微机电动机过负荷保护

微机电动机过负荷保护摘要：除了短路保护之外，过负荷保护是电动机在启动和运行期间的主要保护，随着微机在继电保护的应用，电动机过负荷保护除了传统的曲线式保护，出现了自定义曲线、热映像及温度传感器等新技术，而且至今还在不断地进行改进，给保护的整定、校验、运行及故障处理带来了很大的方便。本文博采众长，综合性地介绍了目前国内外电动机微机保护装置所采用的过负荷保护。关键字：微机电动机过负荷保护1引言电动机是将电磁能转换为机械能的用电设备，与变压器等其它静态电气设备不同，电动机的过负荷保护不仅要考虑其电磁性能，还必须涉及其机械运动性能。微机保护以其快速的计算性、良好的存储及强大的网络功能，为电动机的综合保护提供许多常规保护装置无法完成的技术和功能，而且目前国内外电动机微机保护装置是各有千秋，至今还在不断地改进。微机电动机过负荷保护充分考虑了电动机的三种状态，即启动、运行和停止状态，除了提供曲线式保护外，还可完成自定义曲线、热映像及温度传感器过负荷保护等新技术，给保护的整定、校验、运行及故障处理带来了很大的方便。2曲线式过负荷保护微机曲线式过负荷保护采用输入电动机额定电流、堵转电流、堵转时间及工作系数等数据，从电动机微机保护装置的多条标准或I2t时间/过负荷等曲线中，选择一条刚好低于电动机损坏的曲线，以便更好地与电动机的热特性相匹配，不但考虑了电动机的启动与运行，而且具有描述停运时冷却状态的返回曲线。如果要求更为复杂的保护功能，可以输入测试点确定曲线，从而自定义所需要的过负荷曲线。2.1标准过负荷保护特性曲线微机电动机保护装置具有多条标准过负荷保护反时限特性曲线。IEC反时限曲线计算公式：当（1）当（2）式中：top－动作时间，（秒）；tre－返回时间，（秒）；TM－曲线时间倍数整定值；I－测量电流值。该值可以是一次或二次实际测量值，也可以是以电动机额定电流、整定电流或电流互感器二次额定电流为基准的标幺值；Iset－整定电流值；K－常数，见表－1；α－常数，见表－1；tr－特性常数，见表－1；模K维re机董－堤征返回系数，滚为带0.96~0搅.9侦8别。妖桶表碌–辉1冈赢典型过负荷保酒护特性曲线数哥据表腥曲线形式匀标准箭K德α霉L伍t漠r诵极端反时限熊IEEE馅28.2理2伞0.1217或29.1玉非常反时限洒IEEE栋19.61志2拘0.491统21.6蜻适度反时限晕IEEE影0.0515馅0.02北0.114本4.85馋短反时限蔽C02始0.0034厘2秃0.02讨0.0024看2倍0.0239邀4诵极端反时限趴IEC还80弱2出0显58.2畅非常反时限教IEC撞13.5泊1杏0啄43.2冷标准反时限科IEC狗0.14圈0.02貌0尼9.7件短时反时限怀IEC饰0.05歉0.04拍0签0.50痰长时反时限亚UK霜120梯1刑0控

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贼IEEE悟反时限曲线计其算公式：当（3）当（4）式中：矮L来刻－约烤IEEE愚虹常数，见表止－务1哪；答TD村沾－苍院IEEE大阀曲线时间刻度容整定值。寨GE阵标准过负荷保伯护特性曲线计览算公式：（5）式中：据SCM沟－散橡标准曲线倍数夸；期I提op漫－窃唇动作电流。扣剑屈2.2房I陷2腥t兼过负荷保护特尤性曲线鞠电动机微朴机保护算I切2闻t猛曲线计算公式捆：当（6）当（7）摊取不同的笔TM稿和校TD雀即可得到多条由标准或膛I语2泡t剂时蒙间适/面过负荷曲线，威以满足各种电艳动机过负荷保哈护的需要。案易秋2.3傻IAC发过负荷保护特忌性曲线斩电动机微纯机保护毯IAC臂曲线计算公式怒：（8）陈烘表木–兰2诚IAC鸦过负荷保护特职性曲线数据表谦曲线形式败A神B询C术D袋E择β爬反时限撑0.208据0.863芳0.800积-0.418竹0.195旺0.297落非常反时限鞠0.090钩0.795宴0.100班-1.288伯7.958全0.165宵极端反时限怨0.004给0.638凝0.620板1.787种0.246的0.092模言显2.号4支自定义过负荷级保护特性曲线酸如果电动坟机要求更为复歇杂的保护功能墨，电动机微机伤保护可以输入颗测试点确定曲盘线，从而可根茅据需要定义自唱己的过负荷保垄护特性曲线，还曲线的计算公留式是：当（9）浸尝当亿御（爹1席0手）式中：翠－唱狠自定义动作函羊数；为－引想自定义返回函亚数；斯TDM栗屠－曲线时间刻辛度倍数。隔抹刑2.禁5醒启动过程机端慨电压对过负荷普曲线的调整傍如果电动敌机拖动的是大也转动惯量的负贫荷，其启动时绣间将超过堵转丸允许时间。在繁此情况下，保米护必须能够区阵分堵转、启动殊和运行。在启猛动过程随机端池电压调整的自股定义过负荷曲叨线可以满足这涨一要求。轮电压调整辩自定义过负荷拉曲线分别由堵喇转、启动和运载行过负荷三部傲分曲线组成。仿运行过负荷曲盾线与由最小允胜许启动电压定斯义的启动曲线巧相交，启动曲目线的另一点应狗与额定电压的鸟堵转曲线相交和。由于电动机法的启动电流是唐随着机端电压调的不同而变化言的，因此，启絮动曲线也随着孝机端电压的不诊同而在最小允赚许启动电压和炎额定电压之间瓜动态变化。仇3本验热映像过负荷裹保护嗽微机电动汉机热映像过负锁荷保护是基于科负荷电流计算咏得到等效电流植I情eq视，再计算定子所和转子的热效霸应，在其内部外复制生成一个禽描述电动机热滴状态的热映像振，为各种过负液荷引起的过热及提供保护，也仿作为短路、启捎动时间过长、侍堵转等保护的唉后备。串遇搬3.键1爷不平衡电流法否等效电流计算鞋用电动机撕负荷不平衡电归流可计算得到词等效电流：（11）式中：内I拿eq驰—众沈等效电流；修I枝avg舍—漆遗三相平均电流日；岂UB%春—伙浅不平衡百分率培，可用下式计愤算：敏当拜I经avg铸<屿I捐N扬，搬（俱1客2仓）；铜当赏I名avg道≥稍I暗N攀，矩（某1绿3垂）；式中：屈I揪max孟—柔绝三相最大电流渗；员I犯N呢菜—贵峡电动机额定电单流。号K袄UB哭—禽户不平衡因数。桌典型的仿K丛UB拌可用下式计算洋：（14）谢保守的山K催UB倒可用下式计算载：（15）式中：板I固st伶—茎毙电动机启动电筐流。脚K赔UB辅也可以由自学诊习方式获得，认其计算公式如遇下：（16）奸I袜LSC小—木广最近五次电动横机启动电流的单平均值。幼李兼3.辜2调正负序电流法瞎等效电流计算稠综合考虑锋了电动机正序糟和负序电流所品产生的热效应观，等效电流可永按下式计算得薯出：（17）式中：包I昂1键陷－结宜正序电流；厚I践2邻粗－摔粘负序电流；统K认1洞浩－详茂正序电流系数暑；包K鞋2屯争－方职负序电流系数瞒。刷K恳1查主要用于区分费电动机启动与确运行过程中正挎序电流分量所关产生的热量；缴K放2走用于计算在热汽映像变化过程箩中由负序电流嫁分量所产生的调热量。由于国协内外各公司在冻建立计算热映谣像数学模型时驳所采用的标准弊、简化的手段新以及所应用的纯拖动设备各不壶相同，得到的顾正负序电流系花数也各有差异服，设置方式见尖下表：竭剖表念–罗3异携各种方式正负陕序电流系数表滥采用方式本电流系数悉启动过程畏正常运行片方魔式貌1框K炸1班3航1典K卷2楚3颂5塞方选式胆2酬K溪1裁0.5苍1群K哨2赴3霞～填1并0乔可情取虎6醋方声式鹿3跳K品1躺1掠K密2贝3赚～单6呜可奉取乒3妨方滩式伪4与K瓦1珍0灭～古1胸1剧K峰2圾0循～临10鹊方谢式次5虑K绢1圾1庄K腾2命K泪UB萍结合不平团衡电流法与正控负序电流法，齿等效电流也可蝴按下式计算得估出：（18）依挨王3.暗3载热映像动作时缸间计算烫热映像动周作时间可按以卷下公式计算：（19）或（20）式中：氏τ惹割－券太热时间常数；锹I插pre慨昆—宵款预负荷电流；逝K蔬OL泥阳－席柿过负荷系数，撤见鸽IEC60升255-辞8先。去也可按以晌下公式计算：（21）式中：众K逐θ铃美－量就热映像值参数揭，日K含θ申＝餐I趁eq蚕/笔I重set啄；贿θ恼i志歌—急哨初始热映像值紧；肆θ届set疑—拒皮过负荷报警或刑跳闸热映像整润定值。通常报著警整定值碑θ翅alarm.丛set帆＝怒0.8古5搜～喘0.9荣5跃，跳闸热整定辩值级θ剪trip.s丝et龙＝岁1洁。祥电动机的滩热承受能力受稳到故障前电动纠机绕组热映像忽的影响。当呼I舟pre冲＝戚0谷或酒θ坟i拔＝秒0询即捕为苍“烤冷广态待”马；当牛I恰pre谎＝警I侦N劝或订θ末i卧＝搬θ菠N宜即兄为微“杀热疏态教”双。在正常运行转方式下，微机筑电动机保护将犬运行在两种状仍态之间。及冷态时动煤作时间也可按继以下公式计算未：（22）示冷却时间夏可按以下公式斩计算：（23）千τ万c纽谈－熔割冷却时间常数勾。状柄学3.杯4纱热映像计算超电动机热底映像可由如下惜公式计算：（24）式中：愈θ躲n-1旁－索仆上一次计算得异到的热映像。缴也可由如堂下公式计算：（25）式中：佳Δ脊t普－计算间隔时跟间。馋还可由如影下公式计算：（26）式中：挎θ国t磨－错准当前时刻的热台累积量；邀θ艺t墓-合Δ萍t影－壁灶上一时刻的热思累积量。先另外，还烦可由如下公式窄计算：（27）式中：窝t办tr摊－肯色以常I啦N承为函数的动作搞曲线上，哈I译eq肠的跳闸时间。留当孔θ境n沈≥蝶θ饱set层或热θ落t孝≥咳θ六set衰时，过负荷保桑护动作。赏保护装置遇有将热映像小捎于亿50环%骑定义轮为叼“收冷锅态侨”孕,引大于等库于师50声%躬定义付为衣“饮热名态技”伶。如果热映像码大于禁止再次悟启动热映像饥θ咬forbid充start坝，电动机启动小回路将被闭锁绢，但紧急情况巨下也可人为清售除记忆的热映樱像。强瑞娱3.吓5缴热映像值降低敢计算被当电动机零在热态和冷态找极端值之间时专，热映像值是单线性关系，此捞时，热映像值墨相对于冷态时毕有所降低，其府稳定的热映像洽值降低值可以访用如下公式计害算：睛浸峰痰（尚2酷8掘）式中：耐T搁LRT.Ho烦t厦盘－湿臣热态堵转时间毯；咬T径LRT.Co搁ld宗冈－灾诞冷态堵转时间诞。胶缓更3.您6差时间常数分段叫与估算拼时间常数垦τ拉掀可分为三段：秋τ物OL惜情－尝就I笨set化<赔I拜eq征≤榆2×垮I罪set愁，过负荷时间码常数；建τ毁st秆谷－贯鸡I韵eq茫>2×庆I馆set戴，启动时间常吗数；微τ附c事名－胞按电动机停运后齐，冷却时间常天数。祝可按下述蔑方法之一估算盈时间常数糖τ样：笔烫袖¨馆加热时间常数积按下式计算：（29）式中：轿θ辅N哗味—碗薄电动机的额定联温升；秋K朵st指恐—革攀启动电流倍数佳；诊θ坦st坐榆—棒甘电动机启动时种的温升；牌t姑st企缠—虽拴电动机的启动油时间。铸慕梁¨票如果具有热曲谁线或一组过负姨荷能力的数据暮，则按式轿（涂1葡8竞）计算，求出伙一组加热时间窝常数后取较小逢的值；杰净零¨港如已知堵转电界流和允许堵转隶时间，也可由幻式短（此1纺8搞）估算加热时轰间常数；恭滔疮¨祥用实测电动机旗温度、环境温沙度及冷却时间朱按式粘（葡2删0驴）或挥（股2总2乖）可以计算冷拣却时间常数。亲4似召温度传感器过弯负荷保护戏由于电动丙机的电气与机穷械结构较复杂雅，应用场合各刃异，运行方式碗多样，发生的始故障各不相同邻，使电动机详分细的热映像关辜系式非常复杂廉，因此，无法轮建立一个能描农述各种电动机娘实际发热特性闯的精确数学模花型。温度传感菌器过负荷保护鞭是采用电阻温早度探测器（格RTD贪）、热敏电阻碧（飘Thermi域stor投）或热电偶（察Thermo驱couple然）直接检测电瘦动机的实际温蜂度而实现的，匙比基于检测相偿电流的热映像僵计算法具有更谣高的可靠性和仿准确性，并可忧消除环境温度映变化导致的误欣差，不但可用载于电动机的绕寻组过负荷保护未，也可用于电夺动机轴承磨损冒或润滑不良引肺起的轴承局部坟过热保护，而舟且还可对热映肿像计算法进行却环境温度的补柜偿。当电动机城停转时，温度呆传感器监测定初子绕组温度，亿可精确地跟踪舌冷却过程，测享出冷却时间常贩数。微机电动呢机保护装置通趋常设有多个温会度传感器输入逗，可以针对性以地将其放置在种电动机容易过浅热的各部位。馋温度传感秘器过负荷保护酒的报警和跳闸缸动作整定值取写决于电动机温困度的高低，以掘及电动机所处恭的环境温度和勿海拔位置。当品用于检测电动宿机外部环境温班度对热映像参经数进行修正时举，温度传感器撤应安装在电动拼机的风冷入口酿附近。根据环狡境温度在计算胆热映像、检测知过热报警及过逐热停机时对整宋定值做适当修农正，其计算公眉式如下：艰蜻赴底（诸3曾0蜘）式中：弹I陵set.c您h势—盲鼓修正后的电流饱整定值，并以温该值取代跃I错set服；鞋K亮ch咱垄—尚卷环境温度修正淡系数；洲K谊ch残=1恭滔当甜4熟0反℃半>挎T焦时；到K壶ch盼=1.拒4辟－麻0.01×经T炼岭当衣6异5生℃需>墓T娇则≥度姜4胃0边℃谣时；路K雁ch猪=0.7肥5筋辣当蹲T蔑≥厕6坡5咱℃舰时挪。吊唐由于温度短传感器的反映讲速度较慢，因仍此不能代替基搏于检测相电流被的热映像电动桶机过负荷保护江。温度传感器斥对过压非常敏蹲感且容易因过钓压而损坏，因颤此它们通常成澡对使用，一个洒作为主温度传哀感器，另一个粗作为备用温度作传感器。另外健，微机电动机禁保护还提供了紧温度传感器的徒开路和短路检紫测功能。如果羽测得的电阻值筹超过允许范围坊，保护装置将这发出温度传感绑器故障报警。5结束语座在电动机京的过负荷保护某整定时，不要漏仅考虑电动机门的电气性能，贪还应顾及其机童械性能以及所速拖动设备的性抖能。由于各企才业生产工艺及哥所采用的设备昼不同，对电动脚机的过负荷保惑护要求也不尽肝相同，因此需抬要继电保护运教行管理人员根茫据本企业电动路机及其所拖动浩设备的特殊性换，认真研究各茧种电动机的过智负荷保护的区条别，确定最合螺适的保护及运赖行方案。参考文献牛纵炸1浪赖潘飞自，毯SPAM筛150C逗保护装置在石敌化企业的应用颈，电工技术杂则志享，械200刘4姓（酱1衣0蚊）逃扎擦2眨器潘飞傲，学P2