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2 保护功能及原理
2.1 电动机起动
当控制字 KG2.15=0 时,电动机起动判别投入,当电动机满足起动条件时,过流Ⅰ段保护的定值采用
过流Ⅰ段电流高值,比率差动保护可通过控制字选择是否选用“整定值加倍”及“增加 50ms 延时”的功能,当
控制字 KG2.15=1 时,电动机起动判别退出,过流Ⅰ段保护的定值采用过流Ⅰ段电流低值,比率差动保护
不再具有躲避电动机起动时不平衡电流的附加功能。
当电动机起动方式为直接起动时,应将控制字 KG2.14 退出,当电动机起动方式为降压起动等其他起
动方式时,应将控制字 KG2.14 投入。
电动机运行过程中如需要进行自起动判别的,应将控制字 KG2.4 投入,不需要进行自起动判别的,应
将控制字 KG2.4 退出。
当控制字 KG2.14=0 时,装置判别的电动机起动时间为 Min(Tstart,Tstart0)。其中,Tstart 为本次实际
起动时间,指的是最大相电流从零突变到 10%In 时刻(T0)开始计时,直到电流过峰值后下降到 120%In
(In 为电动机额定电流,以下同)时刻为止,这一过程所经历的时间; Tstart0 为“电动机起动时间定值”,
表示电动机转速从零到达到额定转速的时间,可整定为电动机最长起动时间的 1.2 倍。
当控制字 KG2.14=1 时,装置判别的电动机起动时间固定为 Tstart0,计时起点为 T0时刻。
装置将面板上最后一个软压板灯(绿色 LED 灯)定义为电动机起动时间指示灯,在电动机起动过程中长
亮,从而直观指示出电动机的起动过程。
电动机起动时间过长将导致转子发热,危害电动机的正常运行。起动时间长保护功能可通过软压板投
入或者退出。本保护只在电动机起动时投入。起动过程中,任一相电流大于整定电流达到整定时间,长起
动保护动作于出口,动作指示灯为面板上最后一个信号灯(红色 LED 灯)。电动机起动过程结束后,保护
自动退出。
2.2 过热保护
综合考虑了电动机正序、负序电流所产生的热效应,为电动机各种过负荷引起的过热提供保护,也作
为电动机短路、起动时间过长、堵转等的后备。
用等效电流 Ieq来模拟电动机的发热效应,即:
其中 Ieq为等效电流;I1为正序电流;I2为负序电流;
K1为正序电流发热系数,在电动机起动过程中 K1=0.5,起动完毕恢复 K1=1;
K2为负序电流发热系数,K2=3~10,可取 K2=6。
根据电动机的发热模型,电动机的过热保护动作时间 t 和等效电流 Ieq 之间的特性曲线由下列公式给
出:
其中 Ip:热过载之前的负荷电流,若热过载之前处于冷态,则 Ip=0。
I∞:长期允许负载电流,为保护不动作所要求的规定的电流极限值,即“过热启动电流”。可按额定电
流 Ie的 1.05~1.15 倍整定。
τ :发热时间常数,反映电动机的过负荷能力。
这一判据充分考虑了电动机定子的热过程及其过负荷前的热状态。装置用热容量来表示电动机的热过
程,热容量与定子电流的平方成正比,通过换算,将其量纲化成反映电动机过负荷能力的时间常数τ 。当
热容量值达到τ 时,装置即跳闸。当热容量达到 Ka×τ ,发过热告警信号,其中,Ka为告警系数。
热报警可整定为过热跳闸热容量值的(60~99.9)%,装置提供实时热容量百分数值显示,告警灯光指
示和信号接点输出。过热告警功能可通过控制字 KG1.0 进行投入或退出,过热告警功能投入后,过热保护
软压板投入后,具有告警功能。
当电动机工作时,散热时间常数等于发热时间常数τ 。电动机停转后,电动机的散热效果变差。使散
热时间常数比发热时间常数τ 长,散热时间常数自动增加到发热时间常数τ 的一定倍数,以正确反映电动
机的发热效应。整定值中散热时间倍数可在 1 到 5 倍间选择,默认值选 4 倍,具体可视环境条件而定。
根据电动机在冷状态下可连续起动两次的原则,每次起动时耗费的热容量百分数值不应大于 50%跳闸
值。过热保护跳闸后,装置的热记忆功能启动,输出接点一直断开。直到热容量百分数值下降到 50%以下,
过热合闸闭锁接点返回,这时电动机可以重新起动。紧急情况,要求立即起动时,可在端子 X2:2 加入高
电平进行热复归操作(当运行参数控制字 KG1.1=1 时)。此过热闭锁功能可通过控制字 KG1.1 进行投入或
退出,其输出为常闭接点(X3:8,X3:10)。
发热时间常数τ 应由电机厂提供,如果厂家没有提供,可按下述方法之一进行估算:
①如果厂家提供电动机的热限曲线或一组过负荷能力的数据,则按下式计算τ :
2.3 过电流保护
过流Ⅰ段(即速断保护)按躲过电动机起动电流整定,其整定范围为(4~12)Ie。速断保护在电动机起
动过程中采用高定值,起动完毕以后自动转为低定值,这样既可以有效地躲过电动机的巨大起动电流,又
可以保证电动机正常起动后提供防备严重的过负荷造成的堵转保护。?
动作时间可整定,对于用断路器控制的电动机整定时间一般较短,而用接触器控制的电动机整定时间
PSM 642UX 电动机保护测控装置技术说明书
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一般较长,可选择整定为 0.3 秒。
过流Ⅱ段在电动机起动时自动退出,起动结束后自动投入。当电流大于整定电流且达到整定时间后,
过流保护出口。过电流保护功能可通过控制字 KG1.2 选择定时限方式或反时限方式。
2.4 过负荷
过负荷保护反应电动机定子电流的大小,可通过控制字 KG1.5 选择告警或者跳闸。当电流大于整定电
流达到整定时间时,过负荷保护动作出口或发出告警信号。
2.5 非全相运行保护
非全相运行保护由负序电流保护构成,主要针对各种非接地性不对称故障,如:电动机发生某相断相
时,负序分量的大小因故障前的负荷率而不同,负荷率大于 0.7 时,健全相才能引起过电流,因此常规保
护不能有效保护不对称故障。在电动机正常运行时,由于供电电源的不对称,总存在一定的负序电流,该
电流不会超过 30%Ie,负序保护的整定应能躲过此负序电流,即按 0.3Ie 整定。?
装置配置了两段两时限负序过电流保护,其中负序Ⅱ段可以通过控制字 KG1.3 可选择该段采用定时限
或反时限方式(极端反时限特性)。
2.6 反时限元件
本装置相过流和负序电流均带有定、反时限保护功能,分别通过设置控制字 KG1.2 和 KG1.3 可选择
定时限或反时限方式。反时限保护由 IEC 标准中的极端反时限特性构成,其动作方程为:?
其中:tp为时间系数,范围是(0.05~1);Ip为电流整定值;I 为故障电流;t 为跳闸时间。
注意:整定值部分反时限时间为上面表达式中分子(80tp)的乘积值,单位是秒,整定范围是 0.4s~100.0s。
2.7 堵转保护
本功能可通过软压板选择投入或者退出。当反映电动机转速的开关量动作时,任一相电流大于整定电
流达到整定时间后,堵转保护动作于出口。
本保护必须引入电动机转速开关量,接入端子为 X2:1(运行参数控制字 KG1.0=1 时)。
2.8 F-C 闭锁功能
当电动机由熔断器-接触器(F-C)控制时,应躲开过流保护,由熔断器来切除短路故障。F-C 闭锁
动作后,将闭锁保护跳闸逻辑。建议电动机用熔断器-接触器(F-C)控制时,需要调整过流保护的动作
延时,保证先由后备熔断器来切除故障电流。