深度分析TDB智能电动机保护器的应用

1 引言  
    在现代工业中，电动机作为一种拖动机械，成为所有动力机械的基础，随着科学技术的不断进步和工艺控制的不断完善，尤其是自动化生产的要求，迫切需要开发和完善电动机的控制和保护设备，从而实现对生产过程和大型机械的遥控、遥测、遥调、故障诊断以及集中控制等功能。  
    同时，石油化工行业的特点本身就是大通量、满负荷的连续运转，因而对电机设备的可靠性和稳定性要求极高，一旦发生事故，必须马上查找故障原因并及时消除，以保证及时恢复生产。锦化化工集团过去一直采用热继电器作为电动机的过载保护和控制元件，但由于元件质量和工艺的限制，已无法满足日益发展的工艺自动化的要求。为此，我们经过多年尝试和反复实践，最终选择了一种新型的电动机智能保护器（简称为电机保护器），作为电动机的保护元件，并取得了一定的使用经验。特别是我们在锦化新建的8万吨离子膜烧碱改造工程、12万吨离子膜烧碱工程、8万吨聚氯乙烯工程、8万吨环氧丙烷和5万吨粒碱等国家重点工程建设过程中，通过在低压配电系统使用了1600多台电机保护器，不但有效的保障了电机的安全运行、彻底取代了热继电器，而且利用先进的通讯技术，实现了部分电机控制的自动化，并取得了显著的经济效益，因此，下面就电动机保护器的工程应用作以简单介绍。  
    2 基本工作原理：  
    电机保护器是最近十多年才发展起来的一种新型电子式多功能电动机综合保护装置。它集过（轻）载保护、缺相、过（欠）压、堵转、漏电、接地及三相不平衡保护等低压保护于一身，具有设定精度高、节电、动作灵敏、工作可靠等优点，是传统热继电器的理想替代产品。它通常是由电流传感器、比较电路、单片机、或出口继电器等几个部分组成。其基本原理及工作过程如图1所示：  
    传感器将电动机的电流变化线性地反映至保护器的采样端口，经过整流、滤波等环节后，转换成与电动机电流成正比的直流电压信号、送到相应部分与给定的保护参数进行比较处理，再经单片机回路处理，推动功率回路，使继电器动作。当电机由于驱动部分过载导致电流增大时，从电流传感器取得的电压信号将增大、此电压值大于保护器的整定值时，过载回路工作，RC延时电路经过一定的（可调）延时，驱动出口继电器动作，使接触器切断主回路。欠压及缺相保护等功能部分，工作原理基本相同。
  3 系统功能  
    （1）保护功能。  
    电机保护器可实现对电机的综合保护，其具体功能有接地保护、断相保护、短路保护、  
    过（轻）负荷保护、不平衡过负荷保护、堵转保护、低电压和过电压保护。当电机正常工作时，保护器通过面板上的液晶显示屏，实时显示电机的工作电流和电压。具有通讯功能的电机保护器在微处理器空闲时定时将采集的信号通过CAN总线传至后台微机。当故障发生时，保护器迅速动作，现场保存故障类型、时间以及电机运行参数，随后通过CANBUS网络向后台监控机报告。  
    （2）在线监测功能。  
    控制室操作人员可在后台微机上，完成所有保护器的各种保护整定数据的调阅、修改和整定。
  
同时，在线监测电机的运行负载和供电电源的质量，为及早发现过载和接地故障等，创造了条件。此外，后台微机强大的信息管理功能，可有效记录各台电机的型号、运行方式、和历史维护记录，为保证工艺系统的安全生产、减少事故停车，提供了可靠依据。  
    4 选用原则  
    （1）电机保护器按结构形式来划分，一般分为一体式和分体式两种。  
    前者是独立的整体，故适合于固定柜安装，如老式开关柜或GGD柜改造，可将保护器直接固定在安装面板上，通过馈出电缆穿芯即可。后者由于互感器部分与显示部分分为两体，可在一定范围内任意安置，故非常适合于新型的抽屉式开关柜安装。  
    我们在工程实践中由于普遍采用了新型的多米诺式或GCK系列低压抽屉式开关柜，因而创造性的将显示表头嵌入式的安装在开关抽屉的活动面板内，这样既简化了柜内接线、又方便了系统随时调整、设定参数和显示、监控，同时数字化的显示面板也增添了柜面的统一性和美观性；使得配电室内的设备运行情况及故障状态一目了然，极大的方便了系统巡视和检修维护。  
    （2）电机保护器按额定工作电压及电流范围来划分，可分为AC380V、AC220V两种；对应量程为6A、60A、等级，使用时按照电机的控制回路工作电压及负载的额定电流选用相应的量程范围即可。  
    在工程应用中，由于化工装置大型电机较多，为方便互换及减少备件的种类，对于110KW及以上的电机，我们采用在主回路装设（口/5）电流互感器的方式，将一次电流变为小于5A的二次电流，再接入量程为6A的电机保护器，使大型设备也得到了有效的控制和保护。

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