控，同時數(shù)字化顯示面板也增添了柜面統(tǒng)性和美觀性；使配電室內(nèi)設(shè)備運行情況及故障狀態(tài)目了然，方便了系統(tǒng)檢查和檢修維護。

4.1.2電機保護器按額定工作電壓及電流范圍來劃分，可分為AC380V、AC220V兩種；對應(yīng)量程為1A、6．3A、25安培、100A、250A等若干等級，使用時按照電機控制回路工作電壓及負載的額定電流選用相應(yīng)的量程范圍即可。

在工程應(yīng)用中，由于電機較多。為方便互換及減少備件的種類，對于250A及以下的電機，用分體式電機保護器．使主回路的次電纜直接穿過電機保護器的電流互感器部分即可實現(xiàn)小功率電動機的控制和保護；250A以上的電機．般采用在主回路裝設(shè)3個變比為5安培的電流互感器的方式．將次電流變?yōu)樾∮?安培的二次電流，再接入電機保護器，使大型設(shè)備也得到了有效的控制和保護。

4.1.3電機保護器除了具備基本保護功能外，般還具備RS485通訊接口，可根據(jù)工藝以及DCS系統(tǒng)聯(lián)鎖的實際需要合理安裝：序漏電保護功能，電動機自動重啟動功能。當供配電系統(tǒng)發(fā)生電壓驟降，而且又在設(shè)定的自動重啟動時間內(nèi)恢復(fù)正常。電機保護器可以將停運的電動機在設(shè)定的時間自動恢復(fù)至運行狀態(tài)。這些非標配的功能在選型時要根據(jù)用戶要求合理選配。

4.2應(yīng)用實例

下面以SND6802系列電機保護器為例，介紹電機保護器在我公司項目的應(yīng)用情況。

4.2.1SND6802分體式電機保護器在18．5KW原煤輸送收塵器風(fēng)機回路中的應(yīng)用

應(yīng)用電機保護器的二次原理圖見圖1。其工藝原理：合上開關(guān)QF和微動開關(guān)QF1，按下現(xiàn)場按鈕SB1，接觸器KM線圈帶電并通過其輔助接點自保持，接觸器觸點動作，主回路接通，同時柜上紅燈(HR1)和現(xiàn)場紅燈(HR2)發(fā)光，電機保護器顯示運行狀態(tài)。電動機啟動。如果電動機出現(xiàn)故障，電機保護器的保護接點(3、4)動作，

使接觸器KM線圈失電，跳開接觸器觸點，同時柜上綠燈(HG1)和現(xiàn)場綠燈(HG2)發(fā)光，電機保護器的輸出故障接點(5、6)動作，發(fā)出故障報警信號，柜上故障燈(HY)也發(fā)光。電機保護器通過判斷與記憶．自保持并顯示故障狀態(tài)，并將電機保護器通訊接口(9、10)端子輸出的信號傳送到電氣控制室后臺計算機。直到運行人員查明故障后。在后臺計算機或電機保護器的面板上按復(fù)位鍵后機內(nèi)的出口繼電器才可以復(fù)位，為再次啟動做好準備。

4.2.2帶漏電保護功能的SND6802分體式電機保護器在132KW電機回路中的應(yīng)用

如圖2所示．7、8端子為保護器的輸出序電流互感器接點，其他端子與圖1樣。由于電動機功率很大．因此在主回路設(shè)置3個變比為5安培的電流互感器。并把電流互感器的二次線穿過分體式電機保護器的電流互感器部分，然后通過通訊線把主機部分和顯示面板相連。其電機保護器正常工作原理及標配故障處理與圖1樣。不同之處是本圖用到的電機保護器具有序漏電保護功能。帶有序電流互感器，電動機主回路的次電纜A、B、C三相。要同時穿過電機保護器的序電流互感器，依據(jù)A、B、C三相電流之和等于的原則來判斷序漏電電流，繼而進行漏電保護。如果電動機出現(xiàn)漏電故障。電機保護器監(jiān)測到漏電電流很?。⑶以诼╇婋娏髟试S的范圍內(nèi)(<=30mA)，電機保護器的輸出保護接點(3、4)不動作，但是電機保護器的顯示面板的故障指示燈閃爍，并將信號傳送到電氣控制室后臺計算機。電機保護器通過判斷與記憶，自保持并顯示故障狀態(tài)，直到運行人員查明漏電故障并后，在后臺計算機或電機保護器的面板上按復(fù)位鍵后機內(nèi)的出口繼電器才可以復(fù)位，電機保護器顯示運行。如果電動機出現(xiàn)漏電故障，并且超出漏電電流允許的范圍，電機保護器的輸出保護接點(3、4)動作，其原理與上圖1的故障處理原理樣。

圖1應(yīng)用電機保護器的二次原理圖

圖2運用電機保護器的二次原理圖

5 安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

5.1產(chǎn)品簡介

ARD該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護功能?？膳c接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

5.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

說明：“√”表示具備“■”表示可選

6 結(jié)束語

電機保護器是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件，廣泛的采用電機保護器，不但可以提高工藝控制的準確性、科學(xué)性，降低事故率，而且對于提高電氣控制系統(tǒng)的自動化水平和發(fā)展民經(jīng)濟，也必將起到好的推動作用。

【參考文獻】

• 汪東芳.用電機保護器取代熱繼電器以實現(xiàn)節(jié)能[J].電工技術(shù),2008(8):56,66.
• 吳佳音.淺談低壓電機保護器的應(yīng)用
• 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2019.11

作者簡介：劉細鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電動機保護器的設(shè)計與應(yīng)用。