低压电动机继电保护定值整定分析

戴靳峰

大唐湘潭发电有限责任公司，湖南省 湘潭市 411100

摘要：在生产工艺流程中，只有保证电气控制系统的安全，才能使工艺顺利进行，为此，需要在满足生产工艺的前提下，必须考虑在电气控制系统的设计和运行中可能发生的各种非正常工作情况和系统故障，在电气控制系统中，安装各种保护装置、设计各种保护环节是所有电气控制系统中不能缺失的组成成分，它们对电气系统的安全保护分管监工，各尽其责，时刻保护着电气系统的安全运作，但系统中各种保护装置数目较多，安装繁琐，因此，需要寻找一种可以代替多种保护装置的保护器显得尤为重要。

关键词：低压电动机；机电保护；定值整定

1 引言

低压电动机广泛应用于诸多工业领域的380V系统中，生产效率和产品质量以及安全生产都与电动机的稳定运行息息相关。随着工业水平的提高，电动机的安全可靠性也亟待提高。目前，我国低压电动机主要靠电磁继电器保护，其功能也只是过流保护和热过载保护。但是却存在保护功能有局限性、保护的调试、监测较为困难、保护不够智能化、自动化水平差等问题，不能满足企业管理和运行的需要。

2 低压电动机常见故障类型

现在微机型保护装置的技术和生产工艺日趋成熟，越来越广泛地应用于低压电动机的保护中，大大提高了电动机运行的安全性和稳定性，但是仍然有不少电动机因保护方案配置的不合理导致无法准确及时地切除故障而烧损，严重影响了正常的生产工作。现在电力系统足够稳定，电压控制日益精确，因电压偏差导致的电动机故障很少，文中只讨论各种电流型保护。低压电动机常见的故障类型有相间或三相短路、接地故障、缺相、三相不平衡、电机堵转、阻塞、过载运行等，应尽可能地保证每种故障和不正常的运行方式都有相应的保护启动来报警或者直接跳闸切除电动机。

3 保护功能和原理

3.1 阻塞保护

此保护在电动机起动过程中自动退出，运行时投入，因此其时间定值与电流定值不必考虑起动时间与起动电流。一般低压电动机的堵转电流为6～7倍额定电流，阻塞保护的电流定值不应超过额定堵转电流的75%，时间定值不超过堵转允许时间的80%，如果电动机数据手册未给出上述数据，则阻塞保护的电流定值推荐为3.5Ie，时间定值推荐为4s。

3.2 启动时间过长保护

电动机启动时会产生很大的启动电流，如果持续时间过长，将会使得电动机发热或烧毁，所以启动时间过长保护是必须配置的，这个装置可以根据启动曲线判断启动过程状态，从而起到保护电机的作用。

3.3 低电压再起动

我国的电网电压质量不够好，系统运行过程中经常出现短时间的电压低谷，有可能会使电源接触器跳开，从而导致电动机在短时间中丢失电源。这时，电动机转动还没有完全停止，在电压恢复后，电动机需要重新启动才能进入正常状态。电动机处于常态时，接触器处于闭合状态，若系统电压低于设定值Ud1，则解除器断开，发生电压陷落。如果设定时间内发现系统电压高于设定值Ud2，就可以认为系统的电压恢复了常态。

3.4 缺相保护

低压电动机启动时缺相，启动转矩很小，转子无法转动，电流会达到10倍额定电流以上;而运行中缺相绝大部分是因为电源线一相断线引起的，此时定子绕组的旋转磁场不平衡，电流中的负序分量在转子上感应出倍频电流导致转子发热严重甚至烧毁，必须将故障及时切除。带有某一恒定负载的电机运行中突然缺相时，转速会稍微下降，输出功率随之略微下降(可以忽略不计)，电动机某一相定子绕组电流会增大，此时电机往往工作于过负载状态。由于电动机一般都在50%～60%额定负载的工况下运行，所以缺相故障发生后电流也不会很大。以应用广泛的鼠笼型异步电动机为例，绕组一般为Δ型接线，假设三相正常运行时保护装置检测的三相电流幅值均为I，则电机内三相定子绕组电流为 ，电源一相断线后负载不变，定子绕组内一相电流为 ，此相绕组往往处于过载状态，另外两相定子绕组电流为 ，此时保护装置的电流互感器检测到的故障相电流为零，另外两相电流为 ，因此可以用不平衡保护兼做运行中的断相保护，动作时间同样取3s～5s。

3.5 热过载保护

针对不同的过热载现象，采取不同的保护措施，具体方法如下：(1)电机启动时间过长的保护：在规定的时间内假如电机没有启动，又或是在允许启动时间内电机没有从启动状态转换为正常的运行状态，电机很容易因启动时间过长而发生烧毁，因此，需要对启动时间过长的电机进行及时保护。(2)电机发生堵转时的保护：如果发现电流超过电机正常运作的额定电流数倍时，除了考虑过电流故障外，还需要判断是否是由于电机发生了堵转故障，而长时间的运行堵转也会致使电机烧毁。故此，一旦在运行过程中，电机发生堵转故障时，就应立即启动电机保护功能对电机进行及时保护。(3)电机三相电流不平衡的保护：如果电机电流出现不平衡现象时，首先可以考虑是否是电机内部线圈发生了相间短路故障。由于三相电流不平衡对低压电动机本身造成的危害并不大，但是，如果不采取措施就会导致不平衡电流所引起的发热区域逐渐扩大，致使更严重的电机故障发生。所以，必须重视低压电动机三相电流不平衡所带来的潜在安全隐患，及时查出，并进行正规处理，进一步杜绝事故的发生。所谓三相电流不平衡保护就是针对电机三相电流检测出的不平衡度来判断是否发生不平衡现象而启动的功能。

3.6 短路保护

如果电器或线路绝缘受到损坏、负载短路、接线错误时，就会产生短路现象。而短路保护是随之应运而生的一种保护措施。一旦发生短路情况，就会产生瞬时高于电动机额定电流十几倍至几十倍不等的故障电流。在这种电流过于强大的情况下，会造成配电线路或电气设备发生损坏，严重的还可引起火灾，酿成巨大的生命财产损失。因此，对短路加以保护显得尤为重要。由于短路过程可以产生强大的瞬时电流，这就要求保护装置必须具备在很短时间内迅速切断电源的能力。目前，电路短路常用的保护方法两种，即低压电路器保护和熔印电路器。不同电动机所处环境不同，造成的短路原因也不一样，因此要针对电动机短路的具体原因进行分析，并结合实际环境采取不同的保护措施。如果电动机经常在潮湿的环境下工作时，就会发生绕组过热现象，由于定子绕组相间的绝缘环节薄弱，就会发生电击穿，从而严重损坏机器。特别是在污水处理过程中使用的电动机，由于长期置于潮湿环境，加上定子绕组间的绝热保护层随着工作时间的延长而不完全牢固，因此很容易发生电击穿故障。特别是电动机槽中的上、下两相绕组，由于层间的绕组相对薄弱更加容易造成电击穿现象的发生。相间短路故障表现为定子电流不平衡、电动机声音异常、熔断器或保护电器动作烧断，严重的还会引发绕组烧断。

4 结束语

BDM-100型低压电机保护装置，在实际应用中不仅具有全面的保护功能，满足各种现场需求，可应用于防爆电机；更具优良的运行性能，在软硬件和结构方面都有别出心裁的工艺，能够保证优异的运行性能；而且各方面成本低廉，非常符合低压电动机保护的要求。

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