国电南自PSM400数字式电动机保护测控装置

　　国电南自PSM400 数字式电动机保护测控装置

　　1 功能

　　1. 速断保护

　　2. 堵转保护

　　3. 断相不平衡保护

　　4. 过负荷保护

　　5. 欠流保护

　　6. 过热保护

　　7. 3I0 过流保护

　　8. 接地保护

　　9. 低电压保护

　　10. 过电压保护

　　11. 电机起动超时保护

　　12. 相序保护

　　13. 接触器分断闭锁

　　14. 失压重起动

　　15. 4~20mA 输出

　　16. I，U，P，Q，Cosφ ，有功电度，无功电度，11 路开关量采集

　　2 原理说明

　　2.1 电流速断保护

　　异步电动机在启动过程中电流很大，通常能达到 5～8 倍额定电流(Ie)，启动时间能长达几十秒。

　　装置设两个速断定值，在起机过程中采用“启动中速断定值”，该值按躲过电动机启动电流整定，等电

　　动机启动过程结束后，自动采用“启动后速断定值”，该值按电动机自启动电流和区外出口短路时电动

　　机反馈电流考虑，取两个电流中的大者。

　　a)启动时间 tst 按躲过最长的启动时间整定，tst＞tst.max。

　　b)启动时的整定值 Iop.h 按躲过电动机启动电流 Ist 整定，即：

　　当 t≤tst 时，Iop.h＝krel×Ist,，为躲过非周期分量的影响，krel 取 1.5,Ist 为（6～8)Ie。

　　c)运行时的整定值 Iop.l 按躲过区外出口短路时电动机反馈短路整定。

　　区外出口三相短路考虑保护(40～60)ms 固有延时，反馈电流 Ifb=6Ie。

　　Iop.l = krel ×Ifb=1.36 Ie =7.8Ie。

　　d)速断保护的短延时用于与 F-C 回路配合。

　　2.2 堵转保护

　　由于机械故障、负荷过大、电压过低等原因可能使转子处于堵转状态。在全电压下堵转的电动机，

　　电流很大，特别容易烧坏。

　　装置根据采集的各相电流计算出正序电流，当正序电流大于堵转电流定值时，保护经过延时跳闸。

　　堵转保护在启动时退出运行。

　　2.3 断相不平衡保护

　　当电动机出现三相电压不平衡、断相、反相、匝间短路时，会产生负序电流。

　　2.4 过负荷保护

　　过负荷保护可以作为电动机长时间过负荷运行的保护。

　　当电动机电流大于过负荷定值，装置将延时动作。可以选择跳闸或发信。过负荷定值应小于堵转定

　　值。电机起动过程中该保护退出。

　　2.5 欠流保护

　　欠流保护可以防止某些电动机在带泵式负载时因长时间空载或欠载运行产生的危害。当三相电流均

　　低于欠流保护定值时，装置将延时动作。欠流保护可以选择跳闸或发信。电机起动过程中该保护退出

　　2.5 过热保护

　　电动机过负荷、启动时间过长、堵转等会产生较大的正序电流；而断相、不对称短路、输入电压不

　　对称时会同时产生较大的正序和负序电流，根据电动机定子正序和负序电流引起的发热特征，可对上述

　　故障提供过热保护。

　　用正、负序综合测量值 Ieq 作为等效电流来模拟电动机的发热效应，即：

　　中：Ieq —等效电流

　　I1 —正序电流（标幺值）

　　I2 —负序电流（标幺值）

　　K1 —正序电流发热系数，在电机启动过程中 K1＝0.5，启动完毕 K1＝1

　　根据电动机的发热模型反时限特性，为有效保护电动机，保护的动作时间 t 和等效电流 Ieq 的关系

　　为如下曲线：

　　其中：τ —过热时间常数。

　　I∞—允许电机长期运行的电流值，一般可设为 1.1

　　Ip —过负荷前的负载电流，若过负荷前处于冷态，则 Ip=0

　　选择上述曲线进行计算，当热积累值达到τ 时，装置跳闸。

　　2.6 3I0过流保护

　　装置根据 IA、IB、IC 计算出自产零序电流 3I0，若 3I0大于 3I0过流保护定值，装置将延时动作，该

　　保护用于电动机相线对金属外壳的短路保护。可以选择跳闸或发信。

　　2.7 接地保护

　　主要用于非直接接地的保护，装置测量外接零序 CT 电流 I0大小，若 I0大于定值，延时跳闸或发信。

　　2.8 低电压保护及 TV 断线闭锁

　　当电动机电源电压短时降低或短时中断后又恢复时，为保证重要电动机的自启动而需要切除次要的

　　电动机。

　　当输入装置的三个线电压 Uab、Ubc 及 Uca 同时低于低电压定值时，低电压保护动作，经延时作用

　　于出口。为防止因 TV 断线使保护误动，设置有 TV 断线闭锁。当发生 TV 断线时，装置将发告警信号并

　　闭锁低电压保护。

　　低电压保护定值的设定按躲过成组电动机自启动时的电压来整定。

　　装置采用两种方法识别 TV 断线。

　　方法一：

　　当三个线电压中与最小之差大于 30%Un (Un 为额定电压，在菜单“装置参数”中可整定)，

　　延时 3S，发ＴＶ断线信号；当三个线电压中与最小之差小于 30%Un，且 Uab 大于

　　80%Un，ＴＶ断线信号返回。

　　方法二：

　　电压突变同时电流不突变，认为 TV 断线，发ＴＶ断线信号。

　　电压突变：100mS 内三个线电压中任一个由大于 90%Un 变为小于 60%Un。

　　电流不突变：Ia，Ic 均大于 0.15Ie，且变化小于 0.1Ie。

　　三个线电压都大于 90%Un，ＴＶ断线信号返回。

　　2.9 过电压保护

　　若电动机三组线电压中有大于过电压定值时，装置延时动作出口。可以选择停车或发信。

　　2.10 电机起动超时保护

　　若电动机起动时间到后 3 秒内，电流仍大于（120%× Ie），装置立即停车或发信。

　　2.11 相序保护

　　当电机起动后 0.5s 内装置检测到电动机相序错误时(I2>0.5Ie)，立即停车，保护电动机设备的安全。

　　2.12 接触器分断闭锁

　　对于接触器控制的电机，如果任一相故障电流超过了接触器的分断电流，则装置跳闸被闭锁，接触

　　器不能断开，待故障电流小于接触器分断电流值再分断接触器。

　　2.13 失压重起动

　　当电动机遇短时停电，装置能重新启动电机。充电条件：接触器在合位、母线有压，一秒后充电完

　　毕。放电条件：压板退出、面板停车、DCS 分闸、停车，瞬时放电。

　　“立即重启有效时间”：停电时间小于“立即重启有效时间”，则 CPU 立刻发合闸令使电机启动。

　　比如设定“立即重启有效时间”为 1 秒，只要停电时间不超过 1 秒，电机将立即启动。

　　“延时重启有效时间”：如停电时间已超过“立即重启有效时间”，而未超过“延时重启有效时

　　间”，则 CPU 将等电压恢复一段时间后（“延时重起延时时间”）再发合闸令。比如设定“延时重启有

　　效时间”为 5 秒，“恢复延时”为 3 秒，只要停电时间大于 1 秒而小于 5 秒，电机将在来电后延时 3 秒才

　　自启动。

　　如果停电时间超过了“延时重启有效时间”，电机将不再自动启动。按举例，电机停电超过 5 秒将

　　不再自启动。

　　2.14 4-20mA 直流输出

　　装置输出一路 4-20mA 直流，用于接至 DCS 系统的模拟量采集卡件（AI）。该直流输出选项可在

　　“装置设置”菜单中选择为 Ia 或 Uab 或 P。参数“4-20mA 值”可整定，例如：若选择 Ia，“4-

　　20mA 值”整定为 10，则 Ia=10A 时，装置输出 20mA；若选择 Ia，“4-20mA 值”整定为 8 时，

　　则 Ia=8A 时，装置输出 20mA。

　　2.15 操作

　　允许的情况下（DI6 闭合），可以通过开入量 DCS 合闸（DI3 闭合）和 DCS 分闸（DI5 闭合）

　　和 RS485 通讯命令来实现合闸和分闸；不允许的情况下（DI6 断开），可以通过面板 PSZ421/3 来实

　　现合闸和分闸。紧急停车开入量（DI4 闭合）闭合时，直接跳断路器。