SEL热过负荷保护

在钢铁企业中，大中型电动机使用非常广泛，而且大都为运行在灰尘大、潮湿的环境中且满负荷的连续运转，电动机极易损坏还可能使生产陷于停顿，从而给工厂带来重大损失。因而对这些电动机进行综合保护非常重要。以往企业大都采用的是电磁型等常规继电器保护，但由于动作可靠性较差，容易导致电动机烧坏，这些年，我公司逐步推广电动机微机保护装置，取得了较好的效果。
　　2 SEL-701电动机保护装置功能简介
　　2.1基于电压的保护元件
　　SEL-701提供了可选的电压输入，有四种不同的配置，即：一个相-相电压；一个相-地电压；开口三角电压；四线星形电压。当一个或更多个电压输入到继电器中，它就会提供许多另外的电动机保护和测量功能，包括：过/低电压；过/欠频率；低功率；无功功率；功率因数元件。
　　2.2电动机过热保护
　　SEL-701采用已获得专利的热模型，可提供堵转转子、运转过载保护等功能。当电动机加速或运行时，此热元件可精确地跟踪负荷电流所引起热效应。对于简单有效的保护，可以输入电动机铭牌上额定值来获得满载电流，堵转转子电流，热失速极限时间和电动机工作系数。为了让继电器模仿现有的电动机保护，可以从45种标准曲线中选择适合的耐热极限曲线。如果你的电动机要求更为复杂的保护功能，可以输入测试点确定曲线从而建立自己所要的耐热极限曲线。
　　2.3短路跳闸
　　相、零序及中心点/接地过流元件使SEL-701能够检测电缆和电动机的短路故障。通过整定，可以使继电器在短路情况下瞬动或延时跳闸。论文格式 。而在使用熔丝式触头的应用中，可以方便地退出相过流元件。
　　2.4特定功能
　　电动机启动报告和趋势报告；一台感应式电动机启动时，其转子和线圈会以比在平衡负载情况的高出100；电动机各电流；各可选的电压；热模型结果；另外，SEL-701还会以秒为单位计算电动机加速时间并记下在启动过程中的电流最大值，电压最小值。此继电器总是将最近的五次启动报告存入其非易失性存储器中。
　　2.5顺序事件记录器（SER）
　　SEL-701除了可储存事件摘要和完整的事件报告，它还可跟踪所选的保护元件、接点输入和接点输出的启动和返回。顺序事件记录报告中记录了每次跳变的日期和时间，可用PC机从继电器中下载此报告。这个以时间顺序排列的报告可帮你判断事件发生的次序和原因，并有助于找出问题所在。
　　3 SEL-701电动机保护装置整定原则
　　3.1速断保护
　　电流速断保护是电动机机端电流互感器以内的引出线及定子绕组相间短路的主保护。由于电动机在起动过程中，起动电流最大可达额定电流的5～7倍，为保证电动机在起动过程中电流速断保护可靠地不动作，要求电流速断保护的动作电流大于电动机满载起动时的最大起动电流。但是这样整定的定值太高，在电动机内部故障时保护可能会拒动作。因此电动机微机保护装置采用高、低两套定值，在起动过程中采用高定值，起动结束转入正常运行时自动切换到低定值，这样即可以有效地躲过电动机的巨大启动电流，又可以保证正常运行过程的灵敏度。
　　3.1.1起动时间内整定按躲过电动机起动电流来整定：
　　起动时间内整定[1]按躲过电动机起动电流来整定：
　　 ，Kk：可靠系数，推荐取1.8
　　保护起动时间整定按电动机起动时间来整定：
　　Tdz=Kk*tst，tst：启动时间，Kk：可靠系数，推荐取1.2
　　3.1.2起动时间后电流整定
　　由于起动时间后电动机运行电流降为额定电流，为防止起动时间之后电动机仍运行在起动电流水平上，推荐使用下式：
　　 ,Kk: 可靠系数，推荐取0.8
　　速断延时T=0S
　　3.2过流保护
　　过流保护作为速断保护的后备保护，电动机起动成功转入正常运行后，电动机微机保护装置自动投入过流保护。由于电流速断保护有死区，只能保护电机绕组80%。不能力保护电机全部，如在电机靠近中性点侧发生短路时，短路电流达不到电机速断保护动作值，但又大于电机额定电流，过流保护动作，经过整定延时动作于跳闸；当电动机起动成功转入正常运行后，发生转子卡住等因素造成定子电流增大危及电动机的安全；此时装设过流保护也会切断电机电源开关，切断故障电流。
　　电动机起动成功转入正常运行后，电动机微机保护装置自动投入过流保护。电
　　动机过流保护动作电流按躲过电动机额定电流整定：
　　 ，Kk:可靠系数，取1.3
　　 动作时间Tdz推荐使用2秒
　　3.3零序保护
　　电动机内部最常发生的敝障是定子绕组故障。究其原因，一般是因为电动机长时间或周期性过热，导致绝缘状况恶化。由于电动机定子绕组安装在接地金属外壳内，所以电动机内部发生的绝大部分敞障都表现为接地故障。
　　当接地电流大于10A时，才需设单相接地保护，零序保护的定值，按照躲过电动机支路的对地电容电流整定，公式为：
　　
　　式中： ：可靠系数，若取不带时限的接地保护，取4～5，若带0.5秒延时，取1.5～2。
　　 ：该回路的电容电流。
　　动作时间推荐使用T=0.5S
　　3.4低电压保护
　　低压保护的整定原则：
　　3.4.1当电源电压短时降低或短时中断后又恢复时，为了保证重要电机自启动而需要断开的次要电机，保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的60％～70％，时限一般约为0.5s。
　　 　　3.4.2当电源电压短时降低或短时中断后，根据生产过程不允许或不需要自启动的电动机，保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的40％～50％或略高；时限比上一级主保护大一时限阶段，必要时保护可无选择地动作。
　　3.4.3需要自启动，为保证人身和设备安全，在电源电压长时间消失后需从配电网自动断开的电动机，保护装置的整定值一般为电动机额定电压的40％～50％，时限一般为5～10s。
　　此电动机在电压长时间消失后不允许自起动，电压保护动值一般取(0.4～0.5) Ue，失压保护时限取5～10秒。低压动作时间T=6S
　　3.5负序电流保护
　　如果电动机在起动时一相开路，并保持运行状态，其电流将达到正常起动电流的0.866倍。论文格式。在这种情况下，电动机电流中的负序分量将是正常起动电流的一半。如此之大的负序电流流过电动机，将使电动机迅速升温，如果不及时采取有效的措施，电动机将会受到严重损坏。在实际运行中，供电电源总存在着某种程度的不对称。由供电电压不对称引起的负序电流值取决于电动机的负序阻抗的比值，此比值大致是额定电流与起动电流之比，按国家有关规程，供电电压不对称程度要求小于5%，电动机的起动电流一般在（5～7）Ie，取起动电流的6倍额定电流，则负序电流的整定值可这样确定： ；保护时限可取0.5S。
　　3.6热过负荷保护
　　过热是电动机损坏的重要原因。微机保护装置通过电流幅值模拟电动机的发热，该装置充分考虑了热的积累过程，采用热积分的方法，考虑了发热与散热的动态过程：当发热大于散热时，热进行积累；当发热小于散热时，热量散失。考虑正序电流I1与三相电源电压不平衡等原因产生的负序电流I2的综合发热效应，该公司提出的一个粗略反映I1和I2发热效应的“等效电流”Ieq：
　　
　　式中，K1：正序电流系数，取1；K2：负序电流系数，用于模拟I2的增强发热效应，对于大多数电机，一般可取为6。过热保护出口动作时间：
　　
　　式中，T为保护出口动作时间；Ie为电机额定电流；τ为热效应时间常数，整定范围为0～999s。
　　τ值的整定原则：
　　 若已知电动机在K倍过负荷情况下允许运行T s（秒），则可根据上述公式计算出τ；若制造厂已提供电动机的定子绕组的额定温升θN，极限温升θM，以及电流密度In，则可根据τ=150θN(θM/θN－1)/1.05In2，求出τ，加以整定；若无上述参数，可根据电动机运行规程，按保守的连续启动两次考虑，由 为电机实测启动电流倍数和启动时间)求出τ，取整后整定。
　　4 在实际运用应注意事项
　　4.1在实际运行中我们发现当电动机失压，备用电源自投时，电机再启动，会有较大的冲击电流，使速断或过电流跳闸。后来要求SEL公司使SEL-701在逻辑上进行判断，当低压保护动作后，在规定的自启动时间到达时，若电压恢复到低压保护定值以上时，电机将自启动，保护取电动机启动时的定值。
　　4.2在实际运行中会经常遇到PT断线或一次、二次熔丝熔断现象。从而引起低电压保护误跳的情况，所以在设计时应该要求保护能够实现PT断线闭锁功能，而当开口三角出现零序电压时，解除断线闭锁。逻辑如下：
　　
　　4.3选择相TA互感器时，应使满负荷FLA不小于额定相TA一次侧电流的50％。建议选择相TA使得FLA是额定相TA一次侧电流的100％或稍小，但不要大于。这会使电流测量精度最大。二次侧电流是lA还是5A必须在订购时指定。1A或5A的额定相电流和所连接的TA的二次侧额定值以及连接相匹配。不匹配的TA会导致装置损坏或保护不充分。
　　4.4严格按照说明书要求进行安装、接线和调试。论文格式。
　　5结束语
　　 SEL-701电动机保护装置已在我厂高压电动机中得到应用，微机保护装置替代了以往的磁式继电器、感应型继电器和集成电路继电器，大大提高了继电保护的可靠性和安全性，确保了安全可靠性供电。