摘要：目前，我國低壓電機(jī)裝機(jī)容量巨大，每年燃燒的電機(jī)數(shù)量令人震驚。電機(jī)燃燒造成的停機(jī)損失更難估量。本文結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用，介紹了電機(jī)保護(hù)器在電站脫硫工程中的保護(hù)功能和參數(shù)設(shè)置。

關(guān)鍵字：電機(jī)保護(hù)器；應(yīng)用程序；參數(shù)設(shè)置

一概述

從主觀和客觀兩個(gè)方面分析了電機(jī)損壞的原因：

客觀原因：電氣因素：缺相、過載、短路、老化、電壓異常、頻繁啟停。機(jī)械因素：堵塞、偏心、振動(dòng)、軸承磨損、受潮、環(huán)境溫度高等。

主觀原因：電氣設(shè)計(jì)部件選型不當(dāng)，保護(hù)整定值不當(dāng)，部分技術(shù)人員不重視參數(shù)調(diào)整，設(shè)備檢查不到位。

從經(jīng)驗(yàn)的角度來看，電機(jī)的大部分損壞都是由缺相和潮濕引起的。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電機(jī)缺相運(yùn)行造成的損壞占電機(jī)總損壞的一半以上。電源缺相后，電機(jī)斷線相繞組上會(huì)產(chǎn)生幾倍的反電壓，短時(shí)間內(nèi)會(huì)導(dǎo)致繞組匝間破裂和繞組燒壞。傳統(tǒng)熱繼的反時(shí)限特性不能有效保護(hù)電機(jī)的缺相故障。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，電子元器件價(jià)格的下降，以及工廠和企業(yè)人員的簡(jiǎn)化，對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性提出了更高的要求。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，電機(jī)保護(hù)器將是主流趨勢(shì)。

二比較解決方案

傳統(tǒng)的斷路器+接觸器+熱繼電器，其保護(hù)原理是熱磁脫扣。功能簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)誤差大，響應(yīng)速度慢，保護(hù)功能單一，具有操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

項(xiàng)目方案采用斷路器+電流互感器+電機(jī)保護(hù)器。保護(hù)全面，精度高，響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)，參數(shù)可根據(jù)負(fù)荷和工作條件確定，成本略高。

在常規(guī)保護(hù)的基礎(chǔ)上，新型電機(jī)保護(hù)器增加了測(cè)控、測(cè)量、通信等功能，實(shí)現(xiàn)了智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供了更加全面有效的保護(hù)。體積小，功能強(qiáng)，可靠性高，設(shè)置簡(jiǎn)單，安裝方便。

三主要功能和保護(hù)類型

保護(hù)器具有電機(jī)數(shù)字保護(hù)、電量測(cè)量、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、保護(hù)運(yùn)行記錄、網(wǎng)絡(luò)通信、模擬輸出等綜合功能。具有直接啟動(dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)、星三角啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)運(yùn)行等多種啟動(dòng)模式。同時(shí)，它還具有全面的保護(hù)，如短路、過載、缺相、三相不平衡、堵塞、啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)、欠壓、過壓、接地、定時(shí)限制過載等。它還可以實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示各種參數(shù)，如電壓、電流、功率因數(shù)和電能，并完成數(shù)據(jù)上傳。

四現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

我公司位于河北省一家鋼鐵集團(tuán)，燃?xì)怆娬久摿蚬こ蹋O(shè)計(jì)并配備了系統(tǒng)內(nèi)重要工藝設(shè)備、潮濕環(huán)境下的電機(jī)和重型裝載設(shè)備的綜合電機(jī)保護(hù)器，如下表所示：

表1：主要電機(jī)設(shè)備表1

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)和DCS啟停、綜合報(bào)警和跳閘保護(hù)由電機(jī)綜合保護(hù)器實(shí)現(xiàn)，電流反饋為4-20mA。控制和保護(hù)電路如下圖所示。

圖1：保護(hù)電路接線圖

圖中Ua、Ub、Uc、UN輸入電壓測(cè)量，IA、IB、IC輸入三相電流，I0輸入零序電流，L，N連接控制電源，RS485為通信接口，25-33為開啟端子，其中31為外部啟動(dòng)，33為外部停止，29為接觸器運(yùn)行狀態(tài)。22端子外部連接電機(jī)接觸器線圈，17端子KA3為開啟量，默認(rèn)為故障報(bào)警。

五保護(hù)原理及參數(shù)整理

設(shè)備送電后，確認(rèn)液晶顯示器和按鈕正常工作。在開啟量實(shí)驗(yàn)中，設(shè)備的外部端子用導(dǎo)線短路。在設(shè)備的開啟狀態(tài)顯示中，DI1-DI8應(yīng)從斷開變?yōu)殚]合（從未顯示到顯示）。開啟量需要通過上位軟件的遙控器進(jìn)行調(diào)試，控制模式設(shè)置為通信控制，然后使用上位機(jī)控制電路的啟動(dòng)和停止。驗(yàn)證后，輸入保護(hù)固定值，并根據(jù)需要進(jìn)行保護(hù)和退出。

脫硫18是由參數(shù)設(shè)定的．以5kW沖洗泵為例。基本參數(shù)：電機(jī)額定電流Ie=34．7A，PT變比1，CT選項(xiàng)值為0(60A/25ma對(duì)應(yīng)變比)、CT一次值60A。

（1）速斷保護(hù)是為了防止電機(jī)或線路之間的短路。當(dāng)任何相位電流超過設(shè)定值時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)定的延遲進(jìn)行保護(hù)。短路速斷保護(hù)的固定值通常設(shè)置為電機(jī)額定電流的8-10倍。跳閘，固定值Is=8Ie，延遲時(shí)間DEL=0秒。

（2）過流保護(hù)是指當(dāng)任何相電流超過設(shè)定值時(shí)，設(shè)定延遲保護(hù)動(dòng)作。過流保護(hù)的固定值通常設(shè)定為額定電流的1．2-1．五倍。這里投入跳閘，定值Is=1．5Ie，延遲時(shí)間del=10秒。

（3）封堵保護(hù)是指在電機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行過程中，由于負(fù)載過大或自身機(jī)械卡住而導(dǎo)致的電機(jī)損壞。封堵保護(hù)應(yīng)根據(jù)電機(jī)封堵電流的一半進(jìn)行設(shè)置。如果找不到封堵電流，可以根據(jù)額定電流的4-6倍進(jìn)行設(shè)置。跳閘，固定值Is=6Ie，啟動(dòng)時(shí)延遲時(shí)間DEL=2秒，運(yùn)行時(shí)延遲時(shí)間DEL=1秒。

（4）接地保護(hù)電機(jī)設(shè)備單向或多相接地，保護(hù)器根據(jù)采樣的三相電流矢量和零序電流計(jì)算零序電流。當(dāng)零序電流異常時(shí)，根據(jù)內(nèi)部設(shè)定值和時(shí)間延遲報(bào)警或停機(jī)。跳閘投入這里，固定值Is=0．3Ie，延遲時(shí)間del=5秒。

（5）缺相保護(hù)是檢測(cè)電機(jī)某一相的正常運(yùn)行電流，如果另一相沒有電流或電流很小，則判斷為線路缺相和保護(hù)動(dòng)作。跳閘在這里投入，固定值為系統(tǒng)默認(rèn)值，延遲時(shí)間del=1秒。

（6）三相不平衡保護(hù)是指電機(jī)的任何一相電流大于或小于三相電流的平均值（一般電機(jī)設(shè)置為10%以內(nèi)的不平衡）。跳閘，固定值10%，延遲時(shí)間del=5秒。

（7）過壓欠壓保護(hù)過壓會(huì)降低電機(jī)的絕緣，影響電機(jī)的使用壽命。欠壓時(shí)，電機(jī)輸出扭矩成倍下降，嚴(yán)重過載，繞組溫度急劇上升。當(dāng)三相電壓低于欠壓保護(hù)值時(shí)，延遲后進(jìn)行保護(hù)。

對(duì)于普通電機(jī)，額定電壓的60%-70%通常用于欠壓值。對(duì)于重要負(fù)載的電機(jī)，額定電壓的40%-50%可以用于低電壓值。延遲時(shí)間應(yīng)根據(jù)確保生產(chǎn)過程、人員和設(shè)備的安全性進(jìn)行設(shè)置。此處的過壓投入報(bào)警，固定值Us=1．延遲時(shí)間del=10秒，欠壓投入跳閘，固定值Us=0．延遲時(shí)間del=5秒的6Ue。

（8）TE時(shí)間保護(hù)僅用于增安電機(jī)，此處退出。

（9）欠流保護(hù)是指當(dāng)負(fù)載為泵或傳送帶時(shí)，為了保護(hù)設(shè)備或人員的安全。當(dāng)電機(jī)的三相電流小到一定程度時(shí)，保護(hù)動(dòng)作。

（10）過熱保護(hù)、晃電自啟動(dòng)、逆序保護(hù)、漏電保護(hù)均退出，工作方式選擇單向運(yùn)行。

六調(diào)試期間遇到的問題

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電流與DCS遠(yuǎn)程電流不一致，因?yàn)镈CS測(cè)量范圍需要設(shè)置電機(jī)額定電流，而不是電流互感器的一次值，在電機(jī)的綜合保護(hù)范圍內(nèi)輸入；遠(yuǎn)程操作箱和DCS啟動(dòng)不起作用。檢查參數(shù)項(xiàng)啟動(dòng)控制模式的控制位置未設(shè)置為端子啟動(dòng)；啟動(dòng)電路幾秒鐘后，液晶面板顯示缺相故障。再次啟動(dòng)面板顯示B相電流為零，AC相電流正常。鉗流表測(cè)量的三相電路電流正常。檢查緊固電流互感器的二次接線后恢復(fù)正常。

七 ARD系列電機(jī)保護(hù)器產(chǎn)品選型介紹

ARD智能電機(jī)保護(hù)器適用于集保護(hù)、測(cè)量、控制、通信、運(yùn)行和維護(hù)于一體的額定電壓至660V的低壓電機(jī)電路。其完善的保護(hù)功能保證了電機(jī)的安全運(yùn)行，具有邏輯可編程功能，可滿足多種控制方式。本產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu)，由主體、顯示單元和變壓器組成，可適應(yīng)各種機(jī)柜的安裝。可選擇不同的通信模塊，以滿足現(xiàn)場(chǎng)通信的需要。

1功能特點(diǎn)

■支持基波和全波電力參數(shù)的測(cè)量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電流與電流不平衡，電流正序，負(fù)序，零序分量，電壓，三相電壓相角，剩余電流。

■保護(hù)功能包括過載反期限、過載定期限、接地、啟動(dòng)超時(shí)、漏電、欠載、斷相、堵塞、堵塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過功率、欠功率、過壓、欠壓、相序、溫度、TE時(shí)間、外部故障、啟動(dòng)次數(shù)限制、運(yùn)行時(shí)間報(bào)警、故障次數(shù)報(bào)警。

■9路可編程DI輸入，默認(rèn)情況下采用內(nèi)置DC24V電源，也可選擇外部有源濕接觸。

■5路可編程DO輸出，滿足各種啟動(dòng)方式，如直接啟動(dòng)、星三角啟動(dòng)、自耦變壓器啟動(dòng)等。主站對(duì)電機(jī)的遙控“啟動(dòng)/停止"可以通過通信總線實(shí)現(xiàn)。

■可選抗搖電功能：支持搖電立即重啟，失壓重啟。

■MODBUS_RTU通信，PROFIBUSDP通信，最多支持2個(gè)通信接口。

■可選配1路DC4-20mA模擬輸出接口，與DCS系統(tǒng)連接，可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控。

■各種事件記錄，如故障記錄、啟動(dòng)記錄、停車記錄、DI變位記錄和重啟記錄。

■顯示界面液晶顯示，支持中英文切換。

2產(chǎn)品選型

八結(jié)語

新型電機(jī)綜合保護(hù)器應(yīng)用在電站脫硫項(xiàng)目上，參數(shù)設(shè)置和調(diào)試過程簡(jiǎn)單直觀，保護(hù)功能完善，能夠有效預(yù)防設(shè)備損壞和事故發(fā)生，為電站脫硫的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟晨,王陽.新型電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器在電站脫硫系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技風(fēng),2021,6.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.

[3] GB 14048.4-2020 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第4-1部分：接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器(含電動(dòng)機(jī)保護(hù)器).