劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：為了防止電動機在使用過程中因過載、短路、斷相、過壓、欠壓、過熱而燒毀，就有必要對電動機的運行狀態(tài)進行及時準確的檢測，并對電動機進行相應(yīng)的保護。本文分析了電動機的故障原因，并介紹了多功能智能化電動機保護器的構(gòu)成與保護功能和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能保護器；短路；斷相；過壓；故障

0 引言

石油化工行業(yè)電機設(shè)備是大容量、高負荷的連續(xù)運轉(zhuǎn)，因而對其可靠性和穩(wěn)定性要求高，旦發(fā)生事故，馬上查找故障原因并及時，以保證及時恢復生產(chǎn)。為此，經(jīng)過多年嘗試和反復實踐，終選擇了電動機智能保護器(簡稱為電機保護器)，作為電動機的保護元件,下面就電動機的故障原因以及電機保護器的應(yīng)用作以簡單介紹。

1 電動機的故障原因

電動機在運行中由于種種原因，會出現(xiàn)故障，故障分機械與電氣兩方面。

（1）機械方面有掃膛、振動、軸承過熱等故障

（2）電氣方面主要是電動機繞組過熱，超過額定值而燒毀在這里我們僅對電氣故障進行分析，造成繞組過熱的主要原因之是流過繞組的電流過大，超過電動機的額定電流。

造成繞組過熱的主要原因之二：雖然流過繞組的電流不超過額定值，但由于電機通風不良或環(huán)境溫度過高，繞組的發(fā)熱不能及時散出，也能造成繞組溫度超過額定值而燒毀電機。

2 電機保護器的工作原理與功能

2.1電機保護器的工作原理

電機保護器集過（輕）載保護、缺相、過（欠）壓、堵轉(zhuǎn)、漏電、接地及三相不平衡保護等低壓保護于身，通常由電流傳感器、比較電路、單片機、或出口繼電器等幾部分組成。

2.2電機保護器的功能

2.2.1系統(tǒng)保護功能

電機保護器可實現(xiàn)對電機的綜合保護，其具體功能有接地保護、斷相保護、短路保護、過（輕）負荷保護、不平衡過負荷保護、堵轉(zhuǎn)保護、低電壓和過電壓保護。當電機正常工作時，保護器通過面板上的液晶顯示屏，實時顯示電機的工作電流和電壓。具有通訊功能的電機保護器定時將采集的信號通過CAN總線傳至后臺微機。當故障發(fā)生時，保護器能自動地、迅速地反應(yīng)并發(fā)出跳閘信號。

2.2.2故障判斷與記憶功能

電機保護器對電動機進行檢測時，需正確判斷電動機正常、過載、短路、斷相、過壓、欠壓、過熱等工況并作相應(yīng)的處理。當電動機出現(xiàn)某種故障時，保護器切斷電動機的電源而處于保護狀態(tài)，并且保存故障類型、時間以及電機運行參數(shù)。電機保護器通過識別與記憶電路對故障予以識別、記憶和指示，以便于維修。只有故障排除后，復位保護器，故障指示才消失，電動機才能再次啟動。

2.2.3在線監(jiān)測功能

帶有通訊功能的電機保護器使控制室操作人員可在后臺微機上，完成所有保護器的各種保護整定數(shù)據(jù)的調(diào)閱、修改和整定。同時，在線監(jiān)測電機的運行負載和供電電源的質(zhì)量，為及早發(fā)現(xiàn)過載和接地故障等創(chuàng)造了條件。此外，后臺微機強大的信息管理功能，可有效記錄各臺電機的型號、運行方式、和歷史維護記錄，為保證工藝系統(tǒng)的生產(chǎn)、減少事故停車，提供了可靠依據(jù)。

3 電機保護器的應(yīng)用

3.1選型原則

電機保護器的應(yīng)用先要做到正確的選型，須考慮下幾個方面。

（1）電機保護器按結(jié)構(gòu)形式來劃分，般分為體式和分體式兩種。

所謂的體式就是顯示面板與電流互感器部分是體的，分體式就是顯示面板與電流互感器部分是分開的。

我們在工程實踐中由于普遍采用了新型的SIVACON8PT，GCS，MNS等系列低壓抽屜式開關(guān)柜，因而采用分體式，將顯示表頭嵌入式的安裝在開關(guān)柜抽屜的活動面板內(nèi)，這樣不僅簡化了柜內(nèi)接線、而且又方便了系統(tǒng)隨時調(diào)整、設(shè)定參數(shù)和顯示、監(jiān)控，同時數(shù)字化的顯示面板也增添了柜體的統(tǒng)性和美觀性；使得配電室內(nèi)的設(shè)備運行情況及故障狀態(tài)目了然，極大的方便了系統(tǒng)xun視和檢修維護。

（2）電機保護器按額定工作電壓及電流范圍來劃分，可分為AC380V、AC220V兩種；對應(yīng)量程為5-50A、10-100A、20-200A、40-400A、60-600A等若干等級，使用時按照電機控制回路工作電壓及負載的額定電流選用相應(yīng)的量程范圍即可。

在工程應(yīng)用中，由于化工裝置電機較多，為方便互換及減少備件的種類，對于200A及以下的電機，用分體式電機保護器，使主回路的次電纜直接穿過電機保護器的電流互感器部分即可實現(xiàn)小功率電動機的控制和保護；200A以上的電機，我們采用在主回路裝設(shè)3個變比為5安倍的電流互感器的方式，將次電流變?yōu)樾∮?安倍的二次電流，再接入電機保護器，使大型設(shè)備也得到了有效的控制和保護。

（3）電機保護器除了具備基本保護功能外,還具備RS-485通訊接口,可根據(jù)工藝以及DCS系統(tǒng)連鎖的實際需要合理安排；序漏電保護功能，電動機自動重啟動功能。當供配電系統(tǒng)發(fā)生電壓驟降，而且又在設(shè)定的自動重啟動時間內(nèi)恢復正常，電機保護器可以將停運的電動機在設(shè)定的時間自動恢復至運行狀態(tài)。這些非標配的功能在選型時要根據(jù)用戶要求合理選配。

3.2通過工程實例說明電機保護器的應(yīng)用

下面以WDB系列電機保護器為例,介紹下電機保護器在我公司的工程應(yīng)用情況。

（1）WDB體式電機保護器在22KW基地后勤配電回路中的應(yīng)用

圖1應(yīng)用電機保護器的二次原理圖

其二次原理圖的工作過程：合上開關(guān)QF和微斷開關(guān)QF1，按下現(xiàn)場按鈕SB1,接觸器KM線圈帶電并通過其輔助接點自保持，接觸器觸點動作，主回路接通，同時柜上紅燈（HR1）和現(xiàn)場紅燈（HR2）發(fā)光,電機保護器顯示運行狀態(tài)，電動機啟動。如果電動機出現(xiàn)故障，電機保護器的保護接點（3、4）動作，使接觸器KM線圈失電，跳開接觸器觸點，同時柜上綠燈（HG1）和現(xiàn)場綠燈（HG2）發(fā)光，電機保護器的輸出故障接點（5、6）動作，發(fā)出故障報警信號，柜上故障燈（HY）也發(fā)光。電機保護器通過判斷與記憶，自保持并顯示故障狀態(tài)，并將電機保護器通訊接口（9、10）端子輸出的信號傳送到電氣控制室后臺計算機，直到運行人員查明故障后，在后臺計算機或電機保護器的面板上按復位鍵后機內(nèi)的出口繼電器才可以復歸，為再次開車做好準備。

圖2運用電機保護器的二次原理圖

如圖2所示，7、8端子為保護器的輸出序電流互感器接點，其他端子與圖1樣。由于電動機功率很大，因此在主回路設(shè)置3個變比為5安倍的電流互感器，并把電流互感器的二次線穿過分體式電機保護器的電流互感器部分，然后通過通訊線把電流互感器部分與顯示面板相連。其電機保護器正常工作原理及標配故障處理與圖1樣。不同之處是本圖用到的電機保護器具有序漏電保護功能，帶有序電流互感器，電動機主回路的次電纜A,B,C三相，要同時穿過電機保護器的序電流互感器，依據(jù)A,B,C三相電流之和等于的原則來判斷序漏電電流，繼而進行漏電保護。如果電動機出現(xiàn)漏電故障，電機保護器檢測到漏電電流很小，并且在漏電電流允許的范圍（≤30mA）內(nèi)，電機保護器的輸出保護接點（3、4）不動作，但是電機保護器的顯示面板的故

（2）帶漏電保護功能的WDB分體式電機保護器在甲乙酮132KW臥式離心泵配電回路中的應(yīng)用障指示燈閃爍，并將信號傳送到電氣控制室后臺計算機。電機保護器通過判斷與記憶，自保持并顯示故障狀態(tài)，直到運行人員查明漏電故障并后，在后臺計算機或電機保護器的面板上按復位鍵后機內(nèi)的出口繼電器才可以復歸，電機保護器顯示運行。如果電動機出現(xiàn)漏電故障，并且超出漏電電流允許的范圍，電機保護器的輸出保護接點（3、4）動作，其原理與上圖1的故障處理原理樣。

4 安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

4.1產(chǎn)品簡介

ARD該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護功能?？膳c接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

4.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

說明：“√”表示具備“■”表示可選

5 結(jié)束語

電機保護器是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件，廣泛的采用電機保護器，不但可以提高工藝控制的準確性、科學性，降低事故率，而且對于提高電氣控制系統(tǒng)的自動化水平和發(fā)展民經(jīng)濟，也必將起到推動作用。

【參考文獻】

[1] 張風平,劉輝.淺談低壓電機智能保護器的應(yīng)用

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2019.11

作者簡介：劉細鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電動機保護器的設(shè)計與應(yīng)用