淺談電動機智能保護器的工程應(yīng)用
1 引言
現(xiàn)代工業(yè)中，電動機作為一種拖動機械，成為所有動力機械基礎(chǔ)，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和工藝控制不斷完善，尤其是自動化生產(chǎn)要求，迫切需要開發(fā)和完善電動機控制和保護設(shè)備，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程和大型機械遙控、遙測、遙調(diào)、故障診斷以及集中控制等功能。
同時，石油化工行業(yè)特點本身就是大通量、滿負(fù)荷連續(xù)運轉(zhuǎn)，對電機設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性要求極高，一旦發(fā)生事故，必須馬上查找故障原因并及時消除，以保證及時恢復(fù)生產(chǎn)。錦化化工集團過去一直采用熱繼電器作為電動機過載保護和控制元件，但元件質(zhì)量和工藝限制，已無法滿足日益發(fā)展工藝自動化要求。為此，我們多年嘗試和反復(fù)實踐，最終選擇了一種新型電動機智能保護器（簡稱為電機保護器），作為電動機保護元件，并取了一定使用經(jīng)驗。特別是我們錦化新建8萬噸離子膜燒堿改造工程、12萬噸離子膜燒堿工程、8萬噸聚氯乙烯工程、8萬噸環(huán)氧丙烷和5萬噸粒堿等國家重點工程建設(shè)過程中，低壓配電系統(tǒng)使用了1600多臺電機保護器，有效保障了電機安全運行、徹底取代了熱繼電器，利用先進(jìn)通訊技術(shù)，實現(xiàn)了部分電機控制自動化，并取了顯著經(jīng)濟效益，，下面就電動機保護器工程應(yīng)用作以簡單介紹。
2 基本工作原理：
電機保護器是最近十多年才發(fā)展起來一種新型電子式多功能電動機綜合保護裝置。它集過（輕）載保護、缺相、過（欠）壓、堵轉(zhuǎn)、漏電、接及三相不平衡保護等低壓保護于一身，具有設(shè)定精度高、節(jié)電、動作靈敏、工作可靠等優(yōu)點，是傳統(tǒng)熱繼電器理想替代產(chǎn)品。它通常是由電流傳感器、比較電路、單片機、或出口繼電器等幾個部分組成。其基本原理及工作過程如圖1所示：
傳感器將電動機電流變化線性反映至保護器采樣端口，整流、濾波等環(huán)節(jié)后，轉(zhuǎn)換成與電動機電流成正比直流電壓信號、送到相應(yīng)部分與給定保護參數(shù)進(jìn)行比較處理，再經(jīng)單片機回路處理，推動功率回路，使繼電器動作。當(dāng)電機驅(qū)動部分過載導(dǎo)致電流增大時，從電流傳感器取電壓信號將增大、此電壓值大于保護器整定值時，過載回路工作，RC延時電路一定（可調(diào)）延時，驅(qū)動出口繼電器動作，使接觸器切斷主回路。欠壓及缺相保護等功能部分，工作原理基本相同。
3 系統(tǒng)功能
（1）保護功能。
電機保護器可實現(xiàn)對電機綜合保護，其具體功能有接保護、斷相保護、短路保護、
過（輕）負(fù)荷保護、不平衡過負(fù)荷保護、堵轉(zhuǎn)保護、低電壓和過電壓保護。當(dāng)電機正常工作時，保護器面板上液晶顯示屏，實時顯示電機工作電流和電壓。具有通訊功能電機保護器微處理器空閑時定時將采集信號CAN總線傳至后臺微機。當(dāng)故障發(fā)生時，保護器迅速動作，現(xiàn)場保存故障類型、時間以及電機運行參數(shù)，隨后CANBUS網(wǎng)絡(luò)向后臺監(jiān)控機報告。
（2）線監(jiān)測功能。
控制室操作人員可后臺微機上，完成所有保護器各種保護整定數(shù)據(jù)調(diào)閱、修改和整定。同時，線監(jiān)測電機運行負(fù)載和供電電源質(zhì)量，為及早發(fā)現(xiàn)過載和接故障等，創(chuàng)造了條件。此外，后臺微機強大信息管理功能，可有效記錄各臺電機型號、運行方式、和歷史維護記錄，為保證工藝系統(tǒng)安全生產(chǎn)、減少事故停車，提供了可靠依據(jù)。
4 選用原則
（1）電機保護器按結(jié)構(gòu)形式來劃分，一般分為一體式和分體式兩種。
前者是獨立整體，故適合于固定柜安裝，如老式開關(guān)柜或GGD柜改造，可將保護器直接固定安裝面板上，饋出電纜穿芯即可。后者互感器部分與顯示部分分為兩體，可一定范圍內(nèi)任意安置，故非常適合于新型抽屜式開關(guān)柜安裝。
我們工程實踐中普遍采用了新型多米諾式或GCK系列低壓抽屜式開關(guān)柜，創(chuàng)造性將顯示表頭嵌入式安裝開關(guān)抽屜活動面板內(nèi)，這樣既簡化了柜內(nèi)接線、又方便了系統(tǒng)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了柜面統(tǒng)一性和美觀性；使配電室內(nèi)設(shè)備運行情況及故障狀態(tài)一目了然，極大方便了系統(tǒng)巡視和檢修維護。
（2）電機保護器按額定工作電壓及電流范圍來劃分，可分為AC380V、AC220V兩種；對應(yīng)量程為2-6A、6-20A、20-60A、60-100A、100-200A等若干等級，使用時電機控制回路工作電壓及負(fù)載額定電流選用相應(yīng)量程范圍即可。
工程應(yīng)用中，化工裝置大型電機較多，為方便互換及減少備件種類，110KW及以上電機，我們采用主回路裝設(shè)（口/5）電流互感器方式，將一次電流變?yōu)樾∮?A二次電流，再接入量程為6A電機保護器，使大型設(shè)備也到了有效控制和保護。
（3）具備RS-485通訊接口電機保護器配置時，可工藝以及DCS系統(tǒng)連鎖實際需要合理安排。
5萬噸粒堿工程設(shè)計上，裝置自動化控制要求較高，我們提出了對電機保護器通訊要求，為電氣操作及工藝控制人員微機系統(tǒng)線瀏覽生產(chǎn)負(fù)荷和包裝機工作情況，及時調(diào)整生產(chǎn)進(jìn)度、預(yù)防突發(fā)事故，做出了重大貢獻(xiàn)。
5 部分工程應(yīng)用實例
我公司選用多是浙江蒼南開民電器有限公司出品JDB系列電機保護器。該產(chǎn)除具備一般保護器功能外，還具有延時自起動等功能。故以該系列產(chǎn)品為例,介紹一下電機保護器我公司工程應(yīng)用情況。
JDB92一體式電機保護器160KW氯氣鼓風(fēng)機配電回路改造中應(yīng)用
如圖2所示，1、2端子為保護器故障自保持電源，3、4端子為保護接點，5為工作電源端子。電機電流較大，故300/5CT轉(zhuǎn)換，將二次電流保護器穿芯來實現(xiàn)。若保護器動作，則故障報警或跳開主接觸器KM，同時電機保護器自保持并顯示故障狀態(tài)，直至操作人員現(xiàn)場按停車按鈕SB1復(fù)歸為止。該型產(chǎn)品不具備微機通訊功能。
圖2
可通訊JDB-2K分體式電機保護器粒堿裝置30KW堿泵抽屜式配電回路中應(yīng)用
如圖3所示，互感器部分與本體之間RS232通訊線相連，本體1、2端子為保護器工作電源，3、4端子為保護接點，7、8端子為零序CT接點，15、16端子為485通訊接口，兩芯屏蔽雙絞線匯總到電氣控制室后臺計算機專用通訊接口卡，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。若保護器動作，則故障報警或跳開主接觸器KM，同時電機保護器自保持并顯示故障狀態(tài)，直到運行人員查明故障后，后臺計算機或電機保護器面板上按復(fù)位鍵后，機內(nèi)出口繼電器才可以復(fù)位，為再次開車做好準(zhǔn)備。這一點與JDB92有所不
