浅谈电动机智能保护器的工程应用

浅谈电动机智能保护器的工程应用
1　引言
　　现代工业中，电动机作为一种拖动机械，成为所有动力机械基础，科学技术不断进步和工艺控制不断完善，尤其是自动化生产要求，迫切需要开发和完善电动机控制和保护设备，实现对生产过程和大型机械遥控、遥测、遥调、故障诊断以及集中控制等功能。
　　同时，石油化工行业特点本身就是大通量、满负荷连续运转，对电机设备可靠性和稳定性要求极高，一旦发生事故，必须马上查找故障原因并及时消除，以保证及时恢复生产。锦化化工集团过去一直采用热继电器作为电动机过载保护和控制元件，但元件质量和工艺限制，已无法满足日益发展工艺自动化要求。为此，我们多年尝试和反复实践，*终选择了一种新型电动机智能保护器（简称为电机保护器），作为电动机保护元件，并取了一定使用经验。特别是我们锦化新建8万吨离子膜烧碱改造工程、12万吨离子膜烧碱工程、8万吨聚氯乙烯工程、8万吨环氧丙烷和5万吨粒碱等国家重点工程建设过程中，低压配电系统使用了1600多台电机保护器，有效保障了电机安全运行、彻底取代了热继电器，利用先进通讯技术，实现了部分电机控制自动化，并取了显著经济效益，，下面就电动机保护器工程应用作以简单介绍。
2　基本工作原理：
　　电机保护器是*近十多年才发展起来一种新型电子式多功能电动机综合保护装置。它集过（轻）载保护、缺相、过（欠）压、堵转、漏电、接及三相不平衡保护等低压保护于一身，具有设定精度高、节电、动作灵敏、工作可靠等优点，是传统热继电器理想替代产品。它通常是由电流传感器、比较电路、单片机、或出口继电器等几个部分组成。其基本原理及工作过程如图1所示：

 
　　传感器将电动机电流变化线性反映***护器采样端口，整流、滤波等环节后，转换成与电动机电流成正比直流电压信号、送到相应部分与给定保护参数进行比较处理，再经单片机回路处理，推动功率回路，使继电器动作。当电机驱动部分过载导致电流增大时，从电流传感器取电压信号将增大、此电压值大于保护器整定值时，过载回路工作，RC延时电路一定（可调）延时，驱动出口继电器动作，使接触器切断主回路。欠压及缺相保护等功能部分，工作原理基本相同。
3　系统功能
（1）保护功能。
　　电机保护器可实现对电机综合保护，其具体功能有接保护、断相保护、短路保护、
　　过（轻）负荷保护、不平衡过负荷保护、堵转保护、低电压和过电压保护。当电机正常工作时，保护器面板上液晶显示屏，实时显示电机工作电流和电压。具有通讯功能电机保护器微处理器空闲时定时将采集信号CAN总线传***台微机。当故障发生时，保护器迅速动作，现场保存故障类型、时间以及电机运行参数，随后CANBUS 络向后台监控机 告。
（2）线监测功能。
　　控制室操作人员可后台微机上，完成所有保护器各种保护整定数据调阅、修改和整定。同时，线监测电机运行负载和供电电源质量，为及早发现过载和接故障等，创造了条件。此外，后台微机强大信息管理功能，可有效记录各台电机型号、运行方式、和历史维护记录，为保证工艺系统安全生产、减少事故停车，提供了可靠依据。
4　选用原则
（1）电机保护器按结构形式来划分，一般分为一体式和分体式两种。
　　前者是独立整体，故适合于固定柜安装，如老式开关柜或GGD柜改造，可将保护器直接固定安装面板上，馈出电缆穿芯即可。后者互感器部分与显示部分分为两体，可一定范围内任意安置，故非常适合于新型抽屉式开关柜安装。
　　我们工程实践中普遍采用了新型多米诺式或GCK系列低压抽屉式开关柜，创造性将显示表头嵌入式安装开关抽屉活动面板内，这样既简化了柜内接线、又方便了系统随时调整、设定参数和显示、监控，同时数字化显示面板也增添了柜面统一性和美观性；使配电室内设备运行情况及故障状态一目了然，*方便了系统巡视和检修维护。
（2）电机保护器按额定工作电压及电流范围来划分，可分为AC380V、AC220V两种；对应量程为2-6A、6-20A、20-60A、60-100A、100-200A等若干等级，使用时电机控制回路工作电压及负载额定电流选用相应量程范围即可。
　　工程应用中，化工装置大型电机较多，为方便互换及减少备件种类，110KW及以上电机，我们采用主回路装设（口/5）电流互感器方式，将一次电流变为小***次电流，再接入量程为6A电机保护器，使大型设备也到了有效控制和保护。
（3）具备RS-485通讯接口电机保护器配置时，可工艺以及DCS系统连锁实际需要合理安排。
　　5万吨粒碱工程设计上，装置自动化控制要求较高，我们提出了对电机保护器通讯要求，为电气操作及工艺控制人员微机系统线浏览生产负荷和包装机工作情况，及时调整生产进度、预防突发事故，做出了重大贡献。
5　部分工程应用实例
　　我公司选用多是浙江苍南开民电器有限公司出品JDB系列电机保护器。该产除具备一般保护器功能外，还具有延时自起动等功能。故以该系列产品为例,介绍一下电机保护器我公司工程应用情况。
JDB92一体式电机保护器160KW氯气鼓风机配电回路改造中应用 
　　如图2所示，1、2端子为保护器故障自保持电源，3、4端子为保护接点，5为工作电源端子。电机电流较大，故300/5CT转换，将二次电流保护器穿芯来实现。若保护器动作，则故障 警或跳开主接触器KM，同时电机保护器自保持并显示故障状态，直***作人员现场按停车按钮SB1复归为止。该型产品不具备微机通讯功能。

图2
可通讯JDB-2K分体式电机保护器粒碱装置30KW碱泵抽屉式配电回路中应用 
　　如图3所示，互感器部分与本体之间RS232通讯线相连，本体1、2端子为保护器工作电源，3、4端子为保护接点，7、8端子为零序CT接点，15、16端子为485通讯接口，两芯屏蔽双绞线汇总到电气控制室后台计算机专用通讯接口卡，实现远程监控。若保护器动作，则故障 警或跳开主接触器KM，同时电机保护器自保持并显示故障状态，直到运行人员查明故障后，后台计算机或电机保护器面板上按复位键后，机内出口继电器才可以复位，为再次开车做好准备。这一点与JDB92有所不同，保护接线时一定要注意。

图3
　　另外，工程使用过程中，针对不同控制对象，我们利用电机保护器配合各种接触器，实现了小功率电机全压起动、还配合电流互感器实现了大功率电机星三角起动和自耦降压起动，为生产系统稳定运行提供了可靠技术保障。
6．1工程经验
　　结合我们六年多电机保护器使用经验，现总结如下：
实际使用过程中，应注意严格电机额定电流来选择保护器，防止人为放大和缩小保护范围；避免量程太大或太小而造成测量误差。 
多数低压电机功率小于110KW，考虑到备品备件互换性，我们选用多为200A以下量程保护器，这样既保证了保护精度，又避免了备件规格过多而给生产带来不便。 
分体式保护器，显示头部与电流互感器部分分离，应特别注意按出厂编号配对使用，以保证控制精度，不容许交叉使用。 
6．2当然，该产品也存一定缺陷和不足，如能以下几方面有所改进，相信其设计将更为完善和科学：
分体式保护器，推荐使用国外先进免螺丝安装方式（或拤扣式），方便现场故障处理和快速更换。 
完善生产工艺，保证分体式保护器互感器部分通用性，使之同型号产品间可与任意显示部分互换。 
对现场和后台计算机上保护参数设定，应增设密码；防止非运行人员意外修改。巡检人员无权调用。 
改进分体式保护器显示部分与互感器通讯方式，如改为RS485形式，将更加方便现场安装调试。 
7　结束语：
　　电机保护器这种新型电子产品，98年***锦化集团使用，一直运行良好，对各种故障类型均进行了准确 警显示，有效防止了电机意外烧毁发生，为公司节约了大量资金。，广泛采用电动机智能保护器，可以提高工艺控制准确性、科学性，降低事故率，提高电气控制系统自动化水平和发展国民经济，也必将起到积极推动作用。