微机型电动机综合保护装置的研制.doc

微机型电动机综合保护装置的研制(转载) [ 2007-4-26 21:54:00 | By: perfectczp ] ? 　　目前我国发电厂及其他大型厂矿企业广泛使用电磁型或感应型继电器构成电动机保护装置， 由于这类保护装置主要是以电流增大作为故障判据，因此其保护的动作特性与电动机的实际运行情况差异很大，如感应型继电器构成电动机过负荷保护，其反时限特性与电动机实际的 过负荷能力相差很大，使电动机的过负荷能力得不到充分利用，再有对于断相、不平衡运行等不对称故障，常常不能及时有效地保护。针对目前电动机保护存在的这些问题，对电动机 保护的原理以及数学模型作了较深入的研究，并应用MCS-51系列单片微机研制并开发出一 种新型微机型电动机综合保护装置，该装置充分利用了微机快速计算分析能力和智能化的特 点，能准确快速反映故障，具有装置动作指示，可记录和查询装置动作类型、动作时间以及故障特征值，便于故障分析，正常运行时可对电机的运行状况进行监测。以下着重介绍微机 型电动机综合保护装置所配置的各项保护的原理以及该装置的硬件结构。 　　所研制的微机型电动机综合保护装置通过对电动机运行过程中电流及电压的测量，采用负序 算法将测量电流分解为正序分量和负序分量，进而与相应的保护整定值进行比较，可有效地对各种大中型电动机提供短路保护、堵转保护、过负荷保护、启动时间过长保护、不平衡保 护、接地保护以及低电压保护等。 　　短路保护用于对电动机内部定子绕组以及进线所发生的相间短路故障的保护，为电动机的主 保护。保护动作电流的整定值Idz.1在电动机启动过程以及启动过程结束后的运行过程中，整定计算方法不同：　　(1) 在启动过程中，为保证电动机在满载启动过程中短路保护可靠地不动作，要求Idz.1必须大于电动机满载启动时的启动电流Iqd，即： Idz.1＝KkIqd＝KkKqdIs　　(1) 式中　Kk--可靠系数，取1.2～1.4；Kqd--电动机启动电流倍数，一般取4～7；Is--电动机的额定电流归算到CT二次测的值。　　(2) 在启动过程结束后的运行过程中，Idz.1的整定可不必考虑要躲过电动机的 启动电流，可按电动机额定电流的倍数整定，即 Idz.1＝n.Is　　(2) 式中n的取值一般为4～8，这样可大大地提高电动机在启动过程结束后的运行过程中短 路保护的灵敏度。　　短路保护反映A、C相电流的最大值IA、C，当满足IA、C≥I dz.1时，短路保护无时限地动作于出口跳闸。 　　电动机因机械原因、负荷过大等转子被卡死或低速运转会造成过热而危及电机，必须予以切 除。所研制的微机型保护装置能可靠地区分电动机的正常运行和堵转，当运行过程中，电动机的A、C相电流超过堵转电流整定值Idz.dz并达到整定时限tdz.dz 时，本保护动作于出口跳闸。堵转保护在电动机的启动过程中闭锁，启动结束后自动投入。在一定意义上，堵转保护可作为电动机运行过程中短路保护的后备保护，堵转电流定值 可按电动机额定电流的倍数整定，即： Idz.dz＝n.Is　　(3) 式中n一般在2～4范围内取值 。 　　过负荷保护反映电动机的过负荷程度，电动机长时间过负荷运行势必要引起其定子部分过热 ，过热是引起电机绝缘老化、电机烧毁以及发生严重短路故障的重要原因。电动机的过负荷与输电线路或其它设备的过负荷不同，因为电动机过负荷将导致电动机过热，但其低倍过负 荷又允许一定时限，所以电动机的过负荷特性一定是良好的反时限特性。另外，电动机的过负荷保护还应具有模拟和记忆电动机热积累功能。以往的电动机保护在电动机多次重复短时 间过负荷，而其每次过负荷时间均小于容许时间时，保护不动作，但由于电动机自身热积累的结果可能使电动机烧毁。所以，新型电动机保护应具有模拟和记忆电动机热积累的功能。 考虑到电动机过负荷消除后，电动机中积累的热量要逐渐散发掉的实际情况，新型电动机保护在具有模拟热积累功能的基础上，还应具有根据电动机的散热条件，正确模拟电动机热 发散的功能。　　在设计过负荷保护发热模型时，应充分考虑负序电流的热效应。因为负序电流产生的旋转磁 场相对于转子转速为(2－S).n0，其中：S为转差率，n0为同步转速。由于电动机在额定转速时，S≈0，所以，(2－S)n0≈2n0，即转子 感生电流的频率近似为100 Hz，转子电阻表现为交流电阻R2。而正序电流的旋转磁场相对于转子转速为S，所以额定转速时，S≈0，即感生电流频率很低，转子电阻表 现为直流电阻R1。对于鼠笼式异步电动机，转子对负序电流和正序电流表现的电阻之比KR＝R2／R1＝1.25～6，转子发热损耗与其电阻成正比，所以数值相同的负序 电流产生的损耗近于正序电流损耗的KR倍。　　对于定子绕组，由于正序电阻与负序电阻相同，故数值相同的正序电流和负序