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1　引言

    在現(xiàn)代工業(yè)中，電動機作為一種拖動機械，成為所有動力機械的基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和工藝控制的不斷完善，尤其是自動化生產(chǎn)的要求，迫切需要開發(fā)和完善電動機的控制和保護設(shè)備，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)過程和大型機械的遙控、遙測、遙調(diào)、故障診斷以及集中控制等功能。

    同時，石油化工行業(yè)的特點本身就是大通量、滿負荷的連續(xù)運轉(zhuǎn)，因而對電機設(shè)備的可靠性和穩(wěn)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消除，以保證及時恢復(fù)生產(chǎn)。錦化化工集團過去一直采用熱繼電器作為電動機的過載保護和控制元件，但由于元件質(zhì)量和工藝的限制，已無法滿足日益發(fā)展的工藝自動化的要求。為此，我們經(jīng)過多年嘗試和反復(fù)實踐，最終選擇了一種新型的電動機智能保護器（簡稱為電機保護器），作為電動機的保護元件，并取得了一定的使用經(jīng)驗。特別是我們在錦化新建的8萬噸離子膜燒堿改造工程、12萬噸離子膜燒堿工程、8萬噸聚氯乙烯工程、8萬噸環(huán)氧丙烷和5萬噸粒堿等國家重點工程建設(shè)過程中，通過在低壓配電系統(tǒng)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，而且利用先進的通訊技術(shù)，實現(xiàn)了部分電機控制的自動化，并取得了顯著的經(jīng)濟效益，因此，下面就電動機保護器的工程應(yīng)用作以簡單介紹。

2　基本工作原理：

    電機保護器是最近十多年才發(fā)展起來的一種新型電子式多功能電動機綜合保護裝置。它集過（輕）載保護、缺相、過（欠）壓、堵轉(zhuǎn)、漏電、接地及三相不平衡保護等低壓保護于一身，具有設(shè)定精度高、節(jié)電、動作靈敏、工作可靠等優(yōu)點，是傳統(tǒng)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部分組成。其基本原理及工作過程如圖1所示：

    傳感器將電動機的電流變化線性地反映至保護器的采樣端口，經(jīng)過整流、濾波等環(huán)節(jié)后，轉(zhuǎn)換成與電動機電流成正比的直流電壓信號、送到相應(yīng)部分與給定的保護參數(shù)進行比較處理，再經(jīng)單片機回路處理，推動功率回路，使繼電器動作。當(dāng)電機由于驅(qū)動部分過載導(dǎo)致電流增大時，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，過載回路工作，RC延時電路經(jīng)過一定的（可調(diào)）延時，驅(qū)動出口繼電器動作，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(tǒng)功能

    （1）保護功能

    電機保護器可實現(xiàn)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（輕）負荷保護、不平衡過負荷保護、堵轉(zhuǎn)保護、低電壓和過電壓保護。當(dāng)電機正常工作時，保護器通過面板上的液晶顯示屏，實時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定時將采集的信號通過CAN總線傳至后臺微機。當(dāng)故障發(fā)生時，保護器迅速動作，現(xiàn)場保存故障類型、時間以及電機運行參數(shù)，隨后通過CANBUS網(wǎng)絡(luò)向后臺監(jiān)控機報告。    

   （2）在線監(jiān)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(shù)據(jù)的調(diào)閱、修改和整定。同時，在線監(jiān)測電機的運行負載和供電電源的質(zhì)量，為及早發(fā)現(xiàn)過載和接地故障等，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(tǒng)的安全生產(chǎn)、減少事故停車，提供了可靠依據(jù)。

4　選用原則

    （1）電機保護器按結(jié)構(gòu)形式來劃分，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(nèi)任意安置，故非常適合于新型的抽屜式開關(guān)柜安裝。

    我們在工程實踐中由于普遍采用了新型的多米諾式或GCK系列低壓抽屜式開關(guān)柜，因而創(chuàng)造性的將顯示表頭嵌入式的安裝在開關(guān)抽屜的活動面板內(nèi)，這樣既簡化了柜內(nèi)接線、又方便了系統(tǒng)隨時調(diào)整、設(shè)定參數(shù)和顯示、監(jiān)控，同時數(shù)字化的顯示面板也增添了柜面的統(tǒng)一性和美觀性；使得配電室內(nèi)的設(shè)備運行情況及故障狀態(tài)一目了然，極大的方便了系統(tǒng)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劃分，可分為AC380V、AC220V兩種；對應(yīng)量程為1-10A、5-50A、10-100A、20-200A、40-40A等若干等級，使用時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(yīng)的量程范圍即可。

    在工程應(yīng)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，對于110KW及以上的電機，我們采用在主回路裝設(shè)（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(shè)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，可根據(jù)工藝以及DCS系統(tǒng)連鎖的實際需要合理安排。

    在5萬噸粒堿工程的設(shè)計上，由于裝置的自動化控制要求較高，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微機系統(tǒng)在線瀏覽生產(chǎn)負荷和包裝機的工作情況，及時調(diào)整生產(chǎn)進度、預(yù)防突發(fā)事故，做出了重大貢獻。

5　部分工程應(yīng)用實例

    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，還具有延時自起動等功能。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(yīng)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(yīng)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，5為工作電源端子。由于電機電流較大，故通過300/5的CT轉(zhuǎn)換，將二次電流通過保護器穿芯來實現(xiàn)。若保護器動作，則故障報警或跳開主接觸器KM，同時電機保護器自保持并顯示故障狀態(tài)，直至操作人員現(xiàn)場按停車按鈕SB1復(fù)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(yīng)用

    如圖3所示，互感器部分與本體之間通過屏蔽線相連，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，5、端子為常開報警輸出，7、8端子為漏電零序CT接點，9、10端子為485通訊接口，通過兩芯屏蔽雙絞線匯總到電氣控制室后臺計算機的專用通訊接口卡，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。若保護器動作，則故障報警或跳開主接觸器KM，同時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(fù)位鍵后，機內(nèi)的出口繼電器才可以復(fù)位，為再次開車做好準(zhǔn)備。這一點與JDB92有所不同，在保護接線時一定要注意。

    另外，在工程使用過程中，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，不僅實現(xiàn)了小功率電機的全壓起動、還配合電流互感器實現(xiàn)了大功率電機的星三角起動和自耦降壓起動，為生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了可靠的技術(shù)保障。    

6．1工程經(jīng)驗

    結(jié)合我們六年多的電機保護器使用經(jīng)驗，現(xiàn)總結(jié)如下：

    •    在實際使用過程中，應(yīng)注意嚴格按照電機的額定電流來選擇保護器，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(shù)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(guī)格過多而給生產(chǎn)帶來的不便。

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

    6．2當(dāng)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，相信其設(shè)計將更為完善和科學(xué)：

    •    對于分體式保護器，推薦使用國外先進的免螺絲安裝方式（或拤扣式），方便現(xiàn)場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(xiàn)場和后臺計算機上保護參數(shù)的設(shè)定，應(yīng)增設(shè)密碼；防止非運行人員意外修改。巡檢人員無權(quán)調(diào)用。

    •    改進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(xiàn)場安裝調(diào)試。

7　結(jié)束語：

    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，對各種故障類型均進行了準(zhǔn)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(jié)約了大量的資金。因此，廣泛的采用電動機智能保護器，不但可以提高工藝控制的準(zhǔn)確性、科學(xué)性，降低事故率，而且對于提高電氣控制系統(tǒng)的自動化水平和發(fā)展國民經(jīng)濟，也必將起到積極的推動作用。

參考文獻 《電機拖動基礎(chǔ)》，機械出版社出版 《JDB-2K電動機智能保護器》說明書。