安科瑞 鮑靜君

　　摘 要：將從智能電機(jī)綜合保護(hù)器功能及保護(hù)原理入手，結(jié)合應(yīng)用案例及相關(guān)判據(jù)，對(duì)智能電機(jī)綜合保護(hù)器的具體應(yīng)用展開分析。通過分析、研究，為提高選煤廠電機(jī)的復(fù)雜工況環(huán)境下的使用安全提供更多的借鑒。

　　關(guān)鍵詞：選煤廠 電機(jī) 保護(hù)器 安全

　　0 引言

　　由于輸配電電網(wǎng)質(zhì)量、電機(jī)結(jié)構(gòu)及選煤廠的工作環(huán)境多種因素的共同影響，電機(jī)在使用過程中可能會(huì)出現(xiàn)過電壓波動(dòng)、電流不穩(wěn)定、電機(jī)欠載及過流等故障，使得電機(jī)停止工作甚至燒毀。因此，設(shè)計(jì)并應(yīng)用電機(jī)綜合保護(hù)器是非常有必要的。

　　1 智能電機(jī)綜合保護(hù)器功能分析

　　智能電機(jī)綜合保護(hù)器要實(shí)現(xiàn)其功能，首先需要對(duì)電機(jī)運(yùn)行過程中的各種運(yùn)行信息進(jìn)行采集、處理分析以及控制。智能電機(jī)綜合保護(hù)器通過電機(jī)的故障報(bào)警，來保證電機(jī)在選煤廠的生產(chǎn)過程的安全可靠。智能電機(jī)綜合保護(hù)器在電機(jī)可能出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過其控制功能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的緊急停機(jī)并且能夠通知設(shè)備管理人員進(jìn)行快速的故障診斷，避免了故障長(zhǎng)時(shí)間對(duì)電機(jī)的影響，長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)選煤廠正常生產(chǎn)造成影響，可能保障電機(jī)安全可靠的運(yùn)行，保障洗選煤設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　如何進(jìn)行量化實(shí)現(xiàn)智能電機(jī)綜合保護(hù)器的功能，需要在智能電機(jī)綜合保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)參數(shù)的設(shè)定。當(dāng)采集到的電機(jī)運(yùn)行參數(shù)達(dá)到智能電機(jī)綜合保護(hù)器設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，智能電機(jī)綜合保護(hù)器僅進(jìn)行報(bào)警，并不會(huì)觸發(fā)電機(jī)停機(jī)功能；但當(dāng)采集到的電機(jī)運(yùn)行參數(shù)越限值達(dá)到智能電機(jī)綜合保護(hù)器設(shè)定的故障值時(shí)，智能電機(jī)綜合保護(hù)器就切斷電源，緊急停止電機(jī)的運(yùn)行。

　　2 智能電機(jī)綜合保護(hù)器保護(hù)原理分析

　　通過對(duì)電機(jī)保護(hù)原理的研究，能夠在提高智能電機(jī)保護(hù)器性能，在通過對(duì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理和電機(jī)運(yùn)行的特點(diǎn)進(jìn)行分析，我們認(rèn)為采用“稱分量法”能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)中重要的三相電流進(jìn)行定性定量的分析，能夠?yàn)殡姍C(jī)故障的診斷提供更為準(zhǔn)確的決策信息。

　　根據(jù)“稱分量法”的相關(guān)應(yīng)用理論，可以將三個(gè)不對(duì)稱的向量劃分為三組相互對(duì)稱的向量，并且這三組向量是可確定的。三組向量依次為：正序分量，負(fù)序分量和零序分量。每組向量的分量都是獨(dú)立存在，在不同分量的作用下，電機(jī)能夠準(zhǔn)確的對(duì)內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行定量表現(xiàn)。稱分量法的對(duì)稱分量公式為：

　　式中：IA1 ，IA2 ，IA0 代表了 A 相電流的三個(gè)相序的電流值；a 為算子。

　　根據(jù)上面公式的表述，在三相電流相加不為零時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)電流的分量，定義為不同的相序。若電機(jī)是三角形接法進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，三相電流總和則為零，就不會(huì)出現(xiàn)零分量的電流相序。

　　根據(jù)以上的電機(jī)電流相序的分析，當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)對(duì)稱故障以及不對(duì)稱故障時(shí)，電機(jī)每個(gè)相序的電流都會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。那么根據(jù)電機(jī)電流的變化就可以對(duì)電機(jī)故障進(jìn)行預(yù)先的判斷，然后進(jìn)行故障的具體分析。

　　3 智能電機(jī)綜合保護(hù)器應(yīng)用案例

　　智能電機(jī)綜合保護(hù)器在選煤廠電機(jī)設(shè)備的應(yīng)用中，智能電機(jī)綜合保護(hù)器的基本工作過程為：合上開關(guān) QF，按下控制按鈕，線圈接通，使得智能電機(jī)綜合保護(hù)器的接觸器觸電工作。在電機(jī)的主回路接通后，智能電機(jī)綜合保護(hù)器正常運(yùn)行，這時(shí)候電機(jī)正常啟動(dòng)。假如電機(jī)出現(xiàn)故障，智能電機(jī)綜合保護(hù)器的保護(hù)接點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)作，會(huì)使電機(jī)輸出電能的線圈失電，斷開接觸點(diǎn)，智能電機(jī)綜合保護(hù)器顯示報(bào)警信號(hào)。智能電機(jī)綜合保護(hù)器自帶記憶功能，能夠保持電機(jī)故障狀態(tài)的鎖定，顯示故障的信息內(nèi)容，為設(shè)備管理人員提供故障排查信息。按下智能電機(jī)綜合保護(hù)器的復(fù)位鍵，電機(jī)內(nèi)的出口繼電器才可復(fù)位，使得電機(jī)恢復(fù)到生產(chǎn)運(yùn)行的準(zhǔn)備狀態(tài)。

　　3.1 短路故障特征分析及保護(hù)判據(jù)

　　電機(jī)出現(xiàn)短路故障是非常危險(xiǎn)的，在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)造成電機(jī)燒毀甚至更加危險(xiǎn)的情況。電機(jī)的短路故障主要出現(xiàn)在電機(jī)的定子繞組內(nèi)短路或者是定子的繞組匝間的短路。

　　定子的繞組匝間短路是危險(xiǎn)的一種電機(jī)故障形式，這種故障能夠在短時(shí)間內(nèi)使得繞組溫度急速升高，使得電機(jī)燒毀，迫使電機(jī)的供電網(wǎng)出現(xiàn)短時(shí)間的電壓波動(dòng)，會(huì)對(duì)周圍用電設(shè)備造成不良影響。

　　電機(jī)的定子繞組內(nèi)短路是電機(jī)常見的一種短路形式，該短路在繞組短路的初期會(huì)導(dǎo)致三相繞組的相序不對(duì)稱，使出現(xiàn)故障電機(jī)的相電流不斷變大，在短路電流變大到一定程度時(shí)，造成電機(jī)每個(gè)相序都出現(xiàn)短路，會(huì)使電機(jī)燒毀。

　　電機(jī)相間短路故障會(huì)導(dǎo)致故障相在短時(shí)間內(nèi)過載出現(xiàn)大電流，這種危害是短時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)的，需要能夠發(fā)生短路時(shí)就會(huì)出現(xiàn)電機(jī)輸入端的切斷。智能電機(jī)綜合保護(hù)器的短路保護(hù)值在設(shè)定時(shí)需要稍微的大于電機(jī)啟動(dòng)電流，電機(jī)啟動(dòng)電流一般為電機(jī)的額定電流的 7 倍左右。設(shè) I max為檢測(cè)到的電機(jī)三相電流 Ia ，Ib ，Ic 的Max，即 Imax =max（Ia ，Ib ，Ic ）。

　　短路保護(hù)的原則是，當(dāng)在很短的時(shí)限內(nèi)檢測(cè)到Imax>IZD=kIe 時(shí)，需要進(jìn)行電機(jī)的速斷保護(hù)。

　　3.2 停轉(zhuǎn)故障特征分析及保護(hù)判據(jù)

　　電機(jī)由于結(jié)構(gòu)或者負(fù)載原因會(huì)使得轉(zhuǎn)子卡住，使得電機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)情況，使得電機(jī)短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)過熱而燒壞。堵轉(zhuǎn)電流可達(dá)電機(jī)額定電流的 5 倍左右，故障電流能夠在短時(shí)間內(nèi)使得電機(jī)燒損。因此，在檢測(cè)到電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)故障時(shí)，智能電機(jī)綜合保護(hù)器應(yīng)及時(shí)動(dòng)作，保證電機(jī)不因堵轉(zhuǎn)而燒壞 。

　　由于電機(jī)起動(dòng)電流在瞬時(shí)也能達(dá)到電機(jī)額定輸入電流的 5 倍以上，因此，無法單一地通過對(duì)電流的監(jiān)測(cè)，判斷是否出現(xiàn)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)情況，一般采用躲過電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的方法來實(shí)現(xiàn)。從而可躲過電機(jī)的起動(dòng)電流，以免延誤動(dòng)作，使電機(jī)無法正常啟動(dòng)。

　　3.3 過載保護(hù)實(shí)施案例

　　電機(jī)過載是電機(jī)在正常運(yùn)行中，由于電機(jī)的負(fù)荷過大導(dǎo)致電機(jī)過熱現(xiàn)象。其特點(diǎn)為電機(jī)的工作電流超過電機(jī)的額定電流，電機(jī)的溫升高于電機(jī)絕緣繞組的額定值，電機(jī)長(zhǎng)期處于過載運(yùn)行能夠?qū)е码姍C(jī)的繞組過熱，使得電機(jī)出現(xiàn)燒毀的情況，造成選煤廠設(shè)備的不可逆損壞。

　　對(duì)于電機(jī)的過載保護(hù)，在研究過程中取有限個(gè)有代表性的特征點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，即對(duì)電機(jī)過載區(qū)間劃分為若干個(gè)子過載區(qū)間，對(duì)于每一個(gè)子過載區(qū)間采用定時(shí)限的保護(hù)方法來實(shí)現(xiàn)。

　　4安科瑞智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹

　　4.1產(chǎn)品介紹

　　智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器(以下簡(jiǎn)稱保護(hù)器)，采用單片機(jī)技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)。保護(hù)器能對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)、阻塞、外部故障等多種情況進(jìn)行保護(hù)，并設(shè)有SOE故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員查找故障原因。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、以及民用建筑等領(lǐng)域。本保護(hù)器具有RS485遠(yuǎn)程通訊接口，DC4-20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　4.2技術(shù)參數(shù)

　　4.2.1數(shù)字式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

4.2.2模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

4.3 產(chǎn)品選型

　　說明：“√”表示具備，“■”表示可選。

　　5.結(jié)束語

　　將智能電機(jī)綜合保護(hù)器運(yùn)用在選煤廠電機(jī)上，能夠?qū)崿F(xiàn)智能電機(jī)綜合保護(hù)器的多種保護(hù)功能。在進(jìn)一步的研究中，還需對(duì)智能電機(jī)綜合保護(hù)器進(jìn)行更為復(fù)雜工況環(huán)境下的應(yīng)用試驗(yàn)驗(yàn)證，為提高選煤廠電機(jī)的復(fù)雜工況環(huán)境下的使用安全提供更多借鑒。