电机智能保护器在钢铁厂应用

　　电动机是现今工业生产中应用最广范、最重要的设备，只有电动机的正常运转才可保证生产设备连续顺行。电动机所带负载种类繁多，如何保证正常运转至关重要。

　　一、电动机的故障形式及保护原理

　　电动机由于种种原因，其故障形式可分为机械和电气两方面：

　　1.机械方面有扫堂、振动、轴承过热等。

　　2.电气方面主要有长时间过负荷运转，绕组绝缘老化损坏，绕组匝间短路及对地短路;电网质量差，电压波动大;电动机断相运行;电机堵转;大型电机冷却系统故障等。

　　电动机发生对称故障及不对称故障时，电动机三相电流都会发生变化，超过电动机的额定电流，因此可根据这一特性来对电机进行保护。电机过载、断相、欠压都会造成绕组电流超过额定值，电源欠压运行电流上升比例将等于电压下降的比例。针对以上情况，电动机保护器可通过对三相运行电流进行检测，根据电流不同性质来确定不同保护方式，从而对电机加以断电保护。

　　二、电动机保护器的类型及应用

1.目前我国采用的电动机保护主要有热继电器、电磁式电流继电器、电子式电动机保护器。热继电器利用双金属片热效应原理，当电流流过它时产生热量，当电流超过整定值一定倍数时启动脱扣装置切断主回路达到保护目的。在保护电动机过载方面具有反时限性能和结构简单的特点，但其功能少，无断相保护，电动机发生扫堂、堵转、长期过载、频繁启动等故障起不到保护作用，热继电器的动作曲线和电动机实际保护曲线不一致，失去保护作用。

且重复性能差，大电流过载或短路故障后不能再次使用，误差较大、易受环境温度影响误动作，耗材多、性能指标落后等缺陷。电磁式电流继电器具有过载、堵转保护功能，有的还有缺相保护，过载保护具有反时限特性，但其结构复杂，机械制造精度高，价格高且体积庞大，目前已被淘汰。电子式电动机保护器通过检测三相电流值和整定值，采用电位器旋钮或拨码开关操作来实现对电动机的保护，电路一般采用模拟式，具有反时限和定时限工作特性。

　　2.随着社会的发展，人们对电动机保护的要求也越来越高，希望电动机保护器的功能多样化，性能可靠，维护简单，体积要小。传统产品正被一些更先进的技术产品所取代，智能型电动机保护器能实现电动机智能化综合保护，集保护、测量、通讯、显示为一体。整定电流采用数字设定，通过操作面板按钮来操作，用户可以根据自己实际使用要求和保护情况在现场自行对各种参数修正设定，采用液晶屏作为显示窗口，能够支持多种通讯协议。

　　三、智能电动机保护器应用及原理

本溪钢铁集团炼铁厂新建360m2烧结机工程对辊破碎机、四辊破碎机、冷矿振动筛等重载设备选用PMAC802系列低压电机保护器，该保护器适用于额定电压为AC380V的三相交流异步电动机。保护器安装在MNS抽屉式低压配电柜中，采用分体式结构，将表头嵌入开关柜抽屉面板上，方便随时调整、设定参数和显示、监控，同时数字化显示面板也增添柜体美观性，使设备运行情况及故障状态一目了然，方便巡视和维护。

使用时按照电机控制回路工作电压及负载的额定电流选用相应的量值范围即可。分体式电动机保护器，使主回路的一次电缆直接穿过电动机保护器的电流互感器，即可实现对电动机的控制和保护。(如：图1)

控制回路工作过程(如：图2)，合上开关QL，选择工作位，合上安全开关SSE，SLS开关选择手动或自动，按下现场启动按钮SF或由控制室发出启动指令KQ闭合，接触器线圈KM1、KM2得电，主回路接通电动机运转，设备启动。

电动机保护器进入运行状态，此时电动机如果出现故障，经(图1)检测回路检测，控制回路电动机保护器保护接点(103-105或105-107)动作，使控制回路失电，接触器线圈KM1、KM2断电，电动机主回路失电达到保护电机的目的。并且显示面板上的故障灯亮，发出报警信号，生产厂可根据实际需要通过故障输出点(图1：901-911)或通讯接口将故障信息上传至主控制室计算机，电动机保护器保持故障状态，直到维护人员查明故障原因，才可手动按显示面板上的故障复位键进行复位，电动机保护器还可以保存故障信息，以备查询。

　　四、智能电动机保护器具备功能

　　1.启动超时保护：从启动到电动机转速达到额定转速的时间，考虑裕度一般整定为电机实际启动时间的1.2倍。采用定时限，电机启动过程中，超过设定的启动时间后，三相平均电流≥1.2倍的额定电流或三相平均电流≤10%的额定电流，启动超时保护立即动作。

　　2过载保护：电动机长期运行在额定电流以上，造成电动机过热和绝缘降低从而烧坏电机。过载保护提供反时限保护曲线对电动机进行保护。

　　PMAC802具有12(表1)个不同的过载曲线可供选择，用户可根据电动机过载保护级别对K系数进行选择。对应关系(如图：3)

　　当三相电流平均值>1.05Ie，保护按照特性曲线延时动作，三相电流平均值≤1.05Ie时，过载保护不动作。

　　3.过流堵转保护：适用于负荷过大或自身机械原因，造成电机轴被卡住的故障电流很大的保护。动作整定值范围为100%Ie～600%Ie，设定是依据电动机制造厂提供的最大允许堵转电流值设定。

　　4.断相保护：断相故障对电动机危害较大，如果控制器检测到断相发生，断相保护延时动作。采用定时限保护，延时时间为0.02s～5s。

　　5.电流不平衡保护：不平衡的三相供电电压也是导致电动机热损坏的主要原因，如果三相不平衡率≥1.1倍不平衡整定值至延时时间结束，保护可靠动作，采用定时限保护。

　　6.短路保护：电动机相间短路和绕组匝间短路烧毁电机，当故障电流大于设定的接触器允许分断电流时，将接触器断开。如果任一相电流≥1.05倍整定值，短路保护动作。

　　此外，电机保护器还具备接地保护、漏电保护、欠压保护等功能，可根据实际生产需要进行设定，可扩展测量漏电电流、电压、功率、电度等基本电参数，提供1路4-20MA模拟量输出功能，支持手持式编程模块接口，便于现场读数和整定，通信协议可选Modbus-RTU、Profibus-DP。

　　五、结语

　　电动机保护器是用电系统的重要器件，选用电机保护器既能使电动机充分发挥过载能力，又免于损坏，可以提高工艺控制的准确性、科学性，降低事故率，而且还能提高电气控制系统的自动化水平，保证电力拖动系统的可靠性和生产的连续性。现今电动机保护器已朝着多元化发展，这就需要我们在选型上充分考虑电动机的保护需求，能够及时、准确判断故障，根据负载类型、使用环境、设备重要程度合理选择保护功能和保护方式，力求经济合理。实现对电动机的良好保护，减少非计划停车，降低事故损失。

　　作者：孙浚 来源：中国科技博览 2016年4期