電動(dòng)機(jī)保護(hù)培訓(xùn)

1、電動(dòng)機(jī)保護(hù)培訓(xùn)電動(dòng)機(jī)保護(hù)培訓(xùn)2012.8.171、概述電動(dòng)機(jī)保護(hù)概述 電動(dòng)機(jī)保護(hù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段： 以熔斷器、接觸器和熱繼電器構(gòu)成的保護(hù) 由晶體管型發(fā)展至集成電路型的電子式保護(hù) 采用了微機(jī)技術(shù)的微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù) 電動(dòng)機(jī)故障情況分析 電動(dòng)機(jī)故障和異常運(yùn)行狀態(tài)主要有： 定子繞組相間短路故障（包括供電電纜的相間短路故障）；定子繞組匝間短路故障；定子繞組單相接地故障（包括供電電纜的單相接地故障）；異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中三相電流不平衡或運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生一相斷線；電動(dòng)機(jī)故障情況分析運(yùn)行過(guò)程中電動(dòng)機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)；電動(dòng)機(jī)機(jī)械過(guò)負(fù)荷、供電電壓降低和頻率降低引起異步電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷；供電給電動(dòng)機(jī)

2、的電壓過(guò)低或過(guò)高；運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)軸承溫度過(guò)高以及轉(zhuǎn)子鼠籠斷條等；對(duì)同步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，還有失步、失磁故障以及非同步?jīng)_擊等。電動(dòng)機(jī)故障情況分析故障形式主要在繞組損壞和軸承損壞兩方面 造成繞組損壞的主要原因有：(1)由于電源電壓太低使得電動(dòng)機(jī)不能順利啟動(dòng)，或者短時(shí)間內(nèi)重復(fù)啟動(dòng)，使得電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)時(shí)間的大啟動(dòng)電流而過(guò)熱。(2)長(zhǎng)期受電、熱、機(jī)械或化學(xué)作用，使繞組絕緣老化和損壞，形成相間或?qū)Φ囟搪贰?3)因機(jī)械故障造成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)。(4)三相電源電壓不平衡或波動(dòng)太大，或者電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行。(5)冷卻系統(tǒng)故障或環(huán)境溫度過(guò)高。 電動(dòng)機(jī)故障情況分析造成電動(dòng)機(jī)軸承損壞的原因主要是:(1)機(jī)械負(fù)荷過(guò)大或振動(dòng)太大。(2)使

3、用潤(rùn)滑劑不合適、缺少潤(rùn)滑油甚至無(wú)油。(3)環(huán)境惡劣，如多塵、腐蝕性氣體等。(4)繞組溫度過(guò)高，熱量傳至軸承，致使軸承燒損電動(dòng)機(jī)保護(hù) 針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)可能發(fā)生的故障及異常運(yùn)行工況，一般配置以下保護(hù)功能： 差動(dòng)保護(hù) 過(guò)熱保護(hù) 過(guò)流保護(hù) 過(guò)負(fù)荷保護(hù) 負(fù)序過(guò)流保護(hù)接地保護(hù) 堵轉(zhuǎn)保護(hù)低電壓保護(hù) 針對(duì)同步電動(dòng)機(jī)，還需配置: 失磁失步保護(hù) 非同步?jīng)_擊保護(hù)2、差動(dòng)保護(hù)電動(dòng)機(jī)差動(dòng)TA飽和問(wèn)題以往認(rèn)為： 電動(dòng)機(jī)差動(dòng)兩側(cè)TA同型，誤差較??； 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流倍數(shù)倍，一次電流完全相同，二次不平衡差流??；實(shí)際情況： 電動(dòng)機(jī)差動(dòng)TA盡管同型，但兩側(cè)電纜長(zhǎng)度差別很大，中性點(diǎn)側(cè)電纜最長(zhǎng)達(dá)到km，且有時(shí)TA不是真正同型TA； 電

4、動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流倍數(shù)盡管小，但在啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)及非周期分量的影響下，TA特性變差； 結(jié)果，導(dǎo)致TA暫態(tài)不一致或TA飽和，不平衡差流增大，差動(dòng)保護(hù)屢有誤動(dòng)發(fā)生；電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程分析電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)過(guò)程分析某高壓電動(dòng)機(jī)額定電流4.1A電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程分析機(jī)端CT電流波形分析(CT未飽和)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程分析中性點(diǎn)CT電流波形分析（CT飽和)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程分析差流波形分析（中性點(diǎn)側(cè)CT飽和）電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程分析從電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)錄波圖分析可知：（1）差動(dòng)不平衡電流較大，最大可以接近啟動(dòng)電流；（2）不平衡差流是變化的，峰值變化時(shí)大時(shí)?。唬?）差流表現(xiàn)為：波形畸變、諧波含量高； 因此，差動(dòng)保護(hù)必須考慮暫態(tài)不平衡差流，防止電

5、動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的誤動(dòng)電動(dòng)機(jī)縱差動(dòng)保護(hù) 常規(guī)比率差動(dòng)保護(hù)原理差動(dòng)保護(hù)常用提高差動(dòng)保護(hù)可靠性的方法小延時(shí)：在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)始瞬間，為防止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，增加60-100ms延時(shí)；定值自動(dòng)加倍：在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，將差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)值和比率制動(dòng)系數(shù)加倍；缺點(diǎn)：在電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)，因不能可靠識(shí)別啟動(dòng)，方法失效，仍會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)誤動(dòng)。電動(dòng)機(jī)縱差動(dòng)保護(hù) 雙比率差動(dòng)保護(hù)原理差動(dòng)保護(hù)雙比率差動(dòng)保護(hù)工作原理正常運(yùn)行時(shí)，兩套比率差動(dòng)同時(shí)工作；電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)差流，判別差流波形，閉鎖比率差動(dòng)，高值比率差動(dòng)仍然正常工作；電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，發(fā)生故障，判別差流波形，開(kāi)放比率差動(dòng)，靈敏度不受影響。比率差動(dòng)整定差動(dòng)起動(dòng)電流按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)正

6、常運(yùn)行時(shí)差動(dòng)回路最大不平衡差流整定 ，一般情況下取0.20.4In 比率制動(dòng)系數(shù)按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)最大起動(dòng)電流下差動(dòng)回路不平衡電流整定，一般在0.30.4間。比率差動(dòng)保護(hù)一般要求靈敏度大于 差動(dòng)速斷整定差動(dòng)速斷定值按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間最大不平衡電流條件整定。電動(dòng)機(jī)差動(dòng)速斷推薦整定范圍為36Ie，建議整定4Ie，對(duì)于一側(cè)電纜非常長(zhǎng)的情況，建議整為6Ie；要求電動(dòng)機(jī)機(jī)端兩相短路時(shí)靈敏系數(shù)大于1.2 3、過(guò)流（速斷）保護(hù)過(guò)流保護(hù)過(guò)流保護(hù)一般分兩段：I段（速斷保護(hù)）要求能躲過(guò)起動(dòng)電流；II段（過(guò)流保護(hù)）在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢后自動(dòng)投入，過(guò)流II段應(yīng)能躲過(guò)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)和區(qū)外出口故障時(shí)電動(dòng)機(jī)最大反饋電流。 過(guò)流保護(hù)整

7、定電流速斷保護(hù)（過(guò)流I段）按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)最大起動(dòng)電流的原則整定 ，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流一般在68倍的額定電流。 式中可靠系數(shù)取1.5；為起動(dòng)電流倍數(shù) estrelophIKKIrelKstK過(guò)流保護(hù)整定過(guò)流段保護(hù)整定：當(dāng)采用FC回路時(shí)只需考慮躲過(guò)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)電流 ，可靠系數(shù)取1.3；電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)系數(shù)，一般為5，整定為6.5倍的額定電流。當(dāng)采用真空斷路器時(shí)則需考慮躲過(guò)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)電流的同時(shí)，還需考慮躲過(guò)區(qū)外出口故障時(shí)最大反饋電流。一般整為7.8倍的額定電流。過(guò)流保護(hù)整定電流定值翻倍的問(wèn)題： 按過(guò)流保護(hù)定值整定，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)定值自動(dòng)翻倍。 優(yōu)點(diǎn)：一段過(guò)流保護(hù)實(shí)現(xiàn)了保護(hù)； 缺點(diǎn)： （1）按躲過(guò)啟動(dòng)電流的一半

8、整定，在自啟動(dòng)時(shí)可能躲 不過(guò)；（2）按躲過(guò)自啟動(dòng)電流整定，在啟動(dòng)過(guò)程中定值翻 倍，定值偏高。4、負(fù)序過(guò)流保護(hù)負(fù)序過(guò)流保護(hù) 負(fù)序電流保護(hù)作為電動(dòng)機(jī)不對(duì)稱短路、斷相、反相、匝間短路、供電電壓較大不平衡時(shí)的保護(hù) 兩段負(fù)序過(guò)流保護(hù)可選擇使用一般、非常、極端反時(shí)限特性。負(fù)序過(guò)流保護(hù)整定兩段式負(fù)序電流：負(fù)序過(guò)流段定值I2zd1的推薦整定范圍為0.61.2Ie（Ie為電動(dòng)機(jī)額定電流），典型地I2zd1取Ie比較合適。負(fù)序過(guò)流段作為靈敏的不平衡電流保護(hù)，躲開(kāi)正常運(yùn)行的最大負(fù)序電流，典型地I2zd2取0.35Ie比較合適。 負(fù)序過(guò)流保護(hù)整定負(fù)序過(guò)流保護(hù)：時(shí)限 與該電壓級(jí)相間短路故障后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間配合整定。一般

9、取23s。額定負(fù)載（pu)1009080706050轉(zhuǎn)差率S4.453.212.5321.661.33電動(dòng)機(jī)電流Im/In2.361.861.591.311.110.91負(fù)序電流I2/In1.361.070.920.750.640.52不同負(fù)荷斷相情況下的負(fù)序電流：不同負(fù)荷斷相情況下的負(fù)序電流：反時(shí)限特性根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（IEC255-4IEC255-4）和英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（和英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（BS142.1966BS142.1966）的規(guī)定，）的規(guī)定，有三種標(biāo)準(zhǔn)有三種標(biāo)準(zhǔn)的反時(shí)限特性方程：的反時(shí)限特性方程：一般反時(shí)限特性：一般反時(shí)限特性：非常反時(shí)限特性：非常反時(shí)限特性：

10、極端反時(shí)限特性：極端反時(shí)限特性：P02. 0Pt1)I / I (14. 0tPPt1)I / I (5 .13tP2Pt1)I / I (80t負(fù)序反時(shí)限一般情況下，電動(dòng)機(jī)保護(hù)常采用標(biāo)準(zhǔn)反時(shí)限特性方程中的極端反時(shí)限特性方程(extreme IDMT)：Ip為電流基準(zhǔn)值，取負(fù)序過(guò)流段定值I2zd2；tp為時(shí)間常數(shù)，取負(fù)序過(guò)流段時(shí)間定值T2zd2，范圍為01S。tI Itpp8012()反時(shí)限特性一般反時(shí)限特性曲線反時(shí)限特性非常反時(shí)限特性曲線反時(shí)限特性極端反時(shí)限特性曲線5、堵轉(zhuǎn)保護(hù)堵轉(zhuǎn)保護(hù) 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中或運(yùn)行中發(fā)生堵轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)電流急劇增大，容易燒毀電動(dòng)機(jī)，因此設(shè)置堵轉(zhuǎn)保護(hù)。堵轉(zhuǎn)保護(hù)作用于跳閘

11、。（1）當(dāng)不引入轉(zhuǎn)速開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的堵轉(zhuǎn)保護(hù)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束后自動(dòng)投入。在起動(dòng)過(guò)程中發(fā)生堵轉(zhuǎn)，由起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)起堵轉(zhuǎn)保護(hù)作用。（2）當(dāng)引入轉(zhuǎn)速開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)成了堵轉(zhuǎn)保護(hù)動(dòng)作條件之一。堵轉(zhuǎn)保護(hù)不引入轉(zhuǎn)速開(kāi)關(guān)接點(diǎn)：動(dòng)作電流一般整定為1.31.5Ie，動(dòng)作時(shí)間整定為1.2倍的電動(dòng)機(jī)實(shí)測(cè)最長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間。引入轉(zhuǎn)速開(kāi)關(guān)接點(diǎn)：動(dòng)作電流一般整定為1.Ie，動(dòng)作時(shí)間整定為.8倍的電動(dòng)機(jī)實(shí)測(cè)最長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間。堵轉(zhuǎn)保護(hù)堵轉(zhuǎn)保護(hù)可以由其他保護(hù)兼顧：過(guò)負(fù)荷保護(hù)、熱過(guò)負(fù)荷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)。6、熱過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)熱保護(hù) 過(guò)熱保護(hù)主要是為了防止由過(guò)負(fù)荷、不對(duì)稱過(guò)負(fù)荷、定子斷線等引起的電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，也作為電動(dòng)機(jī)短路、起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、

12、堵轉(zhuǎn)等其它故障的后備保護(hù)。 過(guò)熱保護(hù)設(shè)有過(guò)熱告警、過(guò)熱跳閘、過(guò)熱禁止再起動(dòng)。過(guò)熱保護(hù) 電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)通過(guò)設(shè)置了一個(gè)模擬電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，綜合計(jì)及了電動(dòng)機(jī)正序電流和負(fù)序電流的熱效應(yīng)，引入了反映上述發(fā)熱效應(yīng)的“等效電流”Ieq，其表達(dá)式為：式中 K1=0.5，防止電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)中保護(hù)誤動(dòng)； 在整定的起動(dòng)時(shí)間Tqd以后,K1=1.0 K2 = 310，一般可取為6。2222*21*1IKIKIeq過(guò)熱保護(hù) 保護(hù)動(dòng)作方程1：式中 ：電動(dòng)機(jī)熱積累定值，即發(fā)熱時(shí)間常數(shù)tIIeeq*05.1)(22過(guò)熱保護(hù)整定 發(fā)熱時(shí)間常數(shù)HEAT由電動(dòng)機(jī)廠家提供，如果廠家沒(méi)有提供，可考慮按下述方法整定： （1） 如

13、果廠家提供了電動(dòng)機(jī)的熱限曲線或一組過(guò)負(fù)荷能力的數(shù)字，則可根據(jù)式 求出一組后取較小的值作為HEAT。2205.1/IeIt過(guò)熱保護(hù)整定（2）根據(jù)下式來(lái)得到HEAT。式中，為電動(dòng)機(jī)的額定溫升，K為啟動(dòng)電流倍數(shù)，為電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)的溫升，為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間Tqd（定值）。 20q deKT過(guò)熱保護(hù)整定 散熱時(shí)間常數(shù)可單獨(dú)整定，一般取30min，電動(dòng)給水泵可取45min，一般情況下散熱時(shí)間常數(shù)是發(fā)熱時(shí)間常數(shù)的4倍。在需要電動(dòng)機(jī)緊急啟動(dòng)的情況下，可通過(guò)熱復(fù)歸清除熱積累。過(guò)熱、堵轉(zhuǎn)、過(guò)流保護(hù)整定的相互配合7、過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)定子電流的大小，可以反映電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、堵轉(zhuǎn)等工況；過(guò)負(fù)

14、荷保護(hù)一般動(dòng)作于信號(hào)，也可選擇跳閘；動(dòng)作電流按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)額定電流下可靠返回條件整定，動(dòng)作時(shí)限一般取最長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間。8、接地保護(hù)接地保護(hù)反應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子接地的零序過(guò)流保護(hù)，可選擇為報(bào)警或跳閘，以供不同場(chǎng)合使用。接地保護(hù)應(yīng)能夠躲過(guò)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)零序不平衡電流和區(qū)外單相接地的影響。為了提高可靠性，防止在電動(dòng)機(jī)較大的啟動(dòng)電流下產(chǎn)生的零序不平衡電流引起保護(hù)誤動(dòng)作,零序保護(hù)可采用相電流比率制動(dòng)原理。 接地保護(hù)反應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子接地的零序過(guò)流保護(hù)，可選擇為報(bào)警或跳閘，以供不同場(chǎng)合使用。接地保護(hù)應(yīng)能夠躲過(guò)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)零序不平衡電流和區(qū)外單相接地的影響。為了提高可靠性，防止在電動(dòng)機(jī)較大的啟動(dòng)電流下產(chǎn)生的零序不平衡電流引起

15、保護(hù)誤動(dòng)作,零序保護(hù)可采用相電流比率制動(dòng)原理。 9、低電壓保護(hù)低電壓保護(hù) 當(dāng)供電電壓降低或供電短時(shí)中斷后，為防止電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)使供電電壓進(jìn)一步降低，以致造成重要電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)困難，所以在一些次要電動(dòng)機(jī)或不需要自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)上裝設(shè)低電壓保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作后跳開(kāi)電動(dòng)機(jī)。 低電壓保護(hù) 低電壓保護(hù)一般設(shè)兩段： （1）I段動(dòng)作電壓為6570%Un，延時(shí)0.5s； （2）II段動(dòng)作電壓為4550%Un，延時(shí)69s吸風(fēng)機(jī)不裝設(shè)低電壓保護(hù)低電壓保護(hù)有時(shí)配置在PT綜合保護(hù)裝置中。 低電壓保護(hù)整定電動(dòng)機(jī)分類電動(dòng)機(jī)分類電壓整定值（額定電壓的百分?jǐn)?shù)）電壓整定值（額定電壓的百分?jǐn)?shù)）高壓電動(dòng)機(jī)低壓電動(dòng)機(jī)類電動(dòng)機(jī)45504045、類電動(dòng)機(jī)6570607010、測(cè)控功能測(cè)控功能遙信開(kāi)入采集、裝置遙信變位、事故遙信；正常斷路器遙控分合；P、Q、IA、IC、COS等模擬量的遙測(cè)； 電流測(cè)量精度：0.2級(jí)功率測(cè)量精度：0.5級(jí)開(kāi)關(guān)事故分合次數(shù)統(tǒng)計(jì)及事件SOE等；11、通訊功能通訊功能通訊接口RS485接口LonWork網(wǎng)絡(luò)WorldFip網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)通訊協(xié)議IEC60870-5-103，與ECS通訊ModBus，與DCS通訊通訊功能裝置對(duì)時(shí)采用軟件對(duì)時(shí)和硬件對(duì)時(shí)相結(jié)合的方式，以確保證全廠所有綜合保護(hù)測(cè)控裝置的時(shí)鐘相對(duì)誤差在1ms以內(nèi)，為事故分析