DQZHAN技術(shù)訊：淺談低壓智能電機(jī)保護(hù)控制器的應(yīng)用研究

摘要：為了防止電動機(jī)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(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時準(zhǔn)確的檢測，并對電動機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。本文分析了電動機(jī)的故障原因。并介紹了多功能智能化電動機(jī)保護(hù)器的構(gòu)成與保護(hù)功能的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能保護(hù)器；短路斷相；過壓故障

1 引言

鋼鐵制造業(yè)電機(jī)設(shè)備屬于大容量、高負(fù)荷的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。因而對其可靠性和穩(wěn)定性要求高，一旦發(fā)生事故，須馬上查找故障原因并及時消除，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(jī)智能保護(hù)器(簡稱為電機(jī)保護(hù)器)，作為電動機(jī)的保護(hù)元件，下面就電動機(jī)的故障原因以及電機(jī)保護(hù)器的應(yīng)用作一簡單介紹。

2 電動機(jī)的故障原因

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

2．1機(jī)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(jī)繞組過熱，超過額定值而燒毀

這里我們僅對電氣故障進(jìn)行分析，造成繞組過熱的主要原因之一是流過繞組的電流過大，超過電動機(jī)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(jī)通風(fēng)不佳或環(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(jī)。

3 電動保護(hù)器的組成與功能

3.1電動保護(hù)器的組成

電機(jī)保護(hù)器集過(輕)載保護(hù)、缺相、過(欠)壓、堵轉(zhuǎn)、漏電、接地及三相不平衡保護(hù)等低壓保護(hù)于一身，通常由電流互感器、比較電路、單片機(jī)或出口繼電器等幾部分組成。

3.2電機(jī)保護(hù)器的功能

3.2.1系統(tǒng)保護(hù)功能

電機(jī)保護(hù)器可實現(xiàn)對電機(jī)的綜合保護(hù)，具體功能有接地保護(hù)、斷相保護(hù)、短路保護(hù)、過(輕)負(fù)荷保護(hù)、不平衡過負(fù)荷保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、低電壓和過電壓保護(hù)。當(dāng)電機(jī)正常工作時，保護(hù)器通過面板上的液晶顯示屏．實時顯示電機(jī)的工作電流和電壓。具有通訊功能的電機(jī)保護(hù)器定時將采集的信號通過CAN總線傳至后臺微機(jī)。當(dāng)故障發(fā)生時，保護(hù)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(jī)保護(hù)器對電動機(jī)進(jìn)行檢測時。需正確判斷電動機(jī)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(dāng)電動機(jī)出現(xiàn)某種故障時，保護(hù)器切斷電動機(jī)的電源而處于保護(hù)狀態(tài)，并且保存故障類型、時間以及電機(jī)運(yùn)行參數(shù)。電機(jī)保護(hù)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(hù)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(jī)保護(hù)器使控制室操作人員可在后臺微機(jī)上，完成所有保護(hù)器的各種保護(hù)整定數(shù)據(jù)的調(diào)閱、修改和整定。同時。在線監(jiān)測電機(jī)的運(yùn)行負(fù)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(jī)強(qiáng)大的信息管理功能。可有效記錄各臺電機(jī)的型號、運(yùn)行方式和歷史維護(hù)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(hù)器的應(yīng)用

4.1選型原則

電機(jī)保護(hù)器的應(yīng)用首先要做到正確的選型。須考慮以下幾個方面。

4.1.1電機(jī)保護(hù)器按結(jié)構(gòu)形式來劃分，一般分為體式和分體式兩種。

所謂一體式就是顯示面板與電流互感器部分是一體式，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(dú)立整體。故適合于固定柜安裝．如GGD柜?？蓪⒈Ｗo(hù)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，可一定范圍內(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)一性和美觀性；使配電室內(nèi)設(shè)備運(yùn)行情況及故障狀態(tài)一目了然，方便了系統(tǒng)巡視和檢修維護(hù)。

4.1.2電機(jī)保護(hù)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(jī)控制回路工作電壓及負(fù)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(jī)較多。為方便互換及減少備件的種類，對于250A及以下的電機(jī)，用分體式電機(jī)保護(hù)器．使主回路的一次電纜直接穿過電機(jī)保護(hù)器的電流互感器部分即可實現(xiàn)小功率電動機(jī)的控制和保護(hù)；250A以上的電機(jī)．一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．將一次電流變?yōu)樾∮?安培的二次電流，再接入電機(jī)保護(hù)器，使大型設(shè)備也得到了有效的控制和保護(hù)。

4.1.3電機(jī)保護(hù)器除了具備基本保護(hù)功能外，一般還具備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：零序漏電保護(hù)功能，電動機(jī)自動重啟動功能。當(dāng)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(jī)保護(hù)器可以將停運(yùn)的電動機(jī)在設(shè)定的時間自動恢復(fù)至運(yùn)行狀態(tài)。這些非標(biāo)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(jī)保護(hù)器為例，介紹電機(jī)保護(hù)器在我公司項目的應(yīng)用情況。

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

應(yīng)用電機(jī)保護(hù)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(diǎn)自保持，接觸器觸點(diǎn)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(jī)保護(hù)器顯示運(yùn)行狀態(tài)。電動機(jī)啟動。如果電動機(jī)出現(xiàn)故障，電機(jī)保護(hù)器的保護(hù)接點(diǎn)(3、4)動作，

使接觸器KM線圈失電，跳開接觸器觸點(diǎn)，同時柜上綠燈(HG1)和現(xiàn)場綠燈(HG2)發(fā)光，電機(jī)保護(hù)器的輸出故障接點(diǎn)(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(jī)保護(hù)器通過判斷與記憶．自保持并顯示故障狀態(tài)，并將電機(jī)保護(hù)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(jī)。直到運(yùn)行人員查明故障后。在后臺計算機(jī)或電機(jī)保護(hù)器的面板上按復(fù)位鍵后機(jī)內(nèi)的出口繼電器才可以復(fù)位，為再次啟動做好準(zhǔn)備。

4.2.2帶漏電保護(hù)功能的SND6802分體式電機(jī)保護(hù)器在132KW電機(jī)回路中的應(yīng)用

如圖2所示．7、8端子為保護(hù)器的輸出零序電流互感器接點(diǎn)，其他端子與圖1一樣。由于電動機(jī)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(jī)保護(hù)器的電流互感器部分，然后通過通訊線把主機(jī)部分和顯示面板相連。其電機(jī)保護(hù)器正常工作原理及標(biāo)配故障處理與圖1一樣。不同之處是本圖用到的電機(jī)保護(hù)器具有零序漏電保護(hù)功能。帶有零序電流互感器，電動機(jī)主回路的一次電纜A、B、C三相。要同時穿過電機(jī)保護(hù)器的零序電流互感器，依據(jù)A、B、C三相電流之和等于零的原則來判斷零序漏電電流，繼而進(jìn)行漏電保護(hù)。如果電動機(jī)出現(xiàn)漏電故障。電機(jī)保護(hù)器監(jiān)測到漏電電流很小．并且在漏電電流允許的范圍內(nèi)(<=30mA)，電機(jī)保護(hù)器的輸出保護(hù)接點(diǎn)(3、4)不動作，但是電機(jī)保護(hù)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(jī)。電機(jī)保護(hù)器通過判斷與記憶，自保持并顯示故障狀態(tài)，直到運(yùn)行人員查明漏電故障并消除后，在后臺計算機(jī)或電機(jī)保護(hù)器的面板上按復(fù)位鍵后機(jī)內(nèi)的出口繼電器才可以復(fù)位，電機(jī)保護(hù)器顯示運(yùn)行。如果電動機(jī)出現(xiàn)漏電故障，并且超出漏電電流允許的范圍，電機(jī)保護(hù)器的輸出保護(hù)接點(diǎn)(3、4)動作，其原理與上圖1的故障處理原理一樣。

5 安科瑞ARD系列智能電動機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型

5.1產(chǎn)品簡介

ARD該系列低壓電動機(jī)保護(hù)器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。可與接觸器、電動機(jī)起動器等電器元件構(gòu)成電動機(jī)控制保護(hù)單元，具有遠(yuǎn)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(jī)保護(hù)器是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件，廣泛的采用電機(jī)保護(hù)器，不但可以提高工藝控制的準(zhǔn)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)展國民經(jīng)濟(jì)，也必將起到好的推動作用。