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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,以保證及時恢復生產(chǎn)。為此,經(jīng)過多年嘗試和反復實踐。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位鍵后機內(nèi)的出口繼電器才可以復位,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位鍵后機內(nèi)的出口繼電器才可以復位,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
型號 功能 | ARD2 | ARD2L | ARD2F | ARD3 | ARD3T | ||
應(yīng)用場合 | 低壓0.4kv-1.14kv電動機保護 | ||||||
保護功能 | 起動超時 | √ | √ | √ | √ | √ | |
過載 | √ | √ | √ | √ | √ | ||
欠載 | √ | √ | √ | √ | √ | ||
短路 | √ | √ | √ | √ | √ | ||
阻塞 | √ | √ | √ | √ | √ | ||
堵轉(zhuǎn) | √ | √ | √ | √ | √ | ||
不平衡 | √ | √ | √ | √ | √ | ||
反饋超時 |
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| √ | ||
外部故障 | ■ | ■ | ■ | √ | √ | ||
模塊結(jié)構(gòu)故障 |
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| √ | ||
內(nèi)部故障 |
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| √ | ||
過壓 |
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欠壓 |
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斷相 | √ | √ | √ | √ | √ | ||
相序 |
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過功率 |
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欠功率 |
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tE時間 |
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主體溫度保護 |
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| ■ | ■ | √ | ||
主體溫度傳感器故障 |
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| √ | ||
模塊溫度保護 |
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| ■ | ||
模塊溫度傳感器故障 |
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| ■ | ||
報警 | ■ | ■ | ■ | √ | √ | ||
失壓重起(抗晃電) |
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4-20mA輸入保護 |
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| ■ | ||
剩余電流 (選種) | 接地 | √ | √ | √ | √ | √ | |
漏電 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ||
通訊功能 | Modbus_RTU | ■ | ■ | ■ | ■ | √ | |
雙Modbus_RTU |
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| ■ |
| ■ | ||
開關(guān)量輸入 | 2路 | ■ | ■ |
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6路 |
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8路 |
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| 4路標配4路選配 | ||
9路 |
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| ■ | √ |
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繼電器輸出 | 4路 | 2路標配 2路選配 |
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5路 |
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| 2路標配 3路選配 | √ |
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6路 |
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7路 |
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| 4路標配3路選配 | ||
液位信號輸入 | 浮球式液位傳感器輸入 |
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干簧式液位傳感器輸入 |
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液位變送輸入 |
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起動控制 |
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| ■ | √ | √ | ||
4-20mA模擬量輸出 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ||
事件記錄 | 8條事件記錄 | ■ | ■ |
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| √ | |
20條事件記錄 |
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| ■ | ■ |
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運行信息記錄 |
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| √ | √ | √ | ||
邏輯功能 | 定時器 |
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| √ | |
計數(shù)器 |
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| √ | ||
真值表 |
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| √ | ||
參數(shù)測量 | 三相電流 | √ | √ | √ | √ | √ | |
漏電流 |
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| ■ | ■ | ■ | ||
三相電壓 |
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| ■ | ■ | ■ | ||
功率、功率因數(shù) |
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| ■ | ■ | ■ | ||
頻率 | √ | √ | √ | √ | √ | ||
電能 |
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| ■ | ■ | ||
PTC/NTC |
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| ■ | ■ | √ | ||
4-20mA輸入 |
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| ■ | ||
測溫模塊 |
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液位高度 |
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界面顯示 | LED數(shù)碼管顯示 | √ |
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LCD液晶顯示 |
| √ | ■ | ■ | ■ |
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】
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。