淺談智能電機保護器在電廠(chǎng)脫硫系統的應用

更新時(shí)間：2023-05-08 　點(diǎn)擊次數： 685次

摘要 : 目前我國低壓電機裝機容量巨大，每年燒毀的電機數量觸目驚心，由于電機燒毀造成的停產(chǎn)損失更是難以估量。本文結合工程實(shí)際應用，介紹電站脫硫項目上電動(dòng)機保護器的保護功能和參數設定。

關(guān)鍵詞 : 電動(dòng)機保護器;應用; 參數整定

一、概述

電機損壞的原因，從主觀(guān)和客觀(guān)兩方面分析主要如下 :

客觀(guān)原因 : 電氣因素 : 缺相、過(guò)載、短路、老化、電壓異常、頻繁啟停。機械因素 : 堵轉、偏心、振動(dòng)、軸承磨損、受潮、環(huán)境溫度高等。

主觀(guān)原因 : 電氣設計元器件選型不合適、保護整定值不合適、部分技術(shù)人員不重視參數調整，以及設備巡檢不到位。

從經(jīng)驗上來(lái)看電機大多數損壞是缺相和受潮引起的。根據經(jīng)驗電機缺相運行引起的損壞占電機總損毀數的一半以上。電源缺相后會(huì )在電機斷線(xiàn)相繞組上產(chǎn)生數倍的反電壓，短時(shí)間就可造成繞組匝間擊穿，繞組燒毀。傳統熱繼的反時(shí)限特性無(wú)法有效保護電機的缺相故障。隨著(zhù)經(jīng)濟水平的提高、電子元件價(jià)格下降，加上工廠(chǎng)企業(yè)人員精簡(jiǎn)，對設備的穩定性、安全性提出個(gè)更高的要求。從長(cháng)遠來(lái)看電機保護器將是主流趨勢。

二、解決方案對比

傳統斷路器+接觸器+熱繼電器，保護原理為熱磁脫扣。功能簡(jiǎn)單、調整誤差大、響應速度慢，保護功能單一，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、成本低。

該項目方案采用斷路器+ 電流互感器+ 電機保護器。保護全面、精度高、響應快、抗干擾能力強、參數可根據負荷及工況整定，成本稍高。

新型電動(dòng)機保護器在常規保護的基礎上，新增測控、計量、通訊等功能，實(shí)現了智能化、網(wǎng)絡(luò )化、數字化，為現場(chǎng)設備提供了更加全面有效的保護。它體積小，功能強、可靠性高、設置簡(jiǎn)單、安裝方便。

三、主要功能和保護類(lèi)型

保護器具有全面的電動(dòng)機數字保護、電量測量、運行狀態(tài)監視、保護動(dòng)作記錄和網(wǎng)絡(luò )通訊、模擬量輸出功能。具有多種啟動(dòng)模式，可實(shí)現直接啟動(dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)、星三角啟動(dòng)、正反轉運行等。同時(shí)具有短路、過(guò)載、缺相、三相不平衡、堵轉、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)、欠壓、過(guò)壓、接地、定時(shí)限過(guò)載等全面保護。并且可實(shí)時(shí)測量和顯示電壓、電流、功率因數、電能等多種參數并完成數據上傳。

四、現場(chǎng)應用

我司在河北某鋼鐵集團，燃氣電站脫硫工程，對系統內重要工藝設備、潮濕環(huán)境的電機、重載設備均設計配備了電機綜合保護器，見(jiàn)下表 :

表一：主要電機設備表

通過(guò)電機綜合保護器實(shí)現現場(chǎng)設備的就地和 DCS 啟停、綜合告警和跳閘保護，而且有 4-20mA 電流反饋 ?？刂坪捅Ｗo回路如下圖所示。

圖一：保護回路接線(xiàn)圖

圖中 Ua、Ub、Uc、UN 為電壓測量輸入，IA、IB、IC 為三相電流輸入，I0 為零序電流輸入，L，N 接控制電源，RS485 為通訊接口，25-33 為開(kāi)入量端子，其中 31 為外部啟動(dòng)，33 為外部停止， 29 為接觸器運行狀態(tài) 。22 端子外接電機接觸器線(xiàn)圈，17 端子 KA3 為開(kāi)出量，默認為故障報警。

五、保護原理及參數整定

設備送電后確認液晶顯示器及按鈕正常工作。開(kāi)入量實(shí)驗，用導線(xiàn)將裝置外部端子短接，裝置的開(kāi)入狀態(tài)顯示中 DI1- DI8 應由斷開(kāi)變?yōu)闉殚]合(由不顯示到顯示) ，開(kāi)出量需通過(guò)上位軟件遙控來(lái)實(shí)現開(kāi)出量調試，把控制方式設置為通訊控制，然后用上位機控制回路的啟動(dòng)和停止。驗證完畢后輸入保護整定值，并按需進(jìn)行保護投退。

參數整定以脫硫 18．5kW 沖洗水泵為例 ?；緟?nbsp;: 電機額定電流 Ie = 34．7A，PT 變比 1，CT 選項值為 0 ( 對應變比值 60A /25mA) 、CT 一次值 60A。

( 1) 速斷保護是防止電機或者線(xiàn)路相間短路。任一相電流超過(guò)設定值時(shí)，按設定的延時(shí)保護動(dòng)作。短路速斷保護定值一般整定為電機額定電流的 8-10 倍。此處投入跳閘，定值 Is = 8Ie，延遲時(shí)間 dEL = 0 秒。

( 2) 過(guò)流保護是任一相電流超過(guò)設定值時(shí)，經(jīng)設定延時(shí)保護動(dòng)作。過(guò)流保護定值一般整定為額定電流的 1．2-1．5 倍。此處投入跳閘，定值 Is = 1．5Ie，延遲時(shí)間 dEL = 10 秒。

( 3) 堵轉保護是保護電機啟動(dòng)和運行過(guò)程中，因負載過(guò)大，或者自身機械卡死引起的電機損壞。堵轉保護需按電機堵轉電流的一半整定，無(wú)法查到堵轉電流的可按照額定電流的 4-6 倍整定。此處投入跳閘，定值 Is = 6Ie，啟動(dòng)時(shí)延遲時(shí)間dEL = 2 秒，運行時(shí)延遲時(shí)間 dEL = 1 秒。

( 4) 接地保護保護電機設備單向或多相接地，保護器根據采樣的三相電流值矢量和計算出零序電流。當算得零序電流異常時(shí)，按照內部的設定值和時(shí)間，延遲后報警或停機。此處投入跳閘，定值 Is = 0．3Ie，延遲時(shí)間 dEL = 5 秒。

( 5) 缺相保護是檢測到電動(dòng)機某一相運行電流正常，另有一相沒(méi)有電流或電流很小則判斷為線(xiàn)路缺相，保護動(dòng)作。此處投入跳閘，定值為系統默認，延遲時(shí)間 dEL = 1 秒。

( 6) 三相不平衡保護是電機任意一相電流大于或小于與三相電流平均值(一般電機按照 10% 以?xún)鹊牟黄胶舛仍O定) 。此處投入跳閘，定值 10%，延遲時(shí)間 dEL = 5 秒。

( 7) 過(guò)壓欠壓保護過(guò)壓會(huì )引起電機絕緣降低，影響電機壽命，欠壓時(shí)電機出力轉矩成倍下降，嚴重過(guò)載，繞組溫度急劇升高。當三相電壓均小于欠壓保護值經(jīng)延時(shí)后保護動(dòng)作。

對于一般電機，欠壓值一般取額定電壓的 60%-70% 。對于重要負荷的電機，低電壓值可取額定電壓的 40%-50%，延遲時(shí) 間按保證生產(chǎn)工藝及人身、設備安全整定。此處過(guò)壓投入報警，定值 Us = 1．2Ue，延遲時(shí)間 dEL = 10 秒，欠壓投入跳閘，定值 Us = 0．6Ue，延遲時(shí)間 dEL = 5 秒。

( 8) tE 時(shí)間保護僅用于增安型電動(dòng)機，此處退出。

( 9) 欠流保護是指當負載為泵或者傳送帶時(shí)候，為了保護設備或人員安全。當電機的三相的電流小到一定程度，保護動(dòng)作。

( 10) 過(guò)熱保護、晃電自啟動(dòng)、逆序保護、漏電保護均退出，工作方式選擇單向運行。

六、調試期遇到的問(wèn)題

現場(chǎng)測量電流與 DCS 遠程電流不一致，原因是 DCS 量程需設置成電機綜保內輸入的電機額定電流而不是電流互感器一次值 ; 遠程操作箱及 DCS 啟動(dòng)均不動(dòng)作，檢查為參數項啟動(dòng) 控制方式控制位未設置成端子啟動(dòng) ; 某回路啟動(dòng)幾秒后跳閘，液晶面板顯示缺相故障。再次啟動(dòng)面板顯示 B 相電流為零， AC 相正常。鉗流表實(shí)測三相回路電流均正常。檢查緊固電流互感器二次接線(xiàn)后恢復正常。

七、ARD系列電動(dòng)機保護器產(chǎn)品選型介紹

ARD智能電動(dòng)機保護器適用于額定電壓至660V的低壓電動(dòng)機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動(dòng)機安全運行，帶有邏輯可編程功能，可以滿(mǎn)足多種控制方式。該產(chǎn)品采用分體式結構，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應各種柜體的安裝?？蛇x配不同通訊模塊適應現場(chǎng)通訊需求。

7.1、功能特點(diǎn)

■支持基波和全波電力參數測量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電流及電流不平衡度、電流正序、負序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩余電流。

■保護功能包括過(guò)載反時(shí)限、過(guò)載定時(shí)限、接地、起動(dòng)超時(shí)、漏電、欠載、斷相、堵轉、阻塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過(guò)功率、欠功率、過(guò)壓、欠壓、相序、溫度、tE時(shí)間、外部故障、起動(dòng)次數限制、運行時(shí)間報警、故障次數報警。

■9路可編程DI輸入，默認采用內置DC24V電源，也可選擇外部有源濕接點(diǎn)。

■5路可編程DO輸出，滿(mǎn)足直接起動(dòng)，星—三角起動(dòng)，自耦變壓器起動(dòng)，等多種起動(dòng)方式，可通過(guò)通訊總線(xiàn)實(shí)現主站對電動(dòng)機的遙控“起/停"。

■可選抗晃電功能：支持晃電立即再啟動(dòng)、失壓重起動(dòng)。

■可選配MODBUS_RTU通訊、PROFIBUSDP通訊，支持最多2路通訊接口。

■可選配1路DC4-20mA模擬量輸出接口，與DCS系統相接，可實(shí)現對現場(chǎng)設備的監控。

■具有故障記錄、起動(dòng)記錄、停車(chē)記錄、DI變位記錄和再起動(dòng)記錄等各類(lèi)事件記錄。

■顯示界面液晶顯示，支持中/英文切換。

7.2、產(chǎn)品選型