LPC2-530低压电动机综合保护测控装置技术说明书V1.4

1、 LPC2-530低压电动机综合保护测控装置（V1.4） 技术说明书第五章 LPC2-530低压电动机综合保护测控装置1.产品用途及特点LPC2-530低压电动机综合保护测控装置主要为低压电动机（380V）提供各类启动和停车控制功能、保护和测控功能。装置的结构、特点、技术数据、尺寸等请参见“第一章 概述”。n 保护功能装置具有如下标配保护功能：l 过热保护l 过载保护（定时限、反时限曲线可选）l 断相（不平衡）保护l 接地保护l 堵转过流保护l 启动时间过长保护l 欠载保护l 外部故障连锁保护可增配以下保护功能：l 漏电保护l 温度保护l 欠功率保护l 欠电压保护l 过电压保护l 相序保护n

2、测量功能l 9路遥信开入采集l 4路继电器输出控制l 遥测量：三相电流、电流不平衡率、三相电压、P、Q、电能累计、功率因数、频率、漏电流、热敏电阻、三相电流和电压的角度等n 控制功能以下六种控制模式任选一种：l 保护模式l 直接启动模式l 双向启动模式l 星三角启动模式l 与断路器配合的保护模式l 与断路器配合的直接启动模式另外，装置还提供对电动机的欠压重启动控制功能。n 通信功能l 可选多种通信接口：RS485、CAN、PROFIBUSl 多种通信协议，并可支持双网（PROFIBUS支持单网）n 其他功能l 1路420mA直流模拟量输出，替代变送器作为DCS测量接口（选配）l 装置带有GPS

3、时钟同步接口，以确保装置的时钟与系统同步l 事件记录等 2.保护功能及说明2.1 过热保护装置可以在各种运行工况下，建立电动机的发热模型，对电动机提供准确的过热保护，考虑到正、负序电流的热效应不同，在发热模型中采用热等效电流Ieq，其表达式为：式中,K1=0.5电动机在启动态=1电动机在运行态K2=310本装置取6K1随启动过程变化， K2用于表示负序电流在发热模型中的热效应，由于负序电流在转子中的热效应比正序电流高很多，比例上等于在两倍系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比。根据理论和经验，本装置取K2=6。电动机的积累过热量为：式中，t：积累过热量计算间隔时间，本装置取t=0.1s。电动机的

4、跳闸（允许）过热量T为：式中，Tfr：电动机的发热时间常数（s）当T时，过热保护动作，=0表示电动机已达到热平衡，无积累过热量。为了表示方便，电动机的积累过热量的程度用过热比例r表示：r=T由此可见，r1.0时，过热保护动作，为提示运行人员，当电动机过热比例r超过过热告警整定值a时，装置先告警。电动机在冷态（即初始过热量=0）的情况下，过热保护的动作时间为：t=TfrK1（I1/Ie）2+K2（I2/Ie）2-1.052当电动机停运，电动机积累的过热量将逐步衰减，本装置按指数规律衰减过热量，衰减的时间常数为4倍的电动机散热时间Tsr，即认为该时间到后，散热结束，电动机又达到热平衡。当电动机因过

5、热保护切除后，本保护即检查电动机过热比例r是否降低到整定的过热闭锁值b以下，如否，则禁止电动机再启动，避免由启动电流引起过高温升，损坏电动机，紧急情况下，如在过热比例r较高时，需启动电动机，可以按装置面板“复归”按钮或闭合“复归”开入，人为清除装置记忆的过热比例r值为零。2.2 过负荷保护装置提供过负荷保护，其时间特性可选择定时限、或超常反时限两种动作时间特性之一。反时限时间特性如图所示。n 定时限过负荷保护其动作判据为：ImaxIgfhttgfh电动机在运行态式中，Igfh：整定的高压侧过负荷动作值（A）tgfh：整定的高压侧过负荷动作时间（s）n 超常反时限过负荷保护动作判据为：Imax1

6、.1Igfh电动机在运行态2.3 断相/不平衡保护电动机缺相或三相不平衡故障时，本装置通过计算电流的不平衡率对电机提供保护，其动作方程为： 式中，：电流不平衡率，计算公式为100，分子取两者中的绝对值较大者； ：整定的电流不平衡率（）； ：不平衡保护时间整定值； ：三相电流平均值； ：电动机额定电流。2.4 堵转（过流）保护电机因机械故障或负荷过大等原因造成转子卡死时，过大的堵转电流引起的发热效应容易损坏电机。为此，装置提供堵转（过流）保护，其动作方程为：ImaxIdzzdt电动机在运行态式中，：堵转保护电流整定值；：堵转保护时间整定值；2.5 长启动保护电机的启动电流比较大，若启动时间过长，

7、容易使电机发热损害。为此，装置提供了长启动保护，其动作方程为：Imax1.125Iet电动机在启动态式中，：整定的电动机启动时间。2.6 欠载保护某些如泵类电动机，空载或欠载运行时亦会对电动机造成损坏。欠载保护及欠电流保护，其动作方程如下：Iav t电动机在运行态式中，：三相电流平均值； ：欠载保护电流整定值； ：欠载保护时间整定值；2.7 接地保护通过计算电动机的零序电流来实现，其动作判据为： 式中，3：零序电流计算值，由三相电流的矢量叠加计算：接地保护零序电流整定值：接地保护时间整定值。接地保护可在工程选配中选择跳接触器还是跳断路器。2.8 低电压保护通过测量电动机母线电压来实现，当电动机

8、母线电压降低到整定动作值Uqy以下且时间大于整定值tqy时，对电动机提供跳闸保护。其动作判据为：UmaxUqyttqy欠压保护启动前，Umax1.05Uqy电动机在启动态或运行态式中，=max(,)Uqy：低电压保护电压动作值（A）tqy：低电压保护动作时间（s）2.9 过电压保护电压过高将造成电动机绝缘损伤，过压保护功能可对电机的一次线路中的过压故障实施保护。其动作判据为： 式中，：max(,) :过压保护电压整定值（V） ：过压保护时间整定值(s)2.10 相序保护某些电机不允许反向启动运行，为此，设置了相序保护。通过计算负序电压值来反应电压接入的相序是正向还是反相，其动作判据如下：式中，

9、 ：负序电压计算值 ：max(,) ：相序保护时间整定值：电动机额定电压2.11 欠功率保护欠功率也是一种欠载保护。电动机欠载运行时，由于功率因数较低，电动机的电流不一定小，欠功率保护较之欠电流能对电动机实施更好的欠载保护。控制器通过计算电机的有功功率进行欠功率保护，其动作判据如下：电动机在运行态式中，：三相总有功功率 ：欠功率保护功率整定值 ：欠功率保护时间整定值2.12 漏电保护漏电保护的电流取自外部的漏电互感器，主要用于非直接接地的保护，以保证人身安全。其动作判据如下：式中，：漏电电流测量值，取自外接的漏电互感器 ：漏电保护电流整定值 ：漏电保护时间整定值2.13 温度保护电动机定子中预

10、埋的热敏电阻，能够根据温度变化，产生快速的阻值变化，控制器可以接收一个热敏电阻器的输入，在达到阀值时，发出停车或报警指令。热敏电阻类型为PTC时：实测电阻值动作电阻设定值，延时动作；故障动作后，实测电阻值返回电阻设定值，则报警或故障输出清除。2.14 外部故障保护外部故障信号可以通过DI输入控制器，当控制器监测到有外部故障发生时，如果电机当前处于运行状态则按照设定时间延时停车，电机处于停车状态则不允许启动。3. 主要控制功能及说明3.1各种模式下电机启停控制装置提供保护模式、直接启动模式、双向启动模式、星三角启动模式、与断路器配合的保护模式、与断路器配合的直接启动模式，用户可以任意选择六种模式

11、下的一种。除保护模式以外，装置提供了电机的启、停功能，对电动机的启动、停车功能有多种方式，用户可以在当地通过键盘进行操作，也可以在远方通过通信进行操作，或者通过DI输入控制端子进行操作（详见8.7各模式下的信号定义）。保护模式下，装置为电动机提供保护和测量功能，不提供电动机的启停控制功能。电动机的启动及停车控制由外回路实现。详细控制过程见本说明书第8节8.1保护模式接线和说明。直接启动模式下，装置为电动机提供保护和测量功能，并提供电动机的直接启动（全压启动）和停车控制功能。详细控制过程见本说明书第8节8.2直接启动模式接线和说明。 双向启动模式下，装置为电动机提供保护和测量功能，并提供电动机的

12、双向启动（正，反向全压启动）和停车控制功能。详细控制过程见本说明书第8节8.3双向启动模式接线和说明。 星三角模式下，装置为电动机提供保护和测量功能，并提供电动机的星三角启动（启动时为星形，启动结束后为三角形）和停车控制功能。详细控制过程见本说明书第8节8.4星三角启动模式接线和说明。 与断路器配合的保护模式，装置的功能与保护模式相同，只是装置配合的对象是断路器而不是接触器。详细控制过程见本说明书第8节8.5保护模式（与断路器配合）接线和说明。 与断路器配合的直接启动模式，装置的功能与直接启动模式相同，只是装置配合的对象是断路器而不是接触器。详细控制过程见本说明书第8节8.6直接启动模式（与断

13、路器配合）接线和说明。3.2 本地/远程选择用户可以在定值单中设定操作权限。可以设置为：本地、远程、根据本地/远程开关。 “本地”表示现在的操作权限在本地（包括本地键盘和本地端子）；“远程”表示现在的操作控制权限在远程（包括远程端子和远程通信）；“根据本地/远程开关”表示现在的操作权限要通过外部的“本地/远程”DI的状态来设定。若选择了“根据本地/远程开关”，则外部需接入本地远程转换开关，作为装置的DI输入。若此DI为常开，没有按下“本地/远程”DI，控制权限在本地，按下了则操作权限在远方；若此DI为常闭，没有按下“本地/远程”DI，控制权限在远方，按下了则操作权限在本地。3.3 欠压重启动功

14、能低压电动机的控制电源常常直接引自380V电网，当系统电压出现短时故障（俗称“晃电”）时，易导致电机停车。装置提供电动机的失压重启动功能，使电动机在失电停车而系统电源又恢复正常的情况下，能自动重新启动，维持正常运行。 注1：当装置电源选取AC220V，且需要欠压重起动功能时，需选配LPCA-PW1外置电源模块。 注2：保护模式，保护模式（与断路器配合），直接启动模式（与断路器配合）这几种模式下没有欠压重起功能。4. 通信功能装置的智能通信卡支持三种现场总线通信，用户可以根据工程需要选择高速RS485、CAN和PROFIBUS通信接口。通信的主要内容有：l 测量值（模拟量，开关量等）l 保护定值

15、查询和修改l 装置状态、故障信息等l 控制命令的输入l 远方复归l 模拟测值：进入“装置调试”菜单，通讯传送模拟测值：测值序列号100+装置地址装置的通信功能请在定货时加以说明。5. 其他功能5.1 DCS测量接口装置测量电动机的交流参数，并通过D/A向DCS系统送出1路420mA的直流模拟量。模拟量输出为420mA，出厂默认的模拟量为A相电流，20mA对应1倍的额定电流等级（2A、6.3A、25A、100A、250A）。需配置的参数如下：l 420mA对应的模拟量输出的倍数：0.81.2。l 420mA对应的可选的模拟量：A相电流，B相电流，C相电流，三相电流平均值，线电压Uab，线电压Ub

16、c，线电压Uca，线电压平均值，频率，功率。当模拟量输出倍数设定为1倍时，各种变量输出的对应关系如下：类别20mA对应关系类别20mA对应关系A相电流额定电流等级AB线电压额定电压B相电流额定电流等级BC线电压额定电压C相电流额定电流等级CA线电压额定电压三相电流平均值额定电流等级电压平均值额定电压频率55HZ功率额定功率5.2 事件记录等n 当某一保护动作后，若故障未切除，则其它保护若满足条件会相继动作。n 装置保护动作后，在未复归情况下，若再有故障保护仍能动作。即保护能多次动作。n 装置能自动带时标的记录装置和电动机的各种运行信息，包括：l 12个保护SOE事件记录l 24个遥信变位SOE

17、记录l 12个装置自诊断信息记录l 12个遥控记录l 24个运行事件记录l 8个电动机启动记录6. 定值、参数设定6.1 系统参数整定序号名称单位范围缺省值1用户密码0999912通信口1通信协议无、DBJ2.0、MODBUSDBJ2.03通信口1通信地址0255994通信口1波特率Bps4800、9600、19200、38400、57600、115200192005通信口2通信协议无、DBJ2.0、MODBUSDBJ2.06通信口2通信地址0255997通信口2波特率Bps4800、9600、19200、38400、57600、115200192008420mA输出选择无、Ia、Ib、Ic、

18、Iav、Ua、Ub、Uc、Uav、f、P无9420mA输出倍数0.81.2110时钟设置11菜单语言选择中文、English中文12CT变比0.1999.916.2 保护定值整定序号名称及含义符号单位整定范围缺省值1不平衡率整定值Ie1060302不平衡保护动作时间s1.0030.005.003不平衡保护动作方式退出、报警、停车报警4接地保护电流整定值%Ie50-8001005接地保护时间整定值s0.10-5.001.006接地保护动作方式退出、报警、停车报警7欠载保护电流整定值%Ie20100308欠载保护时间整定值s1.0060.0010.009欠载保护动作方式退出、报警、停车报警10堵转

19、保护电流整定值%Ie10080030011堵转保护时间整定值s0.5050.0010.0012堵转保护动作方式退出、报警、停车报警13长启动保护动作方式退出、报警、停车报警14外部故障延时整定值s0.003.001.0015外部故障保护动作方式退出、报警、停车报警16过热告警值a0.501.000.7017发热时间常数TfrMin11001518散热时间常数TsrMin13003019重启动过热闭锁值b0.501.000.5020过热保护动作方式退出、报警、停车停车21过负荷保护电流整定值I1gl%Ie5060012022过负荷保护时间整定值t1gls0.10100.0015.0023过负荷保

20、护曲线选择定时限、超常反时限定时限24过负荷保护动作方式退出、报警、停车报警25漏电保护电流整定值%Ir101003026漏电保护时间整定值s0.0060.005.0027漏电保护动作方式退出、报警、停车报警28欠功率保护功率整定值%Pn20953029欠功率保护时间整定值s1.0060.0010.0030欠功率保护动作方式退出、报警、停车报警31电动机额定功率PnKW0.0200.03.632欠功率保护动作方式退出、报警、停车报警33温度保护热敏电阻类型PTC,NTCPTC34温度保护动作电阻值k1.00-30.0020.0035温度保护返回电阻值k1.00-30.0010.0036温度保护

21、延时时间s1.00-10.001.0037温度保护动作方式退出、报警、停车停车38欠压保护电压整定值Uqy%Un10-807039欠压保护时间整定值tqys0.30-10.005.0040欠压保护动作方式退出、报警、停车停车41过电压保护电压整定值%Un10-12011042过电压保护时间整定值s0.10-10.005.0043过电压保护动作方式退出、报警、停车报警44相序保护延时时间s0.00-3.001.0045相序保护动作方式退出、报警、停车报警46欠压重启动电压整定值%Un10-807047欠压重启动时间s0.10-60.0010.0048欠压重启动动作方式投入、退出退出49电动机额定

22、启动时间s1.00-99.9910.0050星三角启动转换时间s1.00-99.9910.0051电动机额定电流IeA0.50250.006.3A52开关合跳超时时间s0.1-99.91.053控制权限本地，远程，根据外部开入根据外部开入6.3 精度调整6.3.1 测量精度系数调整序号名称范围步长缺省值1Ia0.520.0011.0002Ib0.520.0011.0003Ic0.520.0011.0004K(4-20mA)0.520.0011.0005B(4-20mA)-20200.0010.0006Ir(漏电流)0.520.0011.0007Uab0.520.0011.0008Ubc0.52

23、0.0011.0009Uca0.520.0011.00010R(热敏电阻)0.520.0011.00011角度-303010.06.3.2 保护精度系数调整序号名称范围步长缺省值1Ia0.520.0011.0002Ib0.520.0011.0003Ic0.520.0011.0004Ir(漏电流)0.520.0011.0005Uab0.520.0011.0006Ubc0.520.0011.0007Uca0.520.0011.0008R(热敏电阻)0.520.0011.0009角度-303010.07. 装置面板、背板及端子说明7.1 面板示意n 指示灯：l 运行：停车时慢闪，电机运行和起机时快闪

24、。l 总线：在远程通讯建立后恒亮，未建立时不亮。l 故障：故障跳闸动作发生时恒亮。报警发生时闪烁。n 复归按键：用于清除故障指示和过热累计值（长按则装置复位）n 显示/编程接口：用于连接显示模块。n PROFIBUS接口插座：用于Profibus-DP协议通讯。7.2 背板示意l T1：A相电缆穿出端l T2：B相电缆穿出端l T3：C相电缆穿出端l 电缆穿芯的孔直径：15mm7.3 端子功能说明面板端子：端子编号端子定义注释初始状态1DI1信号输入1常开2DI2信号输入2常开3DI3信号输入3常开4DI4信号输入4常开5DI5信号输入5常开6DI6信号输入6常开7DI7信号输入7常开8DI8

25、信号输入8常开9DI9信号输入9常开10DICOM信号输入公共端/11NET1ACAN、高速RS485、profibus通信接口/12NET1B13NET2ACAN、高速RS485/14NET2B15留用留用/16留用17420mA模拟量输出端/18420mA19GPSGPS对时信号输入端/20GPS背板端子：端子编号端子定义注释初始状态21DO1继电器输出1常开22DO123DO2 继电器输出2常开24DO225DO3继电器输出3常开26DO327DO4继电器输出4常闭28DO429RTD+温度电阻采集输入端/30RTD-31Ir漏电电流采集输入端/32Ir33UAA相电压输入端/34UBB

26、相电压输入端35UCC相电压输入端36留用留用/37留用38L+电源正端39N-电源负端40EARTH接地端/8.典型原理接线图及信号定义8.1 保护模式接线和说明保护模式下，装置为电动机提供保护测控功能，电动机的启停控制由外回路实现，见上图。装置的A继电器的常开节点串在控制电机接触器C1的线圈回路中，当装置上电时，A继电器的节点立即闭合，此时允许电动机工作。当过载等故障保护动作发生时，A继电器断开，接触器C1失电停车。故障后需按复归键可清除故障指示。若过热保护动作，需待电机的积累过热量冷却到允许再次启动值时，A继电器才自动闭合，允许电机再次启动。8.2直接启动模式接线和说明该模式下，正常运行

27、时，显示操作面板显示“直接启动模式”。当装置收到启动 A启动命令，内部继电器A吸合，则接触器C1得电吸合，启动过程中“启动”灯亮，显示“启动”；启动结束，“启动”灯灭，“运行”灯亮，显示“运行”。当装置收到停车命令，A继电器分开，接触器C1释放，主回路断开，电动机停车；显示“停车”。装置响应启动命令后在开关合跳超时时间内检测不到接触器合位状态，认为启动失败，装置显示启动继电器失败报文，撤消启动继电器出口。（需要在工程选配中选择有接触器状态位接入。）8.3双向启动模式接线和说明该模式下，装置上电后，首先检测接触器C1、C2是否断开，如果检测到C1与C2 均闭合，则生成“外部接线”错误报文；显示操

28、作面板显示电动机的实际运行状态。当装置收到“启动 A”启动命令，内部继电器A吸合，则接触器C1得电吸合，启动过程中“启动”灯亮，显示“正向启动”，表示电机在正向启动过程中；启动结束，“运行”灯亮，显示“正向运行”。按“停车”按键，C1失电，电动机停车。当装置收到“启动B”的命令，即反向启动电机，装置内部继电器B吸合，则接触器C2得电吸合，启动过程中“启动”灯亮，显示“反向启动”， 表示电机在反向启动过程中； 启动结束，“启动”灯灭，“运行”灯亮，显示“反向运行”。停车时，按“停车”按键，C2失电，主回路断开，电动机停车，显示“停车”。装置响应启动命令后在开关合跳超时时间内检测不到相应接触器合位

29、状态，认为启动失败，装置显示启动继电器失败报文，撤消相应启动继电器出口。（需要在工程选配中选择有接触器状态位接入。）8.4星三角启动模式接线和说明 该模式下，装置上电后，首先检测接触器C1、C2是否断开，如果检测到C1与C2 均闭合，则生成“外部接线”错误报文；显示操作面板显示电动机的实际运行状态。当装置收到“启动 A”启动命令，内部继电器A吸合，则接触器C1、C3得电吸合，启动过程中“启动”灯亮，显示“启动”,表示电机在Y启动过程中。当设定的启动时间到后继电器A释放，继电器B吸合，则接触器C1失电释放，接触器C2得电吸合，自动切换到“”运行状态。启动结束后，“启动”灯灭，“运行”灯亮，显示“

30、运行”。停车时，按“停车”按键，C2，C3失电，主回路断开，电动机停车，显示“停车”。装置响应启动命令后在开关合跳超时时间内检测不到相应接触器合位状态，认为启动失败，装置显示启动继电器失败报文，撤消相应启动继电器出口。（需要在工程选配中选择有接触器状态位接入。）8.5保护模式（与断路器配合）接线和说明该模式装置与框架断路器配合，为电动机提供保护测控功能。装置的分闸继电器的常开节点串在控制电机接触器TQ的线圈回路中，当过载等故障保护动作发生时，分闸继电器闭合，断路器跳闸线圈TQ得电，断路器分闸，电动机停车。故障后需按复归键方可清除故障指示。若过热保护动作，需待电机累计过热量冷却到允许再次启动值时，分闸继电器打开，才允许电机再次启动。8.6直接启动模式（与断路器配合）接线和说明该模式下，装置上电后，显示操作面板显示电动机的实际运行状态。当装置收到“分闸”命令，内部分闸继电器闭合，则断路器的跳闸线圈得电，断路器跳闸，主回路断开，电动机停车，显示操作面板显示“停车”；若装置收到“合闸”命令，内部合闸继电器闭合，则断路器的合闸线圈得电，断路器合闸，电动机启动，启动过程中“启动”灯亮，显示“启动”，启动结束后，“启动”灯灭，“运行”灯亮，显示“运行”。8.7各模式下的信号定义表一 保护模式