綜合保護裝置在電機控制中的應用

黃新宇

摘要：隨著我國經濟在快速發展，社會在不斷進步，工程建設在我國得到了快速發展，現代化生產制造企業所使用的轉機設備基本上都是連續運轉的，電動機作為驅動轉機設備的動力源，對其安全性、穩定性都有極高的要求，而傳統的電機保護方式一般采用熱繼電器、熔斷器等保護元件為主，因電機損壞而影響正常生產的現象仍普遍存在。本文詳細介紹了一種電機綜合保護裝置，當電機出現過載、過流、缺相、堵轉、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉子偏心時，就會發出預警或者主動采取保護措施，重點對綜合保護裝置的應用進行說明。

關鍵詞：電動機;綜合保護裝置;應用

引言

隨著我國工業化進程的加速，各種高壓、大功率電器設備不斷涌現。在大面積使用高壓電機設備的同時也暴露出來很多問題。因此我們要針對高壓電機的特性多方面入手，提高啟動和運行的穩定性，減少設備故障和人身事故的發生，促進生產效率提高。

1電動機微機綜合保護裝置簡介

芬蘭ABB繼電器和網絡控制公司制造的SPAM150C電動機微機綜合保護裝置應用較早，采用全數字化設計，比較適合作為發電站160～10 000kW感應式中壓異步電動機的保護，若保護2 000kW以上的電機，還必須增加差動保護裝置做主保護。ABBSPAM150C功能主要有單相、兩相或三相電流速斷保護、熱保護和接地等保護。SPAM150C配置了遠方定值修改和切換、動作事件記錄及測量數據實時上傳、遠方使能保護等功能。簡單了解一下SPAM150C的基本工作原理：給SPAM150C裝置接通工作電源，CPU復位后即開始執行ROM中的自檢程序;自檢一旦結束，程序轉向掃描按鍵狀態和電量、開入量輸入端口;測量得到的電流值根據CPU時序控制和轉換計算與記憶的用戶整定值比較，并在面板LED數碼管上實時顯示。

2綜合保護裝置在電機控制中的應用

2.1定期維護保護

定期維護也是保護高壓電機的一項重要工作，認真的定期維護在一定程度上可以避免很多事故的發生。由于安全工作的要求，定期維護一般在是利用停機時間對高壓電機進行全面檢查。安排專業的維護人員檢查高壓電機接線端子是否有閃絡和打火痕跡，固定螺絲是否松動，端蓋、地腳、軸承蓋螺絲是否松動。對接線端子的灰跡進行擦拭，電機外部的灰塵、油泥進行清除。高壓電機的軸承一般工作半年左右清洗一次，清洗后需要重新更換合格的潤滑脂。實際應用過程中也可根據高壓電機運轉時間長短、工作環境的情況、潤滑脂的種類制定相應的清洗與更換油脂周期。一般來說灰塵較多，環境條件差，溫度較高的地方需要經常清洗與更換油脂的周期較短些。電機所處環境的潮濕度和腐蝕性氣體區域對電機的影響特別大，潮濕和腐蝕性氣體的環境容易引起電機絕緣值降低或破損，電機生銹等問題，如果沒有相應的防范措施可能會導致電機無法使用、漏電、地腳和外殼破環等現象。所以安裝電機時盡量避免在潮濕和腐蝕性環境中，如果無法避免就必須要做好電機密封和外殼防護措施。此外還需經常監測電機絕緣值和外殼接地情況，以免電機的不正常工作，甚至危機人身安全。在潮濕天氣的時候如有測試絕緣值低情況，有可能只是接線盒內部及端子部分潮濕引起的，可用熱風幕等對著接線端子口吹熱風，間隔時間不斷測試絕緣值情況，直到絕緣值合格為止。

2.2綜合保護裝置操作說明

綜合保護裝置的人機界面可以提供本地數據查詢、故障信息顯示和設定整定參數。面板上的按鍵，用來進行參數設定以及界面切換。顯示界面的操作友好方便，有控制、查詢、設定三個界面。上電后，默認的顯示界面為控制界面，此界面下，如果控制器操作權限顯示為本地用戶，操作按鍵可以控制電動機的啟動和停車;如果操作權限為遠程端子或遠程通信，本裝置的按鍵不可控制電機啟停。通過操作按鍵，顯示界面可以從控制界面切換到查詢/設置根界面，在查詢界面下可以查詢到主機的所有測量參數，在設置界面可以設置主機的保護定值和系統參數。綜合保護裝置的接線端子分布如圖1所示。

圖1綜合保護裝置的接線端子圖

2.3控制回路改造

在控制回路改造過程中，如果微機綜合保護裝置的狀態處于正常保護工作，并未發生電氣故障時，斷路器的工作位置會在通電以后進行閉合。如果是供電系統并未發生故障現象，并且斷路器處于工作位置，同時，現場又給出了合閘的命令信號，那么回路開關才可以進行合閘工作。為了使控制回路的改造達到質量目標，需要將防跳繼電器KA5增設在內，主要原因是斷路器制作機構擁有的作用中并不含有防止跳躍的功能。將增設的繼電器KA5電壓線圈與合閘回路進行接合，成為保持線圈。將增設的繼電器KA5的電流線圈與分閘回路進行接合，成為啟動線圈。利用手動合閘方式產生一次系統故障，故障發生后繼電保護會產生動作，跳閘線圈會因故障而進行分閘。同時，KA5繼電器所擁有的電流線圈會經過故障而引發生電流，則KA5產生動作，常閉觸點產生斷開并將合閘回路進行切斷。而KA5擁有的常開觸點閉合則會在此種狀態下產生自保持，主要是為了避免合閘按鈕如果沒有回到斷路器而產生的再合閘現象。在跳閘出口改造中，將原有的電磁繼電器保護擁有的跳閘出口進行替換，采取微機綜合保護的跳閘出口。

2.4對與熱容量有關問題的解釋

電機正常負載運行期間兩次啟動的熱效應變化。在電機首次啟動期間，啟動電流熱效應使電機發熱程度達到熱容量的65%左右，啟動后帶約0.9Iθ電流正常運行幾分鐘。此時電機一旦啟動完畢，加熱激增點立即消失，電機的熱容量也因此快速地低落到由電機長期熱負荷所確定的位置。第二次啟動使熱容量再次升高到接近于100%θt跳閘值，但仍然允許電機運行。第二次啟動后由于風扇的冷卻作用，加熱激增點不僅消失了，而且逐漸冷卻至37%θ熱容量左右并達到平衡，電機帶正常負荷保持長期運行。電機熱過載跳閘后，經過冷卻后再次啟動的熱效應。由于熱容量值仍高于禁止再啟動閉鎖值44%，因此不允許電機啟動;電機進入靜止自然冷卻狀態后，由于跳閘是長期過負荷引起的跳閘，而且沒有風扇作用，冷卻效果降低，熱容量曲線降低較為緩慢。當電機熱容量降低到44%以下時，保護自動解除再啟動閉鎖，允許電機再次啟動運行。

2.5外界檢測裝置保護

為了檢測運行中的情況，在實際應用運行中高壓電機有多個測溫裝置，一般有：定子測溫裝置、前軸測溫裝置、后軸測溫裝置，測震裝置以及潤滑系統等。檢測裝置一般是將檢測到的信號通過變送器轉換為小電流或小電壓信號傳動到PLC中，PLC程序設計中將其常閉點串入啟動線路中，當溫度、震動、油壓超過設定報警值時，電腦畫面就會出現報警信息，當設定值超過跳機值時，串聯的常閉點就會斷開，就會出現跳機，維護技術人員就立即查找報警或跳機的原因并可立即處理，從而保證了設備的完好。在控制回路設計中要注意，多個儀表檢測裝置電源和PLC輸出線路電源應獨立設置，以免因個別原因跳電而引起其他控制電源跳電，從而導致部分功能失效，未對高壓電機起到有效的保護作用。

結語

綜合保護裝置因為保護功能優越，現在已經被廣泛應用到多種生產系統中，控制器的應用極大提高了設計和生產效率，減小了現場調試和維護的工作量，同時綜合保護裝置安裝、使用、維護、快速排除故障都極為方便。

參考文獻

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