PSM 691U电动机差动综合保护测控装置 PSM692U电动机综合保护测控装置 保护器

2.1 差动保护

2.1.1 比例制动

装置采集A、B、C各相两侧的电流I1、I2，经运算得到

Izd = Max（I 1 , I 2）

Id = | I1 － I2 |  （两侧TA为同极性接线）

动作方程：

如果制动电流Izd小于拐点电流Ig，动作方程为Id＞Icd

如果制动电流Izd大于拐点电流Ig，动作方程为Id＞Icd＋（Izd－Ig）×K

其中：

Izd—制动电流，取**大相电流 ；

Id —差电流；

Icd—差动定值；                                          

Ig —拐点电流值。

拐点电流为0.7倍的额定电流Ie。

制动系数K可整定。

2.1.2 谐波制动

考虑到短引线尾端一次侧TA因负载较重或由于暂态分量影响造成TA饱和，采用谐波制动，可有效防止短引线差动保护误动作。

A相二次谐波和三次谐波制动差动保护动作方程：

   且    

NIAF2尾端A相二次谐波的幅值

NIAF3尾端A相三次谐波的幅值

NIA尾端A相基波的幅值

K2为二次谐波制动系数，一般取0.15

K3为三次谐波制动系数，一般取0.15

C相谐波制动同A相。

同时装置中增加了电机区内、区外故障识别元件，在区内故障时退出谐波制动元件，保证差动保护快速动作。

2.2 差动速断保护

当任一相差流大于差动速断保护的整定值时，则保护装置将无延时出口。

2.3 差流越限告警

装置在检测任一相差流值达到差流越限告警整定值时，经一定的延时发告警信号。

2.4 TA断线告警

短引线在额定电流下运行，任一侧的任一相TA断线时，装置可根据控制字发信或闭锁差动。

2.5 电流速断保护

异步电动机在启动过程中电流很大，通常能达到5～8倍额定电流(Ie)，启动时间能长达几十秒。装置设两个速断定值，在起机过程中采用“启动中速断定值”，该值按躲过电动机启动电流整定，等电动机启动过程结束后，自动采用“启动后速断定值”，该值按电动机自启动电流和区外出口短路时电动机**大反馈电流考虑，取两个电流中的大者。

a)启动时间tst按躲过**长的启动时间整定，tst＞tst.max。

b)启动时的整定值Iop.h按躲过电动机启动电流Ist整定，即：

当t≤tst时，Iop.h＝krel×Ist,，为躲过非周期分量的影响，krel取1.5,Ist为（6～8)Ie。

c)运行时的整定值Iop.l按躲过自启动电流和区外出口短路时电动机**大反馈短路整定，自启动电流的大小与备用电源自投的延时等因素有关，在厂用电源快切成功时，电动机几乎不存在自启动过程，因为转速还没有明显降低，只有在残压切换或同期捕捉切换时，电动机转速已明显降低，自启动电流会较大，按传统方法计算，自启动电流Iast=5Ie，Iop.l= krel ×Iast×Ie =1.3×5×Ie =6.5Ie 。

区外出口三相短路考虑保护(40～60)ms固有延时，反馈电流Ifb=6Ie。

Iop.l = krel ×Ifb=1.36 Ie =7.8Ie。

d)速断保护的短延时用于与F-C回路配合。

2.6 定时限过流保护

当电动机三相电流IA、IB、IC大于过流保护的整定值时，经延时出口。

过流定值可根据启动电流整定，一般为（1.2～2）Ie。延时按躲过电动机启动时间整定。

2.7 两段定时限负序过流保护/反时限负序保护

当电动机出现三相电压不平衡、断相、反相、匝间短路时，会产生负序电流。

正序电流为I1、负序电流为I2，

若三相电流都接入装置，则：

 ； ；

一般电动机保护只接入两相（即A、C相）电流，其正负序电流可按下式计算：

 ；  ；

两段定时限负序过流保护中，一段用于跳闸，二段用于告警。

反时限负序保护动作方程为：

其中：T－负序反时限常数

      I2－负序电流值

      Ied－电机二次额定电流值

为防止外部故障或外部供电系统出现不平衡时，电动机的反馈负序电流可能引起负序过流保护误动。根据区内、区外发生不对称短路时I2/I1的比值不同，当下列条件满足时，可将负序过流保护闭锁：

I2≥1.2I1，其中：I1为正序电流，I2为负序电流。

2.8 过热保护

电动机过负荷、启动时间过长、堵转等会产生较大的正序电流；而断相、不对称短路、输入电压不对称时会同时产生较大的正序和负序电流，根据电动机定子正序和负序电流引起的发热特征，可对上述故障提供过热保护。

用正、负序综合测量值Ieq作为等效电流来模拟电动机的发热效应，即：

其中：Ieq —等效电流

I1  —正序电流（标幺值）

I2  —负序电流（标幺值）

K1  —正序电流发热系数，在电机启动过程中K1＝0.5，启动完毕K1＝1

根据电动机的发热模型反时限特性，为有效保护电动机，保护的动作时间t和等效电流Ieq的关系有如下两条曲线可供选择：

1）

其中：τ  —过热时间常数。

I∞—允许电机长期运行的**大电流值，一般可设为1.1

2）

其中：τ  —过热时间常数。

I∞—允许电机长期运行的**大电流值，一般可设为1.1

Ip  —过负荷前的负载电流，若过负荷前处于冷态，则Ip=0

选择上述两曲线之一进行计算，当热积累值达到τ时，装置跳闸。

2.9 堵转保护

由于机械故障、负荷过大、电压过低等原因可能使转子处于堵转状态。在全电压下堵转的电动机，电流很大，特别容易烧坏。

装置根据采集的各相电流计算出正序电流，当正序电流大于堵转电流定值时，保护经过延时跳闸。

堵转保护在启动时不退出运行，所以堵转保护延时要大于电动机启动时间。

2.10 单相接地保护

零序过流测量范围为0.050~30A（二次值），用于非直接接地系统。

当3I0大于零序过流保护整定值，保护经延时跳闸。

2.11 低电压保护及PT断线闭锁

当电动机电源电压短时降低或短时中断后又恢复时，为保证重要电动机的自启动而需要切除次要的电动机。

当输入装置的三个线电压Uab、Ubc及Uca同时低于低电压定值时，低电压保护动作，经延时作用于出口。为防止因PT断线使保护误动，设置有PT断线闭锁。当发生PT断线时，装置将发告警信号并闭锁低电压保护。

低电压保护定值的设定按躲过成组电动机自启动时的**低电压来整定。

当母线未送电时，低电压保护会动作，未了避免这种情况，装置设有低电压开放条件，必须先满足开放条件，低电压保护才投入。该条件可由用户设定投入(使用)或退出(不使用)。

低电压开放条件：三个线电压有一个大于80V，且延时100ms。该条件一旦成立，低电压保护有效。当低电压保护动作跳闸后，经过10S延时，装置自动使低电压开放条件无效，低电压保护同时返回。

装置采用两种方法识别PT断线。

方法一：

当三个线电压中**大与**小之差大于30V，延时3S，发PT断线信号；当三个线电压中**大与**小之差小于30V，且Uab大于80V，PT断线信号返回。

方法二：

电压突变同时电流不突变，认为PT断线，发PT断线信号。

电压突变：100mS内三个线电压中任一个由大于90V变为小于60V。

电流不突变：Ia，Ic均大于0.2A，且变化小于0.1A。

三个线电压都大于９０Ｖ，PT断线信号返回。

2.12 过负荷保护

当电动机三相电流IA、IB、IC大于过负荷保护的整定值时，经过延时，装置发信或跳闸出口（可由控制字选择）。过负荷定值应小于过流保护定值。由于电机在启动过程中电流较大，所以过负荷延时定值应躲过电机自启动时间。

2.13 非电量保护

装置带有2个非电量保护，用于变压器电动机组或工艺故障需要跳闸等情况。每个非电量保护可以整定为跳闸或发信或退出。如不作为非电量保护，整定为退出时，这些点可以作为普通开入量使用。

2.14  4-20mA直流输出

装置端子(3X2，3X3)输出一路4-20mA直流，用于接至DCS系统的模拟量采集卡件（AI）。

该直流输出可在装置设置中由用户选择对应为Ia或Uab或P。