淺談電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置對(duì)潛水電機(jī)的保護(hù)

鄔克全

（四川省隆昌縣古宇廟水庫(kù)管理所，四川 內(nèi)江 642150）

淺談電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置對(duì)潛水電機(jī)的保護(hù)

鄔克全

（四川省隆昌縣古宇廟水庫(kù)管理所，四川 內(nèi)江 642150）

摘要：當(dāng)前的電動(dòng)機(jī)主要出現(xiàn)的針對(duì)性故障的核心部分就是對(duì)定子繞組的相間短路，緊接著就是對(duì)當(dāng)前單相接地的故障情況進(jìn)行探索和討論。本文介紹了涼水井提灌站采用的NRM-512數(shù)字電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置的適用范圍和功能配置，以及應(yīng)用在高壓潛水電機(jī)的優(yōu)越性。

電動(dòng)機(jī)；保護(hù)；邏輯

0.引言

電動(dòng)機(jī)應(yīng)該對(duì)相應(yīng)的保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)置，也就是應(yīng)該裝上對(duì)相間短路進(jìn)行切除的保護(hù)裝置，這樣就可以在發(fā)生問(wèn)題的時(shí)刻盡快進(jìn)行對(duì)故障電動(dòng)機(jī)的切除。2MW以下等級(jí)的電動(dòng)機(jī)我們應(yīng)該針對(duì)電流速斷方向進(jìn)行保護(hù)裝置的安裝。同時(shí)，2MW以及以上等級(jí)的電機(jī)，或者是盡管標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有達(dá)到2MW，但是針對(duì)電流速斷保護(hù)的靈敏度相對(duì)較低，并且不符合要求的電動(dòng)機(jī)，我們也應(yīng)該有針對(duì)性的安裝上縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置。

對(duì)電壓為1kV及以上的電動(dòng)機(jī)，供電網(wǎng)絡(luò)一般都為中性點(diǎn)不接地方式，正是因?yàn)檫@個(gè)原因，所以當(dāng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行單相接地構(gòu)建的時(shí)候，我們只有使用全網(wǎng)絡(luò)的對(duì)地電容電流進(jìn)行故障點(diǎn)的流過(guò)。該電流一般小于5A，故電動(dòng)機(jī)上可不安裝專(zhuān)門(mén)配合的接地保護(hù)裝置。當(dāng)接地電流超過(guò)了5A的時(shí)候，我們就應(yīng)該有針對(duì)性地安裝接地保護(hù)系統(tǒng)。一般說(shuō)來(lái)如果單相接地電流直接顯示的數(shù)值已經(jīng)達(dá)到了10A或者以上數(shù)量級(jí)的時(shí)候，接地保護(hù)動(dòng)作自身的行為就會(huì)在跳閘這個(gè)基本信號(hào)操作方面得到體現(xiàn)，并且相對(duì)的，當(dāng)電流的大小為10A以下數(shù)量級(jí)的時(shí)候，接地保護(hù)的動(dòng)作就會(huì)在一般信號(hào)方面得到明確的顯示。

電動(dòng)機(jī)如果出現(xiàn)了不正常的工作狀態(tài)體現(xiàn)，其主要的原因一般是由于過(guò)負(fù)荷運(yùn)行所造成的。那么，引起過(guò)負(fù)荷的主要原因體現(xiàn)在如下的幾個(gè)方面：首先是電動(dòng)機(jī)所帶的機(jī)械負(fù)載已經(jīng)超出了規(guī)定數(shù)量值，其次是供電網(wǎng)絡(luò)的電流和針對(duì)性的頻率持續(xù)降低所導(dǎo)致；然后是啟動(dòng)的時(shí)間或者是進(jìn)行自啟動(dòng)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)所導(dǎo)致。如果進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的超負(fù)荷運(yùn)行，那么當(dāng)前的電動(dòng)機(jī)自身機(jī)體溫度上升幅度就會(huì)直接超過(guò)允許數(shù)值，從而直接對(duì)自身機(jī)體的絕緣老化行為進(jìn)行了加速作用，并使得機(jī)體被電流擊穿，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)本身被徹底燒壞。為此，對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中容易發(fā)生過(guò)負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)，或需要防止起動(dòng)或自起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī)，要裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。

圖1　過(guò)流Ⅰ段保護(hù)邏輯

圖2　限時(shí)Ⅱ段保護(hù)邏輯

圖3　負(fù)序過(guò)流I的針對(duì)性保護(hù)邏輯

圖4　過(guò)負(fù)荷保護(hù)邏輯

圖5　零序過(guò)流保護(hù)邏輯

1. NRM-512測(cè)控裝置的簡(jiǎn)要分析

NRM-512測(cè)控裝置主要適合在當(dāng)前的小電流接地系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行中壓或者是高壓的異步電機(jī)的保護(hù)操作使用。其適用的范圍一般為3kV～10kV之間。這種裝置為間隔層的設(shè)備，可以針對(duì)保護(hù)、測(cè)控或者是通信等等方面的功能進(jìn)行處理和實(shí)踐?？梢栽陂_(kāi)關(guān)柜的方面進(jìn)行就地安裝處理。

2. 電動(dòng)機(jī)的保護(hù)

（1）速斷限時(shí)保護(hù)：電流本身的速斷保護(hù)在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中可以進(jìn)行電流自身整定處理的躲過(guò)操作，并且其整體的時(shí)限可以被自身設(shè)置為速斷或者是基于十分短暫時(shí)間構(gòu)建下的整定處理思路。這種保護(hù)當(dāng)前所針對(duì)的主要范圍構(gòu)建主要是基于電動(dòng)機(jī)自身的短路方向，如圖1所示。

（2）堵轉(zhuǎn)保護(hù)：當(dāng)前環(huán)境構(gòu)建下的這種保護(hù)行為可以在我們當(dāng)前自身電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)操作并結(jié)束之后進(jìn)行相對(duì)的自動(dòng)投入思路構(gòu)建，并且一般說(shuō)來(lái)這種保護(hù)可以根據(jù)當(dāng)前的啟動(dòng)電流環(huán)境或者是對(duì)應(yīng)的堵轉(zhuǎn)電流構(gòu)建下進(jìn)行對(duì)應(yīng)的電流整定思路構(gòu)架，其最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是對(duì)于當(dāng)前電動(dòng)機(jī)自身的啟動(dòng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，或者是在當(dāng)前的自身運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中的堵轉(zhuǎn)進(jìn)行針對(duì)性的保護(hù)措施構(gòu)建。延時(shí)可根據(jù)需要整定為反時(shí)限處理。根據(jù)當(dāng)前的國(guó)際電工委員會(huì)指定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這種裝置主要針對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)化反時(shí)限特性方程為極端反時(shí)限方程：

在這個(gè)算式中，IP所代表的含義就是電流基準(zhǔn)數(shù)值，然后我們?nèi)∵^(guò)流的Ⅱ段作為定值，然后把tP設(shè)置為時(shí)間常數(shù)，仍然跟前面一樣取過(guò)流的Ⅱ段作為定值，整體的時(shí)間范圍設(shè)定為0.1s～1s之間，如圖2所示。

（3）負(fù)序過(guò)電流保護(hù)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)之前的三相電流環(huán)境下有十分巨大的不對(duì)稱(chēng)行為的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)數(shù)值量級(jí)比較巨大的負(fù)序電流，并且這種負(fù)序電流一般說(shuō)來(lái)會(huì)體現(xiàn)出兩倍甚至以上的工頻電流，這種情況最直接的后果就是轉(zhuǎn)子的附加發(fā)熱程度呈現(xiàn)出十分明顯和巨大的上升趨勢(shì)，直接對(duì)電動(dòng)機(jī)自身的安全運(yùn)行產(chǎn)生了危害。NRM-512裝置本身有著非單向設(shè)定構(gòu)架框架下的定時(shí)限負(fù)序過(guò)流保護(hù)，并且針對(duì)于電動(dòng)機(jī)的反相、斷相以及相對(duì)應(yīng)的匝間短路的情況進(jìn)行有針對(duì)性地處理，還可以對(duì)當(dāng)前比較嚴(yán)重的電壓不對(duì)稱(chēng)情況和其他相關(guān)的異常工作狀況進(jìn)行針對(duì)性質(zhì)的保護(hù)。在這些情況當(dāng)中，負(fù)序過(guò)流Ⅱ段作為非遲鈍表現(xiàn)構(gòu)架下的非平衡狀態(tài)電流保護(hù)構(gòu)建，可以基于控制字的手段和調(diào)試方式來(lái)對(duì)這段線(xiàn)路進(jìn)行針對(duì)性的跳閘甚至是報(bào)警的處理，同時(shí)我們還可以選擇報(bào)警這個(gè)時(shí)段進(jìn)行負(fù)序過(guò)負(fù)荷報(bào)警的方式進(jìn)行使用，也可以針對(duì)控制字的處理來(lái)對(duì)這個(gè)段進(jìn)行定時(shí)限特性的處理，同時(shí)，反時(shí)限特性的方式和過(guò)流Ⅱ段的方式相同，如圖3所示。

（4）過(guò)負(fù)荷保護(hù)：當(dāng)前的國(guó)核保護(hù)可以直接針對(duì)定子電流自身的表現(xiàn)打消進(jìn)行最為直觀的反映，在相對(duì)應(yīng)的時(shí)限當(dāng)中可以通過(guò)針對(duì)性的控制字來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的報(bào)警或者是跳閘操作，如圖4所示。

（5）零序過(guò)流保護(hù)：零序過(guò)流保護(hù)可以直接針對(duì)電動(dòng)機(jī)自身的定子接地行為進(jìn)行反應(yīng)，并且和上面一樣也可以基于控制字段進(jìn)行針對(duì)性的操作控制，以便使其在不同的場(chǎng)合下都可以進(jìn)行使用，如圖5所示。

（6）零序過(guò)壓保護(hù)：這種保護(hù)主要是體現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)自身的定子接地方面，和上文一樣也可以基于控制字段進(jìn)行針對(duì)性的操作控制，以便使其在不同的場(chǎng)合下都可以進(jìn)行使用，如圖6所示。

（7）低電壓保護(hù)：一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)前的3個(gè)相間電壓構(gòu)建下的所有電壓如果其自身功率小于對(duì)應(yīng)的過(guò)電壓自身的保護(hù)定值構(gòu)建，并且其時(shí)間耗費(fèi)超過(guò)了對(duì)應(yīng)的整定實(shí)踐框架下的時(shí)候，低電壓保護(hù)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)前的過(guò)電壓保護(hù)主要經(jīng)過(guò)TWJ進(jìn)行對(duì)應(yīng)的閉鎖。并且，本裝置可以根據(jù)情況的不同，針對(duì)PT斷線(xiàn)的情況進(jìn)行自動(dòng)地辨認(rèn)和分析，并且針對(duì)低電壓保護(hù)的情況進(jìn)行閉鎖構(gòu)建，如圖7所示。

圖7　低電壓保護(hù)邏輯框架

圖8　過(guò)電壓保護(hù)邏輯

圖9　過(guò)熱保護(hù)邏輯

圖10　非電量保護(hù)邏輯

（8）過(guò)電壓保護(hù)：一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)前的3個(gè)相間電壓構(gòu)建下的任何一個(gè)電壓如果其自身功率大于對(duì)應(yīng)的過(guò)電壓自身的保護(hù)定值構(gòu)建，并且其時(shí)間耗費(fèi)超過(guò)了對(duì)應(yīng)的整定實(shí)踐框架下的時(shí)候，低電壓保護(hù)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)前的過(guò)電壓保護(hù)主要經(jīng)過(guò)TWJ進(jìn)行對(duì)應(yīng)的閉鎖，如圖8所示。

（9）過(guò)熱保護(hù)：這種保護(hù)的主要目的就是為了預(yù)防電動(dòng)機(jī)自身產(chǎn)生過(guò)高的熱量而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此我們?cè)谶@個(gè)裝置中對(duì)一個(gè)可以針對(duì)這方面進(jìn)行模擬的模型進(jìn)行了設(shè)置，同時(shí)在設(shè)置的時(shí)候?qū)τ谙鄬?duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)正序以及負(fù)序電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)進(jìn)行探索和分析，在這個(gè)基礎(chǔ)上我們引進(jìn)了等值發(fā)熱電流Ieq的參數(shù)。

保護(hù)動(dòng)作方程的配平為：

在這個(gè)算式中，τ1為電動(dòng)機(jī)熱積累定值數(shù)值構(gòu)建，也就是發(fā)熱時(shí)間常數(shù)Tfr1，在當(dāng)前設(shè)備自身的熱積累值達(dá)到Tfr1*GRBJ也就是可以進(jìn)行報(bào)警的數(shù)值下限的時(shí)候，設(shè)備自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)熱積累值達(dá)到Tfr1時(shí)發(fā)出跳閘信號(hào)。

當(dāng)整個(gè)電動(dòng)其自身的過(guò)熱保護(hù)被激活之后，立刻啟動(dòng)的行為是禁止的，我們必須要等到當(dāng)前的電動(dòng)機(jī)自身散熱達(dá)到一定的程度可以進(jìn)行安全啟動(dòng)的時(shí)候才可以進(jìn)行激活。但是如果出現(xiàn)了必須強(qiáng)制啟動(dòng)的情況，可以通過(guò)復(fù)位鍵進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的設(shè)置，如圖9所示。

（10）非電量保護(hù)：本裝置2路非電量保護(hù)，分別通過(guò)控制字選擇經(jīng)延時(shí)跳閘，如圖10所示。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在高壓電動(dòng)機(jī)已成為當(dāng)前我們生產(chǎn)生活當(dāng)中不可缺少的重要的動(dòng)力設(shè)備。為了確保當(dāng)前生產(chǎn)安全穩(wěn)定不斷前進(jìn)，我們必須要加強(qiáng)對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，并且需要大家不斷提高和努力完善。

[1]喬靜宇.新編電氣工程師實(shí)用手冊(cè)（上、下冊(cè)）[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.

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