劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：電動機(jī)作為提供動力的重要設(shè)備，對推動民經(jīng)濟(jì)增長起到了巨大的作用。為了避免電動機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)過載、斷相、過熱、短路、過壓等問題，須實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的檢測電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，采用有效的措施和方法對電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)。電動機(jī)智能保護(hù)器（微機(jī)電動機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置）同時(shí)具備低壓電動機(jī)饋線終端的保護(hù)、監(jiān)測和控制功能。在分析電動機(jī)智能保護(hù)器（微機(jī)電動機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置）作用、功能配置的基礎(chǔ)上，對電動機(jī)智能保護(hù)器的應(yīng)用維護(hù)進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：電動機(jī)；智能保護(hù)器；作用；功能配置；應(yīng)用；維護(hù)

動機(jī)在拖動系統(tǒng)中是*的部分，廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，特別是石化行業(yè)經(jīng)常是大容量、滿負(fù)荷連續(xù)生產(chǎn)，因而對電機(jī)設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性要求高，旦發(fā)生事故，須馬上查找故障原因并及時(shí)，有效保障電動機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)才能保證生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料證明，我每年電動機(jī)燒毀次數(shù)超過20萬臺次，燒毀的電動機(jī)容量超過0.4億kW，需要消耗5000kg的電磁線和20億元進(jìn)行修復(fù)，因停工造成的間接損失更是難以計(jì)數(shù)。因此，需要深入探討電動機(jī)產(chǎn)生故障的原因，有針對性的進(jìn)行電動機(jī)智能保護(hù)器的設(shè)計(jì)選型及維護(hù)，以減少損失，保障經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)建設(shè)的順利進(jìn)行。

1 電動機(jī)智能保護(hù)器的作用

傳統(tǒng)上保護(hù)電動機(jī)的熱繼電器是采用不同膨脹系數(shù)的雙金屬片制成，電流通過熱繼電器時(shí)產(chǎn)生熱量，熱繼電器向膨脹系數(shù)小的金屬片側(cè)彎曲，彎曲程度隨著電流的變大而變大，當(dāng)電流產(chǎn)生的熱量超*，熱繼電器將推動導(dǎo)板切斷電動機(jī)電源，保護(hù)電動機(jī)免于燒毀。然而熱繼電器整定粗糙、重復(fù)性差、功能單，并受環(huán)境因素的制約，誤差很大，難以滿足當(dāng)前電動機(jī)保護(hù)的要求。有鑒于此，我司技術(shù)人員經(jīng)過多方研究、論證、考察，決定在搬遷項(xiàng)目上采用新代智能化綜合保護(hù)裝置，以取代由傳統(tǒng)的電流互感器、信號燈、電流表、中間繼電器和時(shí)間繼電器、變送器、PLC等部件以及弊端過多、功能單的熱繼電器組成的保護(hù)系統(tǒng)。

電動機(jī)智能保護(hù)器可實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)在起動和運(yùn)行中發(fā)生的過載、斷相、堵轉(zhuǎn)、漏電、欠電壓、過電壓等故障以及外部故障的保護(hù)，同時(shí)提供了操作運(yùn)行、起動、故障跳閘等記錄，為設(shè)備管理和事故分析帶來很大的方便。它可直接安裝在各種低壓配電柜中，其總線通訊功能可以同網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器或工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，是智能化MCC或工廠DCS系統(tǒng)的終端單元。電動機(jī)配置智能保護(hù)器可以避免電動機(jī)燒毀的風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約資金，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性，保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性，從而實(shí)現(xiàn)了智能化、高精度保護(hù)。

2 電動機(jī)智能保護(hù)器的基本原理

采用電流、電壓互感器對被控電機(jī)回路的電流和電壓進(jìn)行采樣后進(jìn)入電動機(jī)控制及保護(hù)裝置的微處理器進(jìn)行處理，根據(jù)遙控信號或者就地控制信號確定起動電機(jī)或停止電機(jī)。在工作過程中旦發(fā)現(xiàn)電機(jī)回路有異常現(xiàn)象發(fā)生，控制系統(tǒng)就會根據(jù)異?，F(xiàn)象采取相應(yīng)的保護(hù)動作。為了適應(yīng)電機(jī)頻繁啟動的特點(diǎn)，控制器內(nèi)部采用大容量中間繼電器作為控制元件，控制部分與強(qiáng)電部分*隔離，增加了系統(tǒng)的可靠性。

3 電動機(jī)智能保護(hù)器的功能配置

電機(jī)智能保護(hù)器功能配置有：

(1)保護(hù)功能：過載、斷相、堵轉(zhuǎn)、啟動超時(shí)、單相接地、漏電、外部故障和欠電流、欠電壓、過電壓保護(hù)等；

(2)測量功能：三相電流、三相電壓、功率、功率因數(shù)、序電流的測量；

(3)控制功能：本地、網(wǎng)絡(luò)遙控的控制；

(4)管理功能：電動機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，電動機(jī)累計(jì)起動次數(shù)記錄、開關(guān)量輸入變位記錄、故障跳閘記錄、電動機(jī)起動記錄。

通過測量和管理功能，當(dāng)電動機(jī)處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，保護(hù)器可以自動應(yīng)對故障并發(fā)出信號，操作人員可以由液晶顯示屏了解電機(jī)的電流、電壓等運(yùn)行參數(shù)，還可以保存故障時(shí)間、電機(jī)運(yùn)行參數(shù)、電機(jī)故障類型等，對電動機(jī)故障進(jìn)行識別、記憶以及指示，當(dāng)排除故障后，讓智能保護(hù)器復(fù)位，才能消去故障指示，啟動電動機(jī)。通過控制功能，可實(shí)現(xiàn)各種不同的電機(jī)起動控制方式，并通過接觸器輔助觸點(diǎn)的狀態(tài)反饋，對接觸器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。電動機(jī)的控制權(quán)限包括本地控制及上位機(jī)控制，通過對控制權(quán)限的選擇規(guī)定電機(jī)控制的先權(quán)。新代電動機(jī)智能保護(hù)器具備通訊功能，操作人員可以通過PC機(jī)對所有保護(hù)器數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)閱、整定，通過在線監(jiān)測能夠保證電動機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量，及早發(fā)現(xiàn)和排除故障，計(jì)算機(jī)能夠依靠其信息管理功能實(shí)時(shí)、有效記錄電動機(jī)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為保證生產(chǎn)、運(yùn)行維護(hù)提供真實(shí)、可靠的依據(jù)。

電機(jī)智能保護(hù)器對于每種保護(hù)功能，均提供獨(dú)立的軟壓板。通過這些軟壓板，保護(hù)可以設(shè)定為投入或退出。所有保護(hù)功能的動作方式可選擇跳閘或報(bào)警，并且為每個(gè)保護(hù)提供個(gè)獨(dú)立的越限報(bào)警段。

以下簡述其主要的保護(hù)功能：

(1)熱過載保護(hù)可防止電動機(jī)由于過負(fù)荷而損壞。當(dāng)電動機(jī)發(fā)熱等效電流超過啟動值（1.05Im）時(shí)，熱過載功能啟動并計(jì)算跳閘時(shí)限，當(dāng)該時(shí)限過去之后，發(fā)出跳閘命令，保護(hù)動作于跳閘繼電器。

(2)堵轉(zhuǎn)保護(hù)是防止電動機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)子堵塞而發(fā)生電流突然升高，以致燒毀電動機(jī)。這種情況可能出現(xiàn)在滾動軸承碎裂、負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然升高等情況。在設(shè)定的延時(shí)（tLR）結(jié)束時(shí)發(fā)出跳閘命令。

(3)起動超時(shí)保護(hù)是為防止電動機(jī)由于實(shí)際起動時(shí)間超過正常起動時(shí)間導(dǎo)致過熱而損傷絕緣，還可掌握和負(fù)載起動條件的不正常變更，例如在電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵塞、負(fù)載發(fā)生卡阻或負(fù)載轉(zhuǎn)矩過高時(shí)起動超時(shí)保護(hù)動作。起動超時(shí)保護(hù)以限定電動機(jī)起動時(shí)間達(dá)到保護(hù)要求，裝置自動識別電動機(jī)起動狀態(tài)。

(4)漏電保護(hù)是通過外接的序互感器的測量來避免電機(jī)運(yùn)行于接地故障情況。以序電流的大小來判斷是否起動接地故障保護(hù)功能。該功能為適用于非直接接地故障或電動機(jī)回路中的絕緣水平降低的高靈敏接地保護(hù)。

(5)斷相保護(hù)是為防止電動機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生斷相而導(dǎo)致電動機(jī)二相運(yùn)行產(chǎn)生過熱而燒毀。當(dāng)檢測到斷相故障時(shí)，斷相保護(hù)功能啟動并計(jì)時(shí)，在設(shè)定的延時(shí)（top）結(jié)束時(shí)發(fā)出跳閘命令。

(6)外部故障保護(hù)提供給用戶由外部接入故障信號的快速保護(hù)，以開關(guān)量輸入為外部故障保護(hù)信號的輸入點(diǎn)。接入工藝合閘和跳閘綜合聯(lián)鎖接點(diǎn)，可用于工藝聯(lián)鎖功能；接入斷路器跳閘信號接點(diǎn)可用作故障報(bào)警。用戶可根據(jù)電動機(jī)控制的需要，利用外部故障保護(hù)取得跳閘或報(bào)警功能。

(7)欠電流保護(hù)提供電動機(jī)拖動的負(fù)載過低時(shí)的保護(hù)，以反映工藝運(yùn)行的不正常狀

(8)欠電壓保護(hù)用來識別系統(tǒng)的電壓降落，從而避免電動機(jī)不允許的運(yùn)行條件。對于用交流接觸器起動的電動機(jī)回路，接觸器吸持后的釋放電壓在40~65Un，該特性與常規(guī)的欠電壓保護(hù)動作閾值相仿，所以在系統(tǒng)掉電時(shí)接觸器本身具有欠電壓釋放功能，可以用作電動機(jī)的不帶延時(shí)的欠電壓保護(hù)。欠電壓保護(hù)功能在電動機(jī)投入運(yùn)行后檢測母線電壓，當(dāng)母線電壓降到或低于“欠電壓保護(hù)定值Uun”時(shí)，欠電壓定時(shí)限保護(hù)功能啟動。

(9)過電壓保護(hù)用來識別母線過電壓，從而避免不允許的運(yùn)行條件。過電壓保護(hù)功能在電動機(jī)投入運(yùn)行后檢測母線電壓，當(dāng)母線電壓達(dá)到或超過“過電壓保護(hù)定值Uov”時(shí)，過電壓保護(hù)功能啟動。再起動功能提供系統(tǒng)短暫失電時(shí)電動機(jī)的自動重新起動功能，設(shè)“立即再起動”和“延時(shí)再起動”兩重再起動功能。立即再起動具有抗晃電功能。

4 電動機(jī)智能保護(hù)器的應(yīng)用及維護(hù)

4.1電動機(jī)智能保護(hù)器技術(shù)參數(shù)設(shè)定

含裝置參數(shù)設(shè)定、額定參數(shù)設(shè)定及保護(hù)參數(shù)設(shè)定。裝置參數(shù)設(shè)定主要是保護(hù)器應(yīng)用的地址、年份以及是否需要校驗(yàn)的設(shè)定；額定參數(shù)設(shè)定主要是基本參數(shù)設(shè)定；保護(hù)參數(shù)設(shè)定可根據(jù)電動機(jī)容量配置對各保護(hù)功能參數(shù)做相應(yīng)設(shè)定。電動機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)只能對參數(shù)進(jìn)行查詢而不能修改?，F(xiàn)就保護(hù)器的基本參數(shù)設(shè)定做簡要說明：

輸入輸出設(shè)定：

（1）模擬量輸入：

①電動機(jī)額定電流：直接或間接輸入三相電流，電動機(jī)額定電流In可在定范圍內(nèi)設(shè)置；

②額定頻率：50Hz；

③額定漏電流：般設(shè)定值為0.3A，1A或10A；

④功率因數(shù)：│cos準(zhǔn)│=0.707～1；

⑤過載能力CT回路：2In，連續(xù)工作；10In，10s；40In，1s；也可隨饋電電纜的過載能力而定。

（2）開關(guān)量輸入：般是接入無源常開接點(diǎn)，當(dāng)有關(guān)端子被短接時(shí)，相應(yīng)的功能被驅(qū)動。開關(guān)量輸入能夠反映外接開關(guān)量的狀態(tài)，用戶在當(dāng)?shù)乜梢杂^察在面板上的相應(yīng)的信號燈，遠(yuǎn)程可通過RS485接口查詢所有開關(guān)量輸入狀態(tài)和編程的信號燈狀態(tài)。

開關(guān)量般設(shè)定的是遠(yuǎn)方復(fù)位按鈕（內(nèi)部參數(shù)設(shè)定）；斷路器、接觸器常開接點(diǎn)，用于反饋斷路器、接觸器狀態(tài)信號；外部故障信號接點(diǎn)，用于驅(qū)動外部故障保護(hù)功能；操作位的起停按鈕，控制電動機(jī)的起停（內(nèi)部參數(shù)設(shè)定）可選開關(guān)量接入按鈕進(jìn)行分合閘操作。

（3）模擬量變送輸出：以B相實(shí)測電流值作為變送電參量

對應(yīng)輸出模擬量為4～20mA。

（4）繼電器輸出：

①保護(hù)和遙控分閘輸出跳閘繼電器：執(zhí)行保護(hù)跳閘、停止按鈕輸入開關(guān)量或遙控的分閘命令。輸出NC/NO接點(diǎn)，連接于接觸器KM控制回路上。

②單相接地和漏電保護(hù)輸出跳閘繼電器：輸出NO接點(diǎn)作用于斷路器。

③由起動方式?jīng)Q定的綜合合閘輸出繼電器：輸出NO接點(diǎn)作用于接觸器。

④執(zhí)行保護(hù)功能動作于報(bào)警或跳閘的命令輸出繼電器：輸出NO接點(diǎn)作用于報(bào)警回路。

4.2電動機(jī)智能保護(hù)器的維護(hù)

電動機(jī)智能保護(hù)器可以對電動機(jī)提供保護(hù)，與傳統(tǒng)電動機(jī)保護(hù)器相比，電動機(jī)智能保護(hù)儀靈敏度強(qiáng)、操作簡潔，在目前的生產(chǎn)活動中被廣泛使用。但是，如果在實(shí)際使用過程中操作方法不當(dāng)或維護(hù)不到位，往往就會導(dǎo)致電動機(jī)保護(hù)器出現(xiàn)以下現(xiàn)象：

（1）電動機(jī)保護(hù)器的檢測結(jié)果不準(zhǔn)。

（2）電動機(jī)保護(hù)器本身發(fā)生損毀。

（3）電動機(jī)和電氣回路燒毀等等。

因此，在使用電動機(jī)智能保護(hù)儀時(shí)，在嚴(yán)格按照說明書進(jìn)行操作的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面：

①在電動機(jī)智能保護(hù)儀投入使用之前，要測試其準(zhǔn)確度，從而掌握顯示電流與實(shí)際電流值之間的偏差，防止因數(shù)據(jù)的偏差造成保護(hù)儀或電動機(jī)的損壞。

②要把電動機(jī)智能保護(hù)儀安裝在交流接觸器之后，避免把保護(hù)儀安裝在交流接觸器之前，防止電路原因造成保護(hù)儀或電動機(jī)的損壞。

③電動機(jī)智能保護(hù)儀與電動機(jī)之間連接時(shí)要沒有接點(diǎn)，防止因?yàn)榻狱c(diǎn)出現(xiàn)故障導(dǎo)致保護(hù)儀或電動機(jī)損毀。

④對于功率在100kW以上電動機(jī)，電動機(jī)智能保護(hù)儀自身的穿線孔徑不足，應(yīng)該加裝電流互感器，以防功率過大造成保護(hù)儀或電動機(jī)損壞。

⑤日常使用中要維持電動機(jī)智能保護(hù)儀的干燥和清潔，避免持續(xù)高溫或堆積過多灰塵，確保保護(hù)儀有良好的使用環(huán)境，避免其過度磨損。

⑥要保證電動機(jī)智能保護(hù)儀在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中散熱良好，不能阻礙保護(hù)儀的散熱通道，防止因?yàn)檫^熱導(dǎo)致保護(hù)儀或燒毀。

⑦電動機(jī)智能保護(hù)儀的生產(chǎn)者要提高保護(hù)儀的質(zhì)量和精度，增強(qiáng)其防腐防潮、抗高溫、抗干擾等能力，同時(shí)提高電動機(jī)保護(hù)儀對電流、電壓的檢測精度，以及自身的絕緣防護(hù)能力，使其在實(shí)際生產(chǎn)中更加可靠、耐用。

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(bào)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

綜上所述，電動機(jī)智能保護(hù)器能夠有效保護(hù)電動機(jī)的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)使用，其設(shè)計(jì)選型需要根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要，綜合考慮多方面因素。在實(shí)際應(yīng)用中需做好維護(hù)，更加有效地發(fā)揮其保護(hù)電動機(jī)的作用，保證經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的穩(wěn)定。

【參考文獻(xiàn)】

• 成開友．基于單片機(jī)的電機(jī)保護(hù)與軟起動控制[J]．電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，32（2）：155~157．
• 黃艷華.電動機(jī)智能保護(hù)器的功能配置及應(yīng)用
• 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2020.06版

作者簡介：劉細(xì)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(jī)保護(hù)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。