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1　引言

    在現代工業(yè)中，電動(dòng)機作為一種拖動(dòng)機械，成為所有動(dòng)力機械的基礎，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工藝控制的不斷完善，尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)的要求，迫切需要開(kāi)發(fā)和完善電動(dòng)機的控制和保護設備，從而實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程和大型機械的遙控、遙測、遙調、故障診斷以及集中控制等功能。

    同時(shí)，石油化工行業(yè)的特點(diǎn)本身就是大通量、滿(mǎn)負荷的連續運轉，因而對電機設備的可靠性和穩定性要求極高，一旦發(fā)生事故，必須馬上查找故障原因并及時(shí)消除，以保證及時(shí)恢復生產(chǎn)。錦化化工集團過(guò)去一直采用熱繼電器作為電動(dòng)機的過(guò)載保護和控制元件，但由于元件質(zhì)量和工藝的限制，已無(wú)法滿(mǎn)足日益發(fā)展的工藝自動(dòng)化的要求。為此，我們經(jīng)過(guò)多年嘗試和反復實(shí)踐，最終選擇了一種新型的電動(dòng)機智能保護器（簡(jiǎn)稱(chēng)為電機保護器），作為電動(dòng)機的保護元件，并取得了一定的使用經(jīng)驗。特別是我們在錦化新建的8萬(wàn)噸離子膜燒堿改造工程、12萬(wàn)噸離子膜燒堿工程、8萬(wàn)噸聚氯乙烯工程、8萬(wàn)噸環(huán)氧丙烷和5萬(wàn)噸粒堿等國家重點(diǎn)工程建設過(guò)程中，通過(guò)在低壓配電系統使用了1600多臺電機保護器，不但有效的保障了電機的安全運行、徹底取代了熱繼電器，而且利用先進(jìn)的通訊技術(shù)，實(shí)現了部分電機控制的自動(dòng)化，并取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益，因此，下面就電動(dòng)機保護器的工程應用作以簡(jiǎn)單介紹。

2　基本工作原理：

    電機保護器是最近十多年才發(fā)展起來(lái)的一種新型電子式多功能電動(dòng)機綜合保護裝置。它集過(guò)（輕）載保護、缺相、過(guò)（欠）壓、堵轉、漏電、接地及三相不平衡保護等低壓保護于一身，具有設定精度高、節電、動(dòng)作靈敏、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，是傳統熱繼電器的理想替代產(chǎn)品。它通常是由電流傳感器、比較電路、單片機、或出口繼電器等幾個(gè)部分組成。其基本原理及工作過(guò)程如圖1所示：

    傳感器將電動(dòng)機的電流變化線(xiàn)性地反映至保護器的采樣端口，經(jīng)過(guò)整流、濾波等環(huán)節后，轉換成與電動(dòng)機電流成正比的直流電壓信號、送到相應部分與給定的保護參數進(jìn)行比較處理，再經(jīng)單片機回路處理，推動(dòng)功率回路，使繼電器動(dòng)作。當電機由于驅動(dòng)部分過(guò)載導致電流增大時(shí)，從電流傳感器取得的電壓信號將增大、此電壓值大于保護器的整定值時(shí)，過(guò)載回路工作，RC延時(shí)電路經(jīng)過(guò)一定的（可調）延時(shí)，驅動(dòng)出口繼電器動(dòng)作，使接觸器切斷主回路。欠壓及缺相保護等功能部分，工作原理基本相同。

3　系統功能

    （1）保護功能

    電機保護器可實(shí)現對電機的綜合保護，其具體功能有接地保護、斷相保護、短路保護、過(guò)（輕）負荷保護、不平衡過(guò)負荷保護、堵轉保護、低電壓和過(guò)電壓保護。當電機正常工作時(shí)，保護器通過(guò)面板上的液晶顯示屏，實(shí)時(shí)顯示電機的工作電流和電壓。具有通訊功能的電機保護器在微處理器空閑時(shí)定時(shí)將采集的信號通過(guò)CAN總線(xiàn)傳至后臺微機。當故障發(fā)生時(shí)，保護器迅速動(dòng)作，現場(chǎng)保存故障類(lèi)型、時(shí)間以及電機運行參數，隨后通過(guò)CANBUS網(wǎng)絡(luò )向后臺監控機報告。    

   （2）在線(xiàn)監測功能。

    控制室操作人員可在后臺微機上，完成所有保護器的各種保護整定數據的調閱、修改和整定。同時(shí)，在線(xiàn)監測電機的運行負載和供電電源的質(zhì)量，為及早發(fā)現過(guò)載和接地故障等，創(chuàng )造了條件。此外，后臺微機強大的信息管理功能，可有效記錄各臺電機的型號、運行方式、和歷史維護記錄，為保證工藝系統的安全生產(chǎn)、減少事故停車(chē)，提供了可靠依據。

4　選用原則

    （1）電機保護器按結構形式來(lái)劃分，一般分為一體式和分體式兩種。

    前者是獨立的整體，故適合于固定柜安裝，如老式開(kāi)關(guān)柜或GGD柜改造，可將保護器直接固定在安裝面板上，通過(guò)饋出電纜穿芯即可。后者由于互感器部分與顯示部分分為兩體，可在一定范圍內任意安置，故非常適合于新型的抽屜式開(kāi)關(guān)柜安裝。

    我們在工程實(shí)踐中由于普遍采用了新型的多米諾式或GCK系列低壓抽屜式開(kāi)關(guān)柜，因而創(chuàng )造性的將顯示表頭嵌入式的安裝在開(kāi)關(guān)抽屜的活動(dòng)面板內，這樣既簡(jiǎn)化了柜內接線(xiàn)、又方便了系統隨時(shí)調整、設定參數和顯示、監控，同時(shí)數字化的顯示面板也增添了柜面的統一性和美觀(guān)性；使得配電室內的設備運行情況及故障狀態(tài)一目了然，極大的方便了系統巡視和檢修維護。

    （2）電機保護器按額定工作電壓及電流范圍來(lái)劃分，可分為AC380V、AC220V兩種；對應量程為1-10A、5-50A、10-100A、20-200A、40-40A等若干等級，使用時(shí)按照電機的控制回路工作電壓及負載的額定電流選用相應的量程范圍即可。

    在工程應用中，由于化工裝置大型電機較多，為方便互換及減少備件的種類(lèi)，對于110KW及以上的電機，我們采用在主回路裝設（口/5）電流互感器的方式，將一次電流變?yōu)樾∮?A的二次電流，再接入量程為6A的電機保護器，使大型設備也得到了有效的控制和保護。

     （3）具備RS-485通訊接口的電機保護器配置時(shí)，可根據工藝以及DCS系統連鎖的實(shí)際需要合理安排。

    在5萬(wàn)噸粒堿工程的設計上，由于裝置的自動(dòng)化控制要求較高，所以我們提出了對電機保護器的通訊要求，為電氣操作及工藝控制人員通過(guò)微機系統在線(xiàn)瀏覽生產(chǎn)負荷和包裝機的工作情況，及時(shí)調整生產(chǎn)進(jìn)度、預防突發(fā)事故，做出了重大貢獻。

5　部分工程應用實(shí)例

    由于我公司選用的多是浙江蒼南雙華電器公司出品的JDB系列電機保護器。該產(chǎn)除具備一般保護器的功能外，還具有延時(shí)自起動(dòng)等功能。故以該系列產(chǎn)品為例,介紹一下電機保護器在我公司的工程應用情況。

    •    JDB92一體式電機保護器在160KW氯氣鼓風(fēng)機配電回路改造中的應用

    如圖2所示，1、2端子為保護器故障自保持電源，3、4端子為保護接點(diǎn)，5為工作電源端子。由于電機電流較大，故通過(guò)300/5的CT轉換，將二次電流通過(guò)保護器穿芯來(lái)實(shí)現。若保護器動(dòng)作，則故障報警或跳開(kāi)主接觸器KM，同時(shí)電機保護器自保持并顯示故障狀態(tài)，直至操作人員現場(chǎng)按停車(chē)按鈕SB1復歸為止。該型產(chǎn)品不具備微機通訊功能。

    •    可通訊的JDB-2K分體式電機保護器在粒堿裝置30KW堿泵抽屜式配電回路中的應用

    如圖3所示，互感器部分與本體之間通過(guò)屏蔽線(xiàn)相連，本體的1、2端子為保護器工作電源，3、4端子為常閉保護接點(diǎn)，5、端子為常開(kāi)報警輸出，7、8端子為漏電零序CT接點(diǎn)，9、10端子為485通訊接口，通過(guò)兩芯屏蔽雙絞線(xiàn)匯總到電氣控制室后臺計算機的專(zhuān)用通訊接口卡，實(shí)現遠程監控。若保護器動(dòng)作，則故障報警或跳開(kāi)主接觸器KM，同時(shí)電機保護器自保持并顯示故障狀態(tài)，直到運行人員查明故障后，在后臺計算機或電機保護器的面板上按復位鍵后，機內的出口繼電器才可以復位，為再次開(kāi)車(chē)做好準備。這一點(diǎn)與JDB92有所不同，在保護接線(xiàn)時(shí)一定要注意。

    另外，在工程使用過(guò)程中，針對不同的控制對象，我們利用電機保護器配合各種接觸器，不僅實(shí)現了小功率電機的全壓起動(dòng)、還配合電流互感器實(shí)現了大功率電機的星三角起動(dòng)和自耦降壓起動(dòng)，為生產(chǎn)系統的穩定運行提供了可靠的技術(shù)保障。    

6．1工程經(jīng)驗

    結合我們六年多的電機保護器使用經(jīng)驗，現總結如下：

    •    在實(shí)際使用過(guò)程中，應注意嚴格按照電機的額定電流來(lái)選擇保護器，防止人為放大和縮小保護范圍；避免由于量程太大或太小而造成的測量誤差。

    •    由于多數低壓電機的功率小于110KW，考慮到備品備件的互換性，我們選用的多為200A以下量程的保護器，這樣既保證了保護精度，又避免了由于備件規格過(guò)多而給生產(chǎn)帶來(lái)的不便。

    •    由于分體式保護器，顯示頭部與電流互感器部分分離，應特別注意按出廠(chǎng)編號配對使用，以保證控制精度，不容許交叉使用。

    6．2當然，該產(chǎn)品也存在一定的缺陷和不足，如能在以下幾方面有所改進(jìn)，相信其設計將更為完善和科學(xué)：

    •    對于分體式保護器，推薦使用國外先進(jìn)的免螺絲安裝方式（或拤扣式），方便現場(chǎng)故障處理和快速更換。

    •    完善生產(chǎn)工藝，保證分體式保護器的互感器部分的通用性，使之在同型號產(chǎn)品間可與任意顯示部分互換。

    •    對現場(chǎng)和后臺計算機上保護參數的設定，應增設密碼；防止非運行人員意外修改。巡檢人員無(wú)權調用。

    •    改進(jìn)分體式保護器顯示部分與互感器的通訊方式，如改為RS485形式，將更加方便現場(chǎng)安裝調試。

7　結束語(yǔ)：

    電機保護器這種新型電子產(chǎn)品，98年首次在錦化集團使用，一直運行良好，對各種故障類(lèi)型均進(jìn)行了準確的報警顯示，有效的防止了電機意外燒毀的發(fā)生，為公司節約了大量的資金。因此，廣泛的采用電動(dòng)機智能保護器，不但可以提高工藝控制的準確性、科學(xué)性，降低事故率，而且對于提高電氣控制系統的自動(dòng)化水平和發(fā)展國民經(jīng)濟，也必將起到積極的推動(dòng)作用。

參考文獻 《電機拖動(dòng)基礎》，機械出版社出版 《JDB-2K電動(dòng)機智能保護器》說(shuō)明書(shū)。