摘要：目前，我國低壓電機裝機容量巨大，每年燃燒的電機數量令人震驚。電機燃燒造成的停機損失更難估量。本文結合工程實際應用，介紹了電機保護器在電站脫硫工程中的保護功能和參數設置。

關鍵字：電機保護器；應用程序；參數設置

一概述

從主觀和客觀兩個方面分析了電機損壞的原因：

客觀原因：電氣因素：缺相、過載、短路、老化、電壓異常、頻繁啟停。機械因素：堵塞、偏心、振動、軸承磨損、受潮、環境溫度高等。

主觀原因：電氣設計部件選型不當，保護整定值不當，部分技術人員不重視參數調整，設備檢查不到位。

從經驗的角度來看，電機的大部分損壞都是由缺相和潮濕引起的。根據經驗，電機缺相運行造成的損壞占電機總損壞的一半以上。電源缺相后，電機斷線相繞組上會產生幾倍的反電壓，短時間內會導致繞組匝間破裂和繞組燒壞。傳統熱繼的反時限特性不能有效保護電機的缺相故障。隨著經濟水平的提高，電子元器件價格的下降，以及工廠和企業人員的簡化，對設備的穩定性和安全性提出了更高的要求。從長遠來看，電機保護器將是主流趨勢。

二比較解決方案

傳統的斷路器+接觸器+熱繼電器，其保護原理是熱磁脫扣。功能簡單，調節誤差大，響應速度慢，保護功能單一，具有操作簡單、成本低等優點。

項目方案采用斷路器+電流互感器+電機保護器。保護全面，精度高，響應快，抗干擾能力強，參數可根據負荷和工作條件確定，成本略高。

在常規保護的基礎上，新型電機保護器增加了測控、測量、通信等功能，實現了智能化、網絡化、數字化，為現場設備提供了更加全面有效的保護。體積小，功能強，可靠性高，設置簡單，安裝方便。

三主要功能和保護類型

保護器具有電機數字保護、電量測量、運行狀態監控、保護運行記錄、網絡通信、模擬輸出等綜合功能。具有直接啟動、降壓啟動、星三角啟動、正反轉運行等多種啟動模式。同時，它還具有全面的保護，如短路、過載、缺相、三相不平衡、堵塞、啟動時間過長、欠壓、過壓、接地、定時限制過載等。它還可以實時測量和顯示各種參數，如電壓、電流、功率因數和電能，并完成數據上傳。

四現場應用

我公司位于河北省一家鋼鐵集團，燃氣電站脫硫工程，設計并配備了系統內重要工藝設備、潮濕環境下的電機和重型裝載設備的綜合電機保護器，如下表所示：

表1：主要電機設備表1

現場設備的現場和DCS啟停、綜合報警和跳閘保護由電機綜合保護器實現，電流反饋為4-20mA。控制和保護電路如下圖所示。

圖1：保護電路接線圖

圖中Ua、Ub、Uc、UN輸入電壓測量，IA、IB、IC輸入三相電流，I0輸入零序電流，L，N連接控制電源，RS485為通信接口，25-33為開啟端子，其中31為外部啟動，33為外部停止，29為接觸器運行狀態。22端子外部連接電機接觸器線圈，17端子KA3為開啟量，默認為故障報警。

五保護原理及參數整理

設備送電后，確認液晶顯示器和按鈕正常工作。在開啟量實驗中，設備的外部端子用導線短路。在設備的開啟狀態顯示中，DI1-DI8應從斷開變為閉合（從未顯示到顯示）。開啟量需要通過上位軟件的遙控器進行調試，控制模式設置為通信控制，然后使用上位機控制電路的啟動和停止。驗證后，輸入保護固定值，并根據需要進行保護和退出。

脫硫18是由參數設定的．以5kW沖洗泵為例。基本參數：電機額定電流Ie=34．7A，PT變比1，CT選項值為0(60A/25ma對應變比)、CT一次值60A。

（1）速斷保護是為了防止電機或線路之間的短路。當任何相位電流超過設定值時，應根據設定的延遲進行保護。短路速斷保護的固定值通常設置為電機額定電流的8-10倍。跳閘，固定值Is=8Ie，延遲時間DEL=0秒。

（2）過流保護是指當任何相電流超過設定值時，設定延遲保護動作。過流保護的固定值通常設定為額定電流的1．2-1．五倍。這里投入跳閘，定值Is=1．5Ie，延遲時間del=10秒。

（3）封堵保護是指在電機啟動和運行過程中，由于負載過大或自身機械卡住而導致的電機損壞。封堵保護應根據電機封堵電流的一半進行設置。如果找不到封堵電流，可以根據額定電流的4-6倍進行設置。跳閘，固定值Is=6Ie，啟動時延遲時間DEL=2秒，運行時延遲時間DEL=1秒。

（4）接地保護電機設備單向或多相接地，保護器根據采樣的三相電流矢量和零序電流計算零序電流。當零序電流異常時，根據內部設定值和時間延遲報警或停機。跳閘投入這里，固定值Is=0．3Ie，延遲時間del=5秒。

（5）缺相保護是檢測電機某一相的正常運行電流，如果另一相沒有電流或電流很小，則判斷為線路缺相和保護動作。跳閘在這里投入，固定值為系統默認值，延遲時間del=1秒。

（6）三相不平衡保護是指電機的任何一相電流大于或小于三相電流的平均值（一般電機設置為10%以內的不平衡）。跳閘，固定值10%，延遲時間del=5秒。

（7）過壓欠壓保護過壓會降低電機的絕緣，影響電機的使用壽命。欠壓時，電機輸出扭矩成倍下降，嚴重過載，繞組溫度急劇上升。當三相電壓低于欠壓保護值時，延遲后進行保護。

對于普通電機，額定電壓的60%-70%通常用于欠壓值。對于重要負載的電機，額定電壓的40%-50%可以用于低電壓值。延遲時間應根據確保生產過程、人員和設備的安全性進行設置。此處的過壓投入報警，固定值Us=1．延遲時間del=10秒，欠壓投入跳閘，固定值Us=0．延遲時間del=5秒的6Ue。

（8）TE時間保護僅用于增安電機，此處退出。

（9）欠流保護是指當負載為泵或傳送帶時，為了保護設備或人員的安全。當電機的三相電流小到一定程度時，保護動作。

（10）過熱保護、晃電自啟動、逆序保護、漏電保護均退出，工作方式選擇單向運行。

六調試期間遇到的問題

現場測量電流與DCS遠程電流不一致，因為DCS測量范圍需要設置電機額定電流，而不是電流互感器的一次值，在電機的綜合保護范圍內輸入；遠程操作箱和DCS啟動不起作用。檢查參數項啟動控制模式的控制位置未設置為端子啟動；啟動電路幾秒鐘后，液晶面板顯示缺相故障。再次啟動面板顯示B相電流為零，AC相電流正常。鉗流表測量的三相電路電流正常。檢查緊固電流互感器的二次接線后恢復正常。

七 ARD系列電機保護器產品選型介紹

ARD智能電機保護器適用于集保護、測量、控制、通信、運行和維護于一體的額定電壓至660V的低壓電機電路。其完善的保護功能保證了電機的安全運行，具有邏輯可編程功能，可滿足多種控制方式。本產品采用分體式結構，由主體、顯示單元和變壓器組成，可適應各種機柜的安裝。可選擇不同的通信模塊，以滿足現場通信的需要。

1功能特點

■支持基波和全波電力參數的測量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電流與電流不平衡，電流正序，負序，零序分量，電壓，三相電壓相角，剩余電流。

■保護功能包括過載反期限、過載定期限、接地、啟動超時、漏電、欠載、斷相、堵塞、堵塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過功率、欠功率、過壓、欠壓、相序、溫度、TE時間、外部故障、啟動次數限制、運行時間報警、故障次數報警。

■9路可編程DI輸入，默認情況下采用內置DC24V電源，也可選擇外部有源濕接觸。

■5路可編程DO輸出，滿足各種啟動方式，如直接啟動、星三角啟動、自耦變壓器啟動等。主站對電機的遙控“啟動/停止"可以通過通信總線實現。

■可選抗搖電功能：支持搖電立即重啟，失壓重啟。

■MODBUS_RTU通信，PROFIBUSDP通信，最多支持2個通信接口。

■可選配1路DC4-20mA模擬輸出接口，與DCS系統連接，可實現對現場設備的監控。

■各種事件記錄，如故障記錄、啟動記錄、停車記錄、DI變位記錄和重啟記錄。

■顯示界面液晶顯示，支持中英文切換。

2產品選型

八結語

新型電機綜合保護器應用在電站脫硫項目上，參數設置和調試過程簡單直觀，保護功能完善，能夠有效預防設備損壞和事故發生，為電站脫硫的穩定運行提供了有力保障。

參考文獻：

[1]孟晨,王陽.新型電動機綜合保護器在電站脫硫系統的應用[J].科技風,2021,6.

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.

[3] GB 14048.4-2020 低壓開關設備和控制設備 第4-1部分：接觸器和電動機起動器機電式接觸器和電動機起動器(含電動機保護器).