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1、 1 高压高压电电机微机综合保护装置机微机综合保护装置的原理与定值的原理与定值 WGB 系列微机综合保护测控装置中的 WGB-151N、WGB-152N 和 WGB-153N 型电 动机保护器，则主要应用于 10kV 及以下各电压等级的电动机保护，可以直接安 装在高压开关柜上。本文以此产品为例，介绍综合保护装置的的主要保护原理、 应用及维护方法。 一、装置一、装置功能功能简介简介 1.1.保护功能配置保护功能配置 WGB-150N 系列电动机微机综合保护装置共分三种型号：WGB-151N、WGB-152N 和 WGB-153N。各型号保护器的保护功能配置见表 1。 表 1 各型号保护器的保护功
2、能配置表 型号 功能配置 WGB-151N WGB-152N WGB-153N 装置交 流输 入 电流 保 护 Ia，Ic, 3Io Ia1，Ic1, Ia2， Ic2,3Io Ia, Ib, Ic, 3Io 测 量 IA，IC 电 压 Ua, Ub, Uc Ua, Ub, Uc Ua, Ub, Uc 启动时间过长保护 I、II 段定时限过流保护 负序电流保护 零序电流保护 过负荷保护 过热保护 过电压保护 低电压保护 差动速断保护 比率差动保护 CT 断线检测 控制回路异常告警 PT 断线检测 跳位异常告警 装置故障告警 遥信、遥控及遥测 注：注：表中标注符号“” ，表示具有该项功能 2 2
3、.2.主要特点主要特点 装置采用工业级 RS-422、RS-485 或 LonWorks 总线网络，组网经济、方便， 可直接与微机监控或保护管理机联网通信。 装置采集并向远方发送状态量、模拟量，遥信变位优先发送。 装置能通过通信上传故障报告，进行对时、定值调用和修改、定值区切换、 合闸、跳闸等操作。 装置包含完善的操作回路。 二二、电机保护电机保护的功能的功能原理原理 1.1.电动机电动机起起动过长保护动过长保护 本保护能自动识别电动机起动过程，当整定的起动时间到达后，电动机的任 一相电流仍大于额定电流的 105%时，起动过长保护动作。动作方式有告警和跳闸 两种选择。 2.2.两段式定时限过流
4、保护两段式定时限过流保护 装置设有两段式定时限过流保护，由压板选择投退。I 段为电流速断保护， 用于电动机短路保护。电动机起动过程中，保护速断定值自动升为 2 倍的速断整 定电流值，以躲过电动机的起动电流；当电动机起动结束后，保护速断定值恢复 原整定电流值，这样可有效防止起动过程中因起动电流过大而引起误动，同时还 能保证运行中保护有较高的灵敏度。 II 段为过流保护，为电动机的堵转提供保护。II 段保护在电动机起动过程中 自动退出。其保护原理如图 1 所示。图中横线以下的图形符号在本图或以后各图 中会经常使用，这里给出了其名称，供读图参考。其中的连接片（压板）是一个 可方便投入或退出保护的接插
5、件，用于硬件方式的保护投退，图 1 左上角的“保 护投退”是软件方式的投退。本文以下各图中的保护均可实现硬件和软件投退。 3.3.负序电流负序电流保护保护 当电动机三相电流有明显不对称时，会出现较大的负序电流，而负序电流将 在转子中产生 2 倍工频的电流，使转子附加发热大大增加，危及电动机的安全运 行。 装置设置负序电流保护，分别对电动机反相、断相、匝间短路以及较严重的 电压不对称等异常运行情况提供保护。负序电流保护原理如图 2 所示。 4.4.零零序序电流保护电流保护 3 装置设有零序电流保护功能,可选择动作于跳闸或告警。其保护原理如图3所 示。 5.5.过负荷保护过负荷保护 装置设有过负荷
6、保护功能。过负荷保护可选择动作于跳闸或告警。其保护原 理如图 4 所示。 6 6. .过热保护过热保护 过热保护主要为了防止电动机过热，考虑了电动机正序电流和负序电流产生 的综合热效应、热积累过程和散热过程。 过热预告警：过热预告警由控制字进行投退，当热积累值达到热跳闸值的 75% 时发过热告警信号。 过热保护跳闸后，不能立即再次起动，等散热结束后方可再次起动。在需要 紧急起动的情况下，可按住装置面板上的“”键 2 秒钟进行热强制复归。 7.7.低电压保护低电压保护 当电源电压短时降低或短时中断时，为保证重要电动机自启动，要断开次要 电动机，这就需要配置低电压保护。低电压保护原理如图 5 所示
7、。电压互感器二 次额定电压为 100V，图 5 中将线电压 Uab10V 作为判定“电压短时降低或中断” 的条件。图中的“HWJ”是合闸位置继电器，使用该继电器常开接点的意义是， 只有电动机在合闸位置时才可能起动低电压保护。 4 8.8.过电压保护过电压保护 过电压保护原理如图 6 所示。图中的“HWJ”是合闸位置继电器。使用该继 电器常开接点的意义在于，只有电动机在合闸位置时才可能起动过电压保护。 9.9.差动速断保护差动速断保护(WGB(WGB- -152152N N) ) 差动速断保护功能，在电动机内部严重故障时快速动作。任一相差动电流大 于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。在电动机
8、起动过程中, 保护动作延 时 120ms，以躲过电动机起动过程中瞬时暂态峰值电流，提高保护可靠性；起动 结束后，保护无延时。 10.10.比率差动保护比率差动保护(WGB(WGB- -152152N N) ) 比率差动保护是电动机内部故障的主保护，能保证外部短路不动作，内部故 障时有较高的灵敏度。比率差动保护在电动机起动过程中,延时 120ms 保护，以 躲过电动机起动过程中瞬时暂态峰值电流，提高保护可靠性；起动结束后，保护 动作无延时。 11.11.电流互感器（电流互感器（CTCT）断线检测断线检测(WGB(WGB- -152152N N) ) 在任一相差动电流大于 0.1IN 时启动 CT
9、 断线判别程序，满足下列条件时 认为 CT 断线。CT 断线后发告警信号。 a.本侧两相电流中一相无流； b.对侧本相电流与起动前相等。 12.12.控制回路异常告警控制回路异常告警 装置采集断路器的跳位和合位，当控制电源正常、断路器位置辅助接点正常 时，必有一个跳位或合位，否则，经 2S 延时报控制回路异常告警信号。 控制回路异常告警原理如图 7 所示。 5 13.13.电压互感器（电压互感器（PTPT）断线告警断线告警 装置检测到 PT 断线延时发出告警信号，在母线电压恢复正常（PT 二次额定 电压为 100V，这里的“母线电压恢复正常”是指线电压均大于 80V）后，保护返 回。其原理如图
10、 8 所示。 14.14.跳位异常告警跳位异常告警 装置检测到跳位有开入（关于开入或开入量的定义，下文将有介绍）且有流 时，经延时报跳位异常告警信号，告警继电器动作。 15.15.装置故障告警装置故障告警 保护装置的硬件发生故障，装置的 LCD 可以显示故障信息，并驱动装置异常 继电器发告警信号，同时闭锁保护。 16.16.遥信、遥控及遥测功能遥信、遥控及遥测功能 遥信、遥控及遥测可以实现下列功能： a.遥信：各种保护动作信号及断路器位置等开入量信号。 b.遥控：远方控制跳合闸、调（修改）定值等。 c.遥测：电流、电压、频率、有功功率、无功功率。 17.17.通信功能通信功能 可直接与微机监控
11、或保护管理机通信，通信接口可选用 RS-422、RS-485 或 LonWorks。通信规约可选用 Q/XJ11.050-2001 许继通信规约、IEC60870-5-103 国 际标准通信规约或 MODBUS 通信规约。 三、三、定值定值、动作信息动作信息 1.1.定值范围及说明定值范围及说明 所谓“定值” ，即由使用人员设置的装置可执行的运行参数。该保护装置可 存贮 10 套定值， 对应的定值区号为 09。 装置运行时可选择使用任意一套定值。 对于上述各种保护功能，无须使用的应设为“退出” ，使用的设为“投入” ，这些 保护功能的投退都可在定值清单中设置。相关的电流、电压及时限等定值均应在
12、 定值清单中进行整定。定值设置的方法因为篇幅过大，此处从略。具体操作可参 阅产品说明书。WGB-150N 系列定值清单见表 2。 表 2 WGB-150N 系列定值清单 定 值 种 类 定 值 项 目 整 定 范 围 整 定 步 长 6 1.起动时间 过长保护 电动机额定电流（IN） 0.1 IN4IN 0.01A 起动时限 0.1s60s 0.01s 起动过长跳闸 投入或退出 2. 过流段保护 过流 I 段压板 投入或退出 过流 I 段定值 1 IN15 IN 0.01A 过流 I 段时限 0s9.99s 0.01s 3. 过流 II 段保护 过流 II 段压板 投入或退出 过流 II 段定
13、值 0.4 IN10 IN 0.01A 过流 II 段时限 0s9.99s 0.01s 4.负序电流保护 负序电流压板 投入或退出 负序电流定值 0.1 IN4 IN 0.01A 负序电流时限 0s9.99s 0.01s 5. 零序电流保护 零序电流压板 投入或退出 零序电流定值 0.02A12A 0.01A 零序电流时限 0s9.99s 0.01s 零序跳闸投退 投入或退出 6. 过负荷保护 过负荷压板 投入或退出 过负荷定值 0.2 IN4 IN 0.01A 过负荷时限 0s100s 0.01s 过负荷跳闸投退 投入或退出 7. 过热保护 过热保护压板 投入或退出 发热时间常数 1min1
14、00min 1min 负序发热系数 310 0.01 散热系数 14.5 0.01 过热预告警 投入或退出 8. 低电压保护 低电压压板 投入或退出 低电压定值 10V100V 0.01V 低电压时限 0s9.99s 0.01s 9. 过电压保护 过电压压板 投入或退出 过电压定值 100V120V 0.01V 过电压时限 0s9.99s 0.01s 10. 差动速断保护 （WGB-152N） 差动速断压板 投入或退出 差动速断定值 0.1 IN15 IN 0.01A 11.比率差动保护 （WGB-152N） 差动保护压板 投入或退出 最小动作电流 0.1 IN0.9 IN 0.01A 最小制
15、动电流 0.1 IN2 IN 0.01A 制动系数 0.10.9 0.01 12. CT 断线检测 （WGB-152N） CT 断线压板 投入或退出 13. PT 断线检测 PT 断线检测压板 投入或退出 2.2.动作信息及说明动作信息及说明 保护装置运行中发生动作或告警时，将动作信息显示于 LCD，同时上传到保 护管理机或当地监控。 7 保护动作后，如有多项信息需要显示，则这些信息交替显示。保护动作后如 不复归，信息将不停止显示，复归方式为按住装置面板上的“”键 2 秒钟。另 外，动作信息自动存入事件存贮区，事件存贮区记录最后发生的 20 次事件，且 掉电不丢失。 四四、装置接线装置接线 1.1.装置的接线装置的接线图图 该装置在高压电动机起动柜中与断路器的配合参考接线见 9。 装置的接线端子 安排在机壳背部，具体排列见图 10。 8 2.2.装置工作电源装置工作电源 端子 28、30 为装置电源输入端，电源为直流时，28 接正极性端，30 接负极 性端，为交流时不分极性；端子 29 为装置屏蔽接地端子。 3.3.保护或测量的交流电流及电压输入保护或测量的交流电流及电压输入 交流电流输入： WGB-151N: 端子 1、 2、 3、 4 分别为 A 相、 C 相保护电流输入； 端子 5、6、7、8 分别为 A 相、C 相测量电流输入
