綜合保護裝置在電機控制中的應(yīng)用

黃新宇

摘要：隨著我國經(jīng)濟在快速發(fā)展，社會在不斷進步，工程建設(shè)在我國得到了快速發(fā)展，現(xiàn)代化生產(chǎn)制造企業(yè)所使用的轉(zhuǎn)機設(shè)備基本上都是連續(xù)運轉(zhuǎn)的，電動機作為驅(qū)動轉(zhuǎn)機設(shè)備的動力源，對其安全性、穩(wěn)定性都有極高的要求，而傳統(tǒng)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(chǎn)的現(xiàn)象仍普遍存在。本文詳細介紹了一種電機綜合保護裝置，當(dāng)電機出現(xiàn)過載、過流、缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時，就會發(fā)出預(yù)警或者主動采取保護措施，重點對綜合保護裝置的應(yīng)用進行說明。

關(guān)鍵詞：電動機;綜合保護裝置;應(yīng)用

引言

隨著我國工業(yè)化進程的加速，各種高壓、大功率電器設(shè)備不斷涌現(xiàn)。在大面積使用高壓電機設(shè)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(wěn)定性，減少設(shè)備故障和人身事故的發(fā)生，促進生產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)控制公司制造的SPAM150C電動機微機綜合保護裝置應(yīng)用較早，采用全數(shù)字化設(shè)計，比較適合作為發(fā)電站160～10 000kW感應(yīng)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(shù)據(jù)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(fù)位后即開始執(zhí)行ROM中的自檢程序;自檢一旦結(jié)束，程序轉(zhuǎn)向掃描按鍵狀態(tài)和電量、開入量輸入端口;測量得到的電流值根據(jù)CPU時序控制和轉(zhuǎn)換計算與記憶的用戶整定值比較，并在面板LED數(shù)碼管上實時顯示。

2綜合保護裝置在電機控制中的應(yīng)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(fā)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(yè)的維護人員檢查高壓電機接線端子是否有閃絡(luò)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(yīng)用過程中也可根據(jù)高壓電機運轉(zhuǎn)時間長短、工作環(huán)境的情況、潤滑脂的種類制定相應(yīng)的清洗與更換油脂周期。一般來說灰塵較多，環(huán)境條件差，溫度較高的地方需要經(jīng)常清洗與更換油脂的周期較短些。電機所處環(huán)境的潮濕度和腐蝕性氣體區(qū)域?qū)﹄姍C的影響特別大，潮濕和腐蝕性氣體的環(huán)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(yīng)的防范措施可能會導(dǎo)致電機無法使用、漏電、地腳和外殼破環(huán)等現(xiàn)象。所以安裝電機時盡量避免在潮濕和腐蝕性環(huán)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(jīng)常監(jiān)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(nèi)部及端子部分潮濕引起的，可用熱風(fēng)幕等對著接線端子口吹熱風(fēng)，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(shù)據(jù)查詢、故障信息顯示和設(shè)定整定參數(shù)。面板上的按鍵，用來進行參數(shù)設(shè)定以及界面切換。顯示界面的操作友好方便，有控制、查詢、設(shè)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(quán)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(quán)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(shè)置根界面，在查詢界面下可以查詢到主機的所有測量參數(shù)，在設(shè)置界面可以設(shè)置主機的保護定值和系統(tǒng)參數(shù)。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(tài)處于正常保護工作，并未發(fā)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(tǒng)并未發(fā)生故障現(xiàn)象，并且斷路器處于工作位置，同時，現(xiàn)場又給出了合閘的命令信號，那么回路開關(guān)才可以進行合閘工作。為了使控制回路的改造達到質(zhì)量目標(biāo)，需要將防跳繼電器KA5增設(shè)在內(nèi)，主要原因是斷路器制作機構(gòu)擁有的作用中并不含有防止跳躍的功能。將增設(shè)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(shè)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(chǎn)生一次系統(tǒng)故障，故障發(fā)生后繼電保護會產(chǎn)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(jīng)過故障而引發(fā)生電流，則KA5產(chǎn)生動作，常閉觸點產(chǎn)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(tài)下產(chǎn)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(chǎn)生的再合閘現(xiàn)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(guān)問題的解釋

電機正常負載運行期間兩次啟動的熱效應(yīng)變化。在電機首次啟動期間，啟動電流熱效應(yīng)使電機發(fā)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(fēng)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(jīng)過冷卻后再次啟動的熱效應(yīng)。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(tài)后，由于跳閘是長期過負荷引起的跳閘，而且沒有風(fēng)扇作用，冷卻效果降低，熱容量曲線降低較為緩慢。當(dāng)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(yīng)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(tǒng)等。檢測裝置一般是將檢測到的信號通過變送器轉(zhuǎn)換為小電流或小電壓信號傳動到PLC中，PLC程序設(shè)計中將其常閉點串入啟動線路中，當(dāng)溫度、震動、油壓超過設(shè)定報警值時，電腦畫面就會出現(xiàn)報警信息，當(dāng)設(shè)定值超過跳機值時，串聯(lián)的常閉點就會斷開，就會出現(xiàn)跳機，維護技術(shù)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(shè)備的完好。在控制回路設(shè)計中要注意，多個儀表檢測裝置電源和PLC輸出線路電源應(yīng)獨立設(shè)置，以免因個別原因跳電而引起其他控制電源跳電，從而導(dǎo)致部分功能失效，未對高壓電機起到有效的保護作用。

結(jié)語

綜合保護裝置因為保護功能優(yōu)越，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到多種生產(chǎn)系統(tǒng)中，控制器的應(yīng)用極大提高了設(shè)計和生產(chǎn)效率，減小了現(xiàn)場調(diào)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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