談?wù)勲姍C保護器在鋼鐵廠應(yīng)用
發(fā)布時間：2022-03-23 19:46
電動機是現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣范、最重要的設(shè)備，只有電動機的正常運轉(zhuǎn)才可保證生產(chǎn)設(shè)備連續(xù)順行。電動機所帶負載種類繁多，如何保證正常運轉(zhuǎn)至關(guān)重要。
一、電動機的故障形式及保護原理
電動機由于種種原因，其故障形式可分為機械和電氣兩方面：
1.機械方面有掃堂、振動、軸承過熱等。
2.電氣方面主要有長時間過負荷運轉(zhuǎn)，繞組絕緣老化損壞，繞組匝間短路及對地短路；電網(wǎng)質(zhì)量差，電壓波動大；電動機斷相運行；電機堵轉(zhuǎn)；大型電機冷卻系統(tǒng)故障等。
電動機發(fā)生對稱故障及不對稱故障時，電動機三相電流都會發(fā)生變化，超過電動機的額定電流，因此可根據(jù)這一特性來對電機進行保護。電機過載、斷相、欠壓都會造成繞組電流超過額定值，電源欠壓運行電流上升比例將等于電壓下降的比例。針對以上情況，電動機保護器可通過對三相運行電流進行檢測，根據(jù)電流不同性質(zhì)來確定不同保護方式，從而對電機加以斷電保護。
二、電機保護器的類型及應(yīng)用
1.目前我國采用的電動機保護主要有熱繼電器、電磁式電流繼電器、電子式電機保護器，酸菜魚。熱繼電器利用雙金屬片熱效應(yīng)原理，當(dāng)電流流過它時產(chǎn)生熱量，當(dāng)電流超過整定值一定倍數(shù)時啟動脫扣裝置切斷主回路達到保護目的。在保護電動機過載方面具有反時限性能和結(jié)構(gòu)簡單的特點，但其功能少，無斷相保護，電動機發(fā)生掃堂、堵轉(zhuǎn)、長期過載、頻繁啟動等故障起不到保護作用，熱繼電器的動作曲線和電動機實際保護曲線不一致，失去保護作用。且重復(fù)性能差，大電流過載或短路故障后不能再次使用，誤差較大、易受環(huán)境溫度影響誤動作，耗材多、性能指標落后等缺陷。電磁式電流繼電器具有過載、堵轉(zhuǎn)保護功能，有的還有缺相保護，過載保護具有反時限特性，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機械制造精度高，價格高且體積龐大，目前已被淘汰。電子式電機保護器通過檢測三相電流值和整定值，采用電位器旋鈕或撥碼開關(guān)操作來實現(xiàn)對電動機的保護，電路一般采用模擬式，具有反時限和定時限工作特性。
2.隨著社會的發(fā)展，人們對電動機保護的要求也越來越高，希望電機保護器的功能多樣化，性能可靠，維護簡單，體積要小。傳統(tǒng)產(chǎn)品正被一些更先進的技術(shù)產(chǎn)品所取代，智能型電機保護器能實現(xiàn)電動機智能化綜合保護，集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據(jù)自己實際使用要求和保護情況在現(xiàn)場自行對各種參數(shù)修正設(shè)定，采用液晶屏作為顯示窗口，能夠支持多種通訊協(xié)議。
三、智能電機保護器應(yīng)用及原理
本溪鋼鐵集團煉鐵廠新建360m2燒結(jié)機工程對輥破碎機、四輥破碎機、冷礦振動篩等重載設(shè)備選用SJD550系列低壓電機保護器，該保護器適用于額定電壓為AC380V的三相交流異步電動機。保護器安裝在MNS抽屜式低壓配電柜中，采用分體式結(jié)構(gòu)，將表頭嵌入開關(guān)柜抽屜面板上，方便隨時調(diào)整、設(shè)定參數(shù)和顯示、監(jiān)控，同時數(shù)字化顯示面板也增添柜體美觀性，使設(shè)備運行情況及故障狀態(tài)一目了然，方便巡視和維護。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)的量值范圍即可。分體式電機保護器，使主回路的一次電纜直接穿過電機保護器的電流互感器，即可實現(xiàn)對電動機的控制和保護。（如：圖1）
控制回路工作過程（如：圖2），合上開關(guān)QL，選擇工作位，合上安全開關(guān)SSE，SLS開關(guān)選擇手動或自動，按下現(xiàn)場啟動按鈕SF或由控制室發(fā)出啟動指令KQ閉合，接觸器線圈KM1、KM2得電，主回路接通電動機運轉(zhuǎn)，設(shè)備啟動。電機保護器進入運行狀態(tài)，此時電動機如果出現(xiàn)故障，經(jīng)（圖1）檢測回路檢測，控制回路電動機保護器保護接點（103-105或105-107）動作，使控制回路失電，接觸器線圈KM1、KM2斷電，電動機主回路失電達到保護電機的目的。并且顯示面板上的故障燈亮，發(fā)出報警信號，生產(chǎn)廠可根據(jù)實際需要通過故障輸出點（圖1：901-911）或通訊接口將故障信息上傳至主控制室計算機，電機保護器保持故障狀態(tài)，直到維護人員查明故障原因，才可手動按顯示面板上的故障復(fù)位鍵進行復(fù)位，電機保護器還可以保存故障信息，以備查詢。
四、智能電機保護器具備功能
1.啟動超時保護：從啟動到電動機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速的時間，考慮裕度一般整定為電機實際啟動時間的1.2倍。采用定時限，電機啟動過程中，超過設(shè)定的啟動時間后，三相平均電流≥1.2倍的額定電流或三相平均電流≤10%的額定電流，啟動超時保護立即動作。
2過載保護：電動機長期運行在額定電流以上，造成電動機過熱和絕緣降低從而燒壞電機。過載保護提供反時限保護曲線對電動機進行保護。
SJD550電機保護器具有12（表1）個不同的過載曲線可供選擇，用戶可根據(jù)電動機過載保護級別對K系數(shù)進行選擇。對應(yīng)關(guān)系（如圖：3）
當(dāng)三相電流平均值>1.05Ie，保護按照特性曲線延時動作，三相電流平均值≤1.05Ie時，過載保護不動作。
3.過流堵轉(zhuǎn)保護：適用于負荷過大或自身機械原因，造成電機軸被卡住的故障電流很大的保護。動作整定值范圍為100%Ie～600%Ie，設(shè)定是依據(jù)電動機制造廠提供的最大允許堵轉(zhuǎn)電流值設(shè)定。
4.斷相保護：斷相故障對電動機危害較大，如果控制器檢測到斷相發(fā)生，斷相保護延時動作。采用定時限保護，延時時間為0.02s～5s。
5.電流不平衡保護：不平衡的三相供電電壓也是導(dǎo)致電動機熱損壞的主要原因，如果三相不平衡率≥1.1倍不平衡整定值至延時時間結(jié)束，保護可靠動作，采用定時限保護。
6.短路保護：電動機相間短路和繞組匝間短路燒毀電機，當(dāng)故障電流大于設(shè)定的接觸器允許分斷電流時，將接觸器斷開。如果任一相電流≥1.05倍整定值，短路保護動作。
此外，電機保護器還具備接地保護、漏電保護、欠壓保護等功能，可根據(jù)實際生產(chǎn)需要進行設(shè)定，可擴展測量漏電電流、電壓、功率、電度等基本電參數(shù)，提供1路4-20MA模擬量輸出功能，支持手持式編程模塊接口，便于現(xiàn)場讀數(shù)和整定，通信協(xié)議可選Modbus-RTU、Profibus-DP。
五、結(jié)語
電機保護器是用電系統(tǒng)的重要器件，選用電機保護器既能使電動機充分發(fā)揮過載能力，又免于損壞，可以提高工藝控制的準確性、科學(xué)性，降低事故率，而且還能提高電氣控制系統(tǒng)的自動化水平，保證電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性?，F(xiàn)今電機保護器已朝著多元化發(fā)展，這就需要我們在選型上充分考慮電動機的保護需求，能夠及時、準確判斷故障，根據(jù)負載類型、使用環(huán)境、設(shè)備重要程度合理選擇保護功能和保護方式，力求經(jīng)濟合理。實現(xiàn)對電動機的良好保護，減少非計劃停車，降低事故損失。
參考文獻：
[1] 劉順田.淺談低壓電動機保護器[J].純堿工業(yè)，2008.
[2] 張風(fēng)平，劉輝.淺談低壓電動機保護器的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2011.
一、電動機的故障形式及保護原理
電動機由于種種原因，其故障形式可分為機械和電氣兩方面：
1.機械方面有掃堂、振動、軸承過熱等。
2.電氣方面主要有長時間過負荷運轉(zhuǎn)，繞組絕緣老化損壞，繞組匝間短路及對地短路；電網(wǎng)質(zhì)量差，電壓波動大；電動機斷相運行；電機堵轉(zhuǎn)；大型電機冷卻系統(tǒng)故障等。
電動機發(fā)生對稱故障及不對稱故障時，電動機三相電流都會發(fā)生變化，超過電動機的額定電流，因此可根據(jù)這一特性來對電機進行保護。電機過載、斷相、欠壓都會造成繞組電流超過額定值，電源欠壓運行電流上升比例將等于電壓下降的比例。針對以上情況，電動機保護器可通過對三相運行電流進行檢測，根據(jù)電流不同性質(zhì)來確定不同保護方式，從而對電機加以斷電保護。
二、電機保護器的類型及應(yīng)用
1.目前我國采用的電動機保護主要有熱繼電器、電磁式電流繼電器、電子式電機保護器，酸菜魚。熱繼電器利用雙金屬片熱效應(yīng)原理，當(dāng)電流流過它時產(chǎn)生熱量，當(dāng)電流超過整定值一定倍數(shù)時啟動脫扣裝置切斷主回路達到保護目的。在保護電動機過載方面具有反時限性能和結(jié)構(gòu)簡單的特點，但其功能少，無斷相保護，電動機發(fā)生掃堂、堵轉(zhuǎn)、長期過載、頻繁啟動等故障起不到保護作用，熱繼電器的動作曲線和電動機實際保護曲線不一致，失去保護作用。且重復(fù)性能差，大電流過載或短路故障后不能再次使用，誤差較大、易受環(huán)境溫度影響誤動作，耗材多、性能指標落后等缺陷。電磁式電流繼電器具有過載、堵轉(zhuǎn)保護功能，有的還有缺相保護，過載保護具有反時限特性，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機械制造精度高，價格高且體積龐大，目前已被淘汰。電子式電機保護器通過檢測三相電流值和整定值，采用電位器旋鈕或撥碼開關(guān)操作來實現(xiàn)對電動機的保護，電路一般采用模擬式，具有反時限和定時限工作特性。
2.隨著社會的發(fā)展，人們對電動機保護的要求也越來越高，希望電機保護器的功能多樣化，性能可靠，維護簡單，體積要小。傳統(tǒng)產(chǎn)品正被一些更先進的技術(shù)產(chǎn)品所取代，智能型電機保護器能實現(xiàn)電動機智能化綜合保護，集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據(jù)自己實際使用要求和保護情況在現(xiàn)場自行對各種參數(shù)修正設(shè)定，采用液晶屏作為顯示窗口，能夠支持多種通訊協(xié)議。
三、智能電機保護器應(yīng)用及原理
本溪鋼鐵集團煉鐵廠新建360m2燒結(jié)機工程對輥破碎機、四輥破碎機、冷礦振動篩等重載設(shè)備選用SJD550系列低壓電機保護器，該保護器適用于額定電壓為AC380V的三相交流異步電動機。保護器安裝在MNS抽屜式低壓配電柜中，采用分體式結(jié)構(gòu)，將表頭嵌入開關(guān)柜抽屜面板上，方便隨時調(diào)整、設(shè)定參數(shù)和顯示、監(jiān)控，同時數(shù)字化顯示面板也增添柜體美觀性，使設(shè)備運行情況及故障狀態(tài)一目了然，方便巡視和維護。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)的量值范圍即可。分體式電機保護器，使主回路的一次電纜直接穿過電機保護器的電流互感器，即可實現(xiàn)對電動機的控制和保護。（如：圖1）
控制回路工作過程（如：圖2），合上開關(guān)QL，選擇工作位，合上安全開關(guān)SSE，SLS開關(guān)選擇手動或自動，按下現(xiàn)場啟動按鈕SF或由控制室發(fā)出啟動指令KQ閉合，接觸器線圈KM1、KM2得電，主回路接通電動機運轉(zhuǎn)，設(shè)備啟動。電機保護器進入運行狀態(tài)，此時電動機如果出現(xiàn)故障，經(jīng)（圖1）檢測回路檢測，控制回路電動機保護器保護接點（103-105或105-107）動作，使控制回路失電，接觸器線圈KM1、KM2斷電，電動機主回路失電達到保護電機的目的。并且顯示面板上的故障燈亮，發(fā)出報警信號，生產(chǎn)廠可根據(jù)實際需要通過故障輸出點（圖1：901-911）或通訊接口將故障信息上傳至主控制室計算機，電機保護器保持故障狀態(tài)，直到維護人員查明故障原因，才可手動按顯示面板上的故障復(fù)位鍵進行復(fù)位，電機保護器還可以保存故障信息，以備查詢。
四、智能電機保護器具備功能
1.啟動超時保護：從啟動到電動機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速的時間，考慮裕度一般整定為電機實際啟動時間的1.2倍。采用定時限，電機啟動過程中，超過設(shè)定的啟動時間后，三相平均電流≥1.2倍的額定電流或三相平均電流≤10%的額定電流，啟動超時保護立即動作。
2過載保護：電動機長期運行在額定電流以上，造成電動機過熱和絕緣降低從而燒壞電機。過載保護提供反時限保護曲線對電動機進行保護。
SJD550電機保護器具有12（表1）個不同的過載曲線可供選擇，用戶可根據(jù)電動機過載保護級別對K系數(shù)進行選擇。對應(yīng)關(guān)系（如圖：3）
當(dāng)三相電流平均值>1.05Ie，保護按照特性曲線延時動作，三相電流平均值≤1.05Ie時，過載保護不動作。
3.過流堵轉(zhuǎn)保護：適用于負荷過大或自身機械原因，造成電機軸被卡住的故障電流很大的保護。動作整定值范圍為100%Ie～600%Ie，設(shè)定是依據(jù)電動機制造廠提供的最大允許堵轉(zhuǎn)電流值設(shè)定。
4.斷相保護：斷相故障對電動機危害較大，如果控制器檢測到斷相發(fā)生，斷相保護延時動作。采用定時限保護，延時時間為0.02s～5s。
5.電流不平衡保護：不平衡的三相供電電壓也是導(dǎo)致電動機熱損壞的主要原因，如果三相不平衡率≥1.1倍不平衡整定值至延時時間結(jié)束，保護可靠動作，采用定時限保護。
6.短路保護：電動機相間短路和繞組匝間短路燒毀電機，當(dāng)故障電流大于設(shè)定的接觸器允許分斷電流時，將接觸器斷開。如果任一相電流≥1.05倍整定值，短路保護動作。
此外，電機保護器還具備接地保護、漏電保護、欠壓保護等功能，可根據(jù)實際生產(chǎn)需要進行設(shè)定，可擴展測量漏電電流、電壓、功率、電度等基本電參數(shù)，提供1路4-20MA模擬量輸出功能，支持手持式編程模塊接口，便于現(xiàn)場讀數(shù)和整定，通信協(xié)議可選Modbus-RTU、Profibus-DP。
五、結(jié)語
電機保護器是用電系統(tǒng)的重要器件，選用電機保護器既能使電動機充分發(fā)揮過載能力，又免于損壞，可以提高工藝控制的準確性、科學(xué)性，降低事故率，而且還能提高電氣控制系統(tǒng)的自動化水平，保證電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性?，F(xiàn)今電機保護器已朝著多元化發(fā)展，這就需要我們在選型上充分考慮電動機的保護需求，能夠及時、準確判斷故障，根據(jù)負載類型、使用環(huán)境、設(shè)備重要程度合理選擇保護功能和保護方式，力求經(jīng)濟合理。實現(xiàn)對電動機的良好保護，減少非計劃停車，降低事故損失。
參考文獻：
[1] 劉順田.淺談低壓電動機保護器[J].純堿工業(yè)，2008.
[2] 張風(fēng)平，劉輝.淺談低壓電動機保護器的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2011.