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1、第三章WDZ-430EX电动机综合保护测控装置1.产品用途及特点WDZ-430EX电动机综合保护测控装置（以下简称装置）主要用于大型及中型三相异步电动机的综合保护和测控，对特大型电动机（2000KW及以上，或主保护灵敏度校验不合格）需加装与之配套的WDZ-431EX电动机差动保护装置。装置可配置独立的操作回路和防跳回路，可适用于各种出口的电动机回路。完备的保护功能：l 电流速断保护（反向功率闭锁）l 负序过流一段保护l 负序过流二段保护l 接地保护l 过热保护l 过热禁止再启动保护l 堵转保护l 长启动保护l 正序过流保护l 过负荷保护l 欠压保护l PT断线告警l FC回路大电流闭锁出口l
2、熔断器保护l 独立的操作回路和防跳回路（选配）l 故障录波和电机启动过程录波测控功能：l 10路遥信开入采集、装置内部遥信、事故遥信l 断路器遥控跳、合l 遥测量：三相电压，三相电流，P，Q，功率因数，频率l 2路脉冲量输入实现外部电度表自动抄表l 内嵌高精度智能电度表，输出有功脉冲，可节省外部电度表（选配）l 1路420mA直流模拟量输出，替代变送器作为DCS测量接口（选配）l 电动机启动信息和启停次数统计通讯功能：l 多种通讯接口：RS485、CAN、以太网，可支持双网本装置具有如下特点：l 采用先进的32位嵌入式微处理器l 汉字液晶显示、操作简便直观l 用串行EEPROM存放保护定值l
3、可预先设定5套定值适应各种运行工况l 带掉电保持的SOE和自检报告l 软、硬件冗余设计，抗干扰性能强l 完善的软、硬件自检，二级看门狗l 全密封嵌入式机箱设计，体积小，重量轻，可直接安装在开关柜上l 安全可靠的高速现场总线技术，支持RS485、CAN、以太网，支持双网l 完善、灵活的保护功能，全面、准确、可靠的测控功能l 可选配DCS测量接口（420mA模拟量输出）l 可选配独立的操作回路和防跳回路，并能自动适应跳合闸电流的大小。2.主要保护功能及原理保护原理框图见图3.1。图3.1 WDZ-430EX保护原理框图2.1.电流速断保护（反向功率闭锁）其动作判据为：Imax=max（Ia，Ib，
4、Ic）ImaxIsdg在电动机额定启动时间内或ImaxIsdd在电动机额定启动时间后ttsd 式中，Imax：A、B、C相电流（Ia，Ib，Ic）最大值（A）Isdg：速断动作电流高值（电动机启动过程中速断电流动作值）（A）Isdd：速断动作电流低值（电动机启动结束后速断电流动作值）（A）tsd：整定的速断保护动作时间（s）本保护在电动机启动时，可以避开启动开始瞬间的暂态峰值电流。为了防止外部故障时电动机倒送大电流引起电流速断保护误动作，本保护设置了反向功率闭锁速断保护的功能。如果反向功率闭锁速断功能投入，当电流和电压同向时，开放保护；当电流和电压反向时，闭锁保护。2.2.负序过流一段保护其动
5、作判据为：I2I21dztt21dz式中，I2：负序电流（A）I21dz：负序过流一段电流动作值（A）t21dz：负序过流一段保护动作时间（s）2.3.负序过流二段保护其动作判据为：I2I22dztt22dz式中，I22dz：负序过流二段电流动作值（A）t22dz：负序过流二段保护动作时间（s）2.4.接地保护采用零序电流互感器获取电动机的零序电流，构成电动机的单相接地保护。为防止在电动机较大的启动电流下，由于零序不平衡电流引起本保护误动作，本保护采用了最大相电流Imax作制动量，其动作特性见图3.2。I0I0dz当Imax1.05Ie时或I01+（Imax/Ie-1.05）/4I0dz当Im
6、ax1.05Ie时t0t0dz式中，I0：电动机的零序电流倍数I0dz：零序电流动作值（倍）Ie：电动机额定电流（A）t0dz：整定的接地保护动作时间（s）t0：接地保护动作时间（s）零序额定电流视中性点接地电流大小确定，本装置提供I0e=0.02A和I0e=0.2A两种供选择。一般有，中性点小电流接地时，取I0e=0.02A；中性点大电流接地时，取I0e=0.2A。图3.2 接地保护特性曲线1 2 3 4 512动作区制动区I0/I0dzImax /Ie2.5.过热保护装置可以在各种运行工况下，建立电动机的发热模型，对电动机提供准确的过热保护，考虑到正、负序电流的热效应不同，在发热模型中采用
7、热等效电流Ieq，其表达式为：式中,K1=0.5额定启动时间内=1额定启动时间后K2=310本装置取6K1随启动过程变化， K2用于表示负序电流在发热模型中的热效应，由于负序电流在转子中的热效应比正序电流高很多，比例上等于在两倍系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比。根据理论和经验，本装置取K2=6。电动机的积累过热量为：式中，t：积累过热量计算间隔时间，本装置取t=0.1s。电动机的跳闸（允许）过热量T为：式中，Tfr：电动机的发热时间常数（s）当T时，过热保护动作，=0表示电动机已达到热平衡，无积累过热量。为了表示方便，电动机的积累过热量的程度用过热比例r表示：r=T由此可见，r1.0时，过
8、热保护动作，为提示运行人员，当电动机过热比例r超过过热告警整定值a时，装置先告警。电动机在冷态（即初始过热量=0）的情况下，过热保护的动作时间为：t=TfrK1（I1/Ie）2+K2（I2/Ie）2-1.052当电动机停运，电动机积累的过热量将逐步衰减，本装置按指数规律衰减过热量，衰减的时间常数为4倍的电动机散热时间Tsr，即认为Tsr时间后，散热结束，电动机又达到热平衡。2.6.电动机过热禁止再启动保护当电动机因过热保护切除后，本保护即检查电动机过热比例r是否降低到整定的过热闭锁值b以下，如否，则保护出口继电器不返回，禁止电动机再启动，避免由启动电流引起过高温升，损坏电动机，紧急情况下，如在
9、过热比例r较高时，需启动电动机，可以按装置面板上的“复归”键，人为清除装置记忆的过热比例r值为零。2.7.堵转保护用电动机转速开关和相电流构成堵转保护。其动作判据为： ImaxIddzttddz转速开关触点闭合式中，Iddz：堵转保护动作电流整定值（A）tddz：堵转保护动作时间（s）本保护需引入电动机转速开关信号。2.8.长启动保护首先计算电动机在启动过程中的计算启动时间tqdj：tqdj=（Iqde）2tydIqdm式中，tqdj：计算启动时间（s）Iqde：电动机的额定启动电流（A）Iqdm：本次电动机启动过程中的最大启动电流（A）tyd：电动机的允许堵转时间（s）其次判断，若在计算启动
10、时间tqdj内，Imax1.125Ie，则，电动机正常启动成功，长启动保护算法结束；若在计算启动时间tqdj后，Imax1.125Ie，则，电动机未能正常启动，长启动保护动作。长启动保护动作时间最长为100s。2.9.正序过流保护正序过流保护必须满足下列条件之一方才投入： 电动机长启动算法结束； 启动时间超过允许堵转时间，ttyd；如果满足下列条件之一，则认为电动机长启动算法结束： 如果长启动保护投入：参照长启动保护逻辑； 如果长启动保护未投入：Imax1.125Ie；其动作判据为：I1I1glt1t1gl式中，I1gl：正序过流保护正序电流动作值（A）t1gl：整定的正序过流保护动作时间（s
11、）对于不采用长启动保护的用户，需要注意的是：本保护除了需要整定正序过流动作值I1gl和正序过流动作时间t1gl，还需要整定电动机允许堵转时间tyd。2.10.过负荷保护其动作判据为：ImaxIgfhttgfh式中，Igfh：过负荷保护电流动作值（A）tgfh：过负荷保护动作时间（s）2.11.欠压保护通过测量电动机母线电压来实现，当电动机母线电压降低到整定动作值Uqy以下且时间大于整定值tqy时，对电动机提供跳闸保护。为防止PT断线误切电动机，本保护设置了当PT断线时瞬时闭锁欠压保护动作，PT断线逻辑见2.12。其动作判据为：Umax=max（Uab，Ubc，Uca）UmaxUqyttqy欠压
12、保护启动前，Umax1.05Uqy式中，Uqy：低电压保护电压动作值（A）tqy：低电压保护动作时间（s）为了保证发电厂电气联锁的可靠进行，当母线无压、电动机无流、开关在合位，如果上面的动作判据无法启动低电压，则通过下面辅助判据启动低电压跳闸：Umax5VImaxIe/8开关在合位ttqy欠压保护启动前，Umax1.05Uqy2.12. PT断线装置有PT断线检测功能，当发生PT断线时，瞬时闭锁欠压保护，并延时15S告警。PT断线有可能是三相PT断线，此时特征是有流无压，其判据为：Umax5VImaxIe/4PT断线有可能是单相或者二相PT断线，此时特征是不平衡电压较大，其判据为：Umax 2
13、0VImaxIe/4（UmaxUmin）/Umax 30%当电压恢复正常后，解除PT断线闭锁和告警。2.13.FC回路大电流闭锁出口功能FC回路中，当电流大于接触器额定开断电流，如果通过接触器跳闸，则可能烧毁接触器，此时应通过熔断器熔断来断开大电流。其动作原理和判据为：当电流大于接触器开断电流，闭锁跳闸出口和遥跳出口：ImaxIfcbs式中，Ifcbs：F-C过流闭锁电流值（A）2.14.熔断器保护FC回路中，当电流大于熔断器熔丝熔断电流时，熔丝开始熔断，当熔丝完全熔断后，跳开接触器开关。由于熔丝熔断电流是一曲线，无法准确确定其大小，拟采用速断电流定值。注意：如果装置配备的为I/O板，须将开关
14、位置通过开入4引入。熔断器保护启动条件：ImaxIsdg开关在合位熔断器保护跳闸条件：ImaxIe/8ttfuse开关在合位式中，Isdg：速断动作电流高值（A）tfuse：整定的熔断器保护动作时间（s）2.15.通信装置的智能通讯卡支持多种现场总线通信，用户可根据工程需要选择高速RS485、CAN或工业以太网。通信内容主要有：l 测量值（模拟量，开关量，脉冲量等）l 保护定值查询和修改l 装置状态、故障信息及录波数据等l 遥控l 远方复归装置的通信功能请在定货时加以说明。2.16.DCS测量接口装置测量电动机的各种交流参数，并通过D/A向DCS系统送出1路420mA 的直流模拟量（测量电流值）。2.17.辅助功能2.17.1.当某一保护动作后，若故障未切除，则其它保护若满足条件会相继动作。2.17.2.装置保护动作后，在未复归情况下，若再有故障保护仍能动作。即保护能多次动作。2.17.3.装置能自动记录装置和电动机的各种运行信息，包括：l 64个保护SOE事件记录l 256个遥信变位SOE记录l 16个装置自诊断信息记录l 最近16次启动过程中的最大启动电流值、启动时间。
