1、CSC 237A数字式电动机保护装置CSC 237A数字式电动机综合保护测控装置1装置简介本装置适用于10kV及以下各种中性点非直接接地系统,作为大中型异步电动机 (数百千瓦以上) 相间故障、过负荷、堵转等综合保护。可在开关柜就地安装。2 主要功能及技术参能2.1 保护功能 反应相间故障的速断保护 反应堵转的过电流保护 过负荷保护(可选择跳闸或仅告警发信) 长起动保护 过热保护(过热跳闸、过热告警、热积累记忆功能) 不平衡保护(断相/反相,负序过流保护,可选择定时限或反时限) 接地保护(零序过流保护,可选择跳闸或仅告警发信) 低电压保护 F-C过流闭锁 非电量保护2.2 测控功能 15路开入遥
2、信采集、装置遥信变位、事故遥信 正常断路器遥控分合 Ua、Ub、Uc、Ia、Ic、P、Q、COS等模拟量的遥测 各种事件SOE等2.3 技术参数额定参数直流电压:220V/110V交流电压:100V或V交流电流:1A/5A系统频率:50Hz/60Hz功率消耗直流回路: 15W交流电压回路: 0.15VA/相交流电流回路: 0.25VA/相过载能力交流电流:2In 持续工作20In 允许10s40In 允许1s交流电压:1.2Un 持续工作1.4Un 允许10s继电器触点容量跳合闸出口: 5A,DC220V(吸合)信号触点: 1A,DC220V(吸合)跳合闸电流跳闸电流:0.5 4 A合闸电流:
3、0.5 4 A定时限过流元件电流定值:0.2In20In时间定值:020S定值误差:100M(500V兆欧表)介质强度 GB/T14598.3-1993冲击电压 GB/T14598.3-1993电磁兼容性能辐射电磁场干扰: GB/T14598.9-1995 级快速瞬变干扰: GB/T14598.10-1996 级脉冲群干扰: GB/T14598.13-1998 级静电放电干扰: GB/T14598.14-1998 级射频电磁场辐射干扰: GB/T 17626.31998 级浪涌(冲击)干扰: GB/T 17626.51999标准 III级机械性能振动 GB/T11287-2000 级冲击 GB
4、/T14537-1993 级碰撞 GB/T14537-1993 级环境条件保存温度:-25+70工作温度:-10+55相对湿度:最大不超过95大气压力:86106kPa3 保护元件3.1 长起动保护装置测量电动机起动时间Tstart的方法:当电动机的最大相电流从零突变到10%Ie时开始计时,直到起动电流过峰值后下降到120%Ie时为止,之间的历时称为Tstart。(Ie为电动机额定电流。)电动机起动时间过长会造成转子过热,当装置实际测量的起动时间超过整定的允许起动时间Tstart时,保护动作于跳闸。图1 异步电动机起动电流特性为了降低起动电流,减少对电网的无功冲击,大型的异步电动机常常串联电抗
5、器或者电阻,以实现降压起动;起动完毕后短接串联电抗器或者电阻。本装置设置了专用的控制字,如果选择“降压起动方式投入”,则装置在起动完毕以后,给出一付“投全压”的接点,以便及时短接分压电抗器,使电动机进入额定电压运行。为了试验方便,当CSC 237保护装置检测到电动机在“起动过程中”时(即上图中的Tstart时段),面板MMI最下一指示绿灯(备用)点亮。3.2 过热保护过热保护综合考虑了电动机正序、负序电流所产生的热效应,为电动机各种过负荷引起的过热提供保护,也作为电动机短路、起动时间过长、堵转等的后备。用等效电流Ieq来模拟电动机的发热效应,即:Ieq=式中:Ieq等效电流I1正序电流I2负序
6、电流K1正序电流发热系数,电动机起动过程中取0.5,电动机起动结束后取1.0K2负序电流发热系数根据电动机的发热模型,电动机的动作时间t和等效运行电流Ieq之间的特性曲线由下列公式给出:tln式中:Ip-过负荷前的负载电流,若过负荷前处于冷态,则Ip0;I起动电流,即保护不动作所要求的规定的电流极限值,可按额定电流的1.051.15倍整定;时间常数,反映电动机的过负荷能力。这一判据充分考虑了电动机定子的热过程及其过负荷前的热状态。根据电动机可连续起动两次的原则,每次起动其热积累不应大于50%跳闸值,所以当热积累值达到50%以上时,装置合闸闭锁接点动作。过热保护跳闸后,装置的热记忆功能起动,合闸
7、闭锁输出接点一直保持,直到热积累值下降到50以下,过热合闸闭锁接点才返回,这时电动机可以重新起动。紧急情况,要求立即起动时,可对装置进行热复归操作。发热时间常数应由电机厂提供,如果厂家没有提供,可按下述方法之一进行估算:1. 如果厂家提供电动机的热限曲线或一组过负荷能力的数据,则按下式计算:求出一组后取较小的值。2. 如已知堵转电流I和允许堵转时间t,也可由下式估算:3. 按下式计算:式中:e为电动机的额定温升,K为起动电流倍数,0为电动机起动时的温升,Tstart为电动机的起动时间。3.3 速断保护速断动作电流高值Isdg,为电动机起动过程中速断整定值,按照躲开电动机正常起动时的最大起动电流
8、整定。速断动作电流低值Isdd,按最小运行方式下电动机出口两相短路电流除以一定灵敏系数整定。如果控制字选择“马达起动判别投入”,则电动机起动过程中以速断电流高值Isdg动作,电动机在起动过程结束后,为提高电动机正常运行时速断保护的灵敏度,速动段以速断电流低值Isdd动作。如果控制字选择“马达起动判别退出”,则电动机不再判别起动过程,速动段以速断电流低值Isdd动作,过流保护也一直投入。速断保护的动作时间Tsd可整定,对于断路器控制的电动机,动作时间可以整定为极短的延时(如0毫秒);对于接触器控制的电动机,动作时间可以整定为较长延时,如0.3秒。 注:Isdg为速断动作电流高值(电动机起动过程中
9、速断整定值); Isdd为速断动作电流低值(电动机起动结束后运行中速断整定值); 本保护在电动机起动时,带有一部延时t,以避开起动开始瞬间的暂态峰值电流。3.4 过流保护装置设置一段定时限过流保护,主要为电动机提供堵转保护,动作时间按最大允许堵转时间整定。过流保护在电动机起动时自动退出,起动结束后自动投入。对于电动机起动时发生的堵转,长起动保护可以动作,此时实际动作时间可能稍大于堵转整定时间。当供电电源短时中断或者外部故障,引起电动机机端电压下降时,电动机的转差率逐渐变大,转子转速降低;当电源恢复或者外部故障切除时,电动机机端电压恢复正常,进入自起动过程,如果自起动前的机端电流大于起动判别的最
10、小电流,起动判别将无法判断出自起动过程,对于某些大型电动机或者一般采用降压起动的电动机,此时的起动电流仍然很大(如果机端电压已经下降得很大,则相当于全压起动),往往导致过流保护误动作。本装置在软件上采用有流时检测电压突变上升沿来判别自起动过程。3.5 零序电流保护电动机接地电流的大小取决于供电系统接地方式。在不接地或高阻接地系统中,故障电流仅是几安培,在中阻接地系统中为数百安培,在直接接地系统中将是更大的数值。对于具有高的接地故障电流水平的系统,如果三相都装有电流互感器,零序电流可由三相电流之和取得。在大多数情况下,为了检测低的接地电流,常常需要零序电流互感器来取得零序电流。因此,本保护既可用
11、两相电流互感器加零序电流互感器的方式,也可用三相电流互感器的方式。 3.6 负序电流保护负序电流保护主要针对各种非接地性不对称故障,如:电动机发生某相断相时,负序分量的大小因故障前的负荷率而不同,负荷率大于0.7时,健全相才能引起过电流,因此常规保护不能有效保护不对称故障。动作时间特性有两种时限特性可选择,选择定时限和反时限,极端反时限动作方程为: 其中:tp为时间系数,围是(0.051) Ip为负序电流整定值 I为故障负序电流 t为跳闸时间整定值部分“负序过流反时限时间”为上面表达式中分子(80tp)的乘积值,单位是秒。Ip整定围为(0.21.7),为了保护电动机断相堵转或反相,宜选的定值为
12、1.0。外部发生短路故障时,电动机的反馈负序电流可能引起负序电流保护误动。根据异步电动机区、外发生不对称短路时I2/I1的比值不同,当满足下列条件时,闭锁负序电流保护:I21.125I1,其中,I1为正序电流,I2为负序电流。而电动机部发生短路故障时,本条件不满足,自动解除闭锁,保证了可靠动作。闭锁条件可由控制字投退,如用作同步电动机保护时可将其退出。当外部保护CT为两相式时,因其将影响部软件的负序电流计算,需通过接线合成B相电流。3.7 低电压保护为了保证安全生产,对不允许自起动的电动机,在电源电压消失或者降低后,低电压保护动作于跳闸,将电动机从电网中自动断开。当测量线电压U电压都低于定值时
13、,开关或接触器处于合位时,且有下降沿时,低电压保护动作。为防止PT断线误切电动机,本保护设置了当单相或两相PT断线时出现的负序电压闭锁低电压保护。3.8 过负荷保护过负荷元件监视三相的电流,其动作条件为:MAX(I)Ifh且时间延时到;其中Ifh为过负荷电流定值。由控制字选择决定过负荷动作于跳闸还是仅发告警信号。过负荷跳闸整定时间应按躲过电动机起动时间整定。注:本装置考虑到过负荷时间一般为长延时,保护出口延时为实际整定时间,但报文中不予体现。3.9 F-C过流闭锁对于采用F-C(高压熔断器-接触器)控制的电动机,如果任何一相故障电流超过接触器的遮断电流,保护出口被闭锁,由熔断器切除故障。当熔断
14、器未能及时切除故障,故障电流一直保持时,若本装置其他保护动作延时到达,则其他保护报文仍然发出,但实际上并不出口跳闸。外部熔断器熔断接点接入装置8X2,装置发出开入DI2告警信号,并可由控制字(KG2.2非电量DI2投退)选择是否跳闸。3.10 非电量保护元件提供3路非电量保护(8X1、8X2、8X3)。接收到从开关柜来的非电量信号后,如相关非电量控制字投入,则跳开相应开关,进行事件记录,并可通过网络口或现场总线将记录上传至后台计算机。3.11 PT失压检测PT回路监视用以检测PT回路单相断线、两相断线和三相失压故障,在下面三个条件之一得到满足的时候,装置报告“PT断线或失压”事件并驱动相应信号节点和LED指示灯。 三相电压均小于8V,某相(a或c相)电流大于0.25A,判为三相失压。 三相电压和大于8V,最小线电压小于16V,判为两相PT断线。 三相电压和大于8V,最大线电压与最小线电压差大于16V,判为单相PT断线。PT回路监视功能可以由用户
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