第五部分电动机保护4358页.docx

1、第五部分电动机保护4358页第 五 部 分SBL-2000系列微机型电动机保护测控装置1、应用范围及特点SBL-2000系列微机型电动机保护测控装置主要用于大中型异步和同步电动机的综合保护、测量、控制及监视，既适用于采用真空断路器和少油开关做出口的电动机，也可适用于采用接触器加熔断器做出口电动机。它与变电站其它设备联网可构成完全分散式变电站自动化系统。装置的具体功能配置如表1所示。表1 型号及功能配置功能配置SBL-2551SBL-2552SBL-2553SBL-2554定时限电流保护（短路保护）差动电流保护（短路保护）接地保护不平衡保护（两段负序电流保护）低电压保护热过载保护热过载闭锁堵转保

2、护（定时限正序电流保护）启动时间过长保护定时限闭锁F-C闭锁失步保护失磁保护非同步冲击保护（低功率或逆功率）TV断线遥测遥控遥信遥调应用范围2MW以下异步电动机2MW以上或2MW以下但电流速段保护灵敏系数不符合要求的异步电动机2MW以下同步电动机2MW以上或2MW以下但电流速段保护灵敏系数不符合要求的同步电动机2、主要技术参数【1】额定数据 电 源 ：110、220VDC (-20%+10%)或220VAC (-15%+10%)；交流电压 ：100V；100/V；交流电流 ：5A、1A；频 率 ：50Hz。【2】功率消耗直流回路 ：不大于15W；交流电流回路：不大于0.5VA/相；交流电压回路

3、：不大于0.5VA/相。【3】触点容量交流（AC）：5A，250V；直流（DC）：5A，30V。【4】主要技术指标（1） 电动机额定工作电流： Ie =（0.41.2）IN，级差0.01A；（2）热过载保护发热时间常数 ：160min（分），级差0.01min；冷却系数 ：（1.004.50）倍，级差0.01倍；正序电流发热系数 ：电动机启动时取0.5；启动完毕取1.0；负序电流发热系数 ：3.0010.00，级差0.01；热报警系数 ：0.601.00，级差0.01。（3）定时限相电流保护（短路保护）相电流 ： 0.1 In20 In；级差0.01A，误差不超过2；时间定值 ： 099.9s

4、；级差0.01s，误差不超过20ms。（4）不平衡保护（两段负序电流保护）负序电流启动值 ：（0.101.00）In，级差0.01A；负序电流时间常数 ：0.1099.9s，级差0.01s。（5）接地保护（零序保护）零序电流 ：0.004 InIn；级差0.01A，误差不超过5；时间定值 ： 099.9s；级差0.01s，误差不超过20ms。（6）差动保护差动电流 ：0.01 In10 In；级差0.01A，误差不超过2；比率制动系数 ：0.10.9，级差0.01；二次谐波制动系数 ： 0.10.9，级差0.01。（7）堵转保护（定时限正序电流保护）正序电流 ： 0.1 In10 In； 级差

5、0.01A，误差不超过2；时间范围 ： 099.9s； 级差0.01s，误差不超过20ms。（8）启动时间过长保护启动时间 ：099.9s，级差0.01s。（9）定时闭锁时间 ：110min，级差0.01min。（10）F-C电流闭锁 ：闭锁电流：（020）In，级差0.01A。（11）低电压保护电压 ：5100V；误差不超过2；时间 ：09.9s；误差不超过40ms。（12）失步保护功率因数角度整定范围：060；级差1；电流：0.1 In10 In; 级差0.01A；时间：099.9s；级差0.01s。（13）非同步冲击保护（低功率或逆功率）低功率整定范围：1%20%额定功率；逆功率整定范围

6、：-20%1%额定功率；时间：09.9s；级差0.01s。（14）失磁保护同步电抗：0300.0；级差0.01；暂态电抗：0300.0；级差0.01；时间：099.9s；级差0.01s。（15）遥测量：电压、电流：0.2级；功率：0.5级。（16）遥信量分辨率不大于2ms。【5】绝缘性能IEC255-5标准 绝缘电阻：100M/500V耐压性能：2.0kV/50Hz/1min脉冲电压：5kV/1.2s/50s/0.5J【6】抗干扰性能（1）脉冲干扰：IEC255-22-1标准共模：2.5kV/1MHz/2s；2.5kV/100kHz/2s；差模：1.0kV/1MHz/2s；1.0kV/100k

7、Hz/2s。（2）辐射电磁场干扰：IEC255-22-3标准 27500MHz, 10V/M。（3）静电放电干扰：IEC255-22-2标准 接触放电6kV，空间放电8kV。（4）快速瞬变干扰：IEC255-22-4标准 4kV。【7】温度范围正常工作温度范围 普通型：040；加强型：-3075。极限工作温度范围 1050；储存及运输温度 2570；【8】机械性能（1）振动振动响应：10150Hz， 5.00m/s2振动耐久：10150Hz， 10.00m/s2（2）冲击冲击响应：50m/s2/11ms/3次/每方向冲击耐久：150m/s2/11ms/3次/每方向（3）碰撞：100m/s2/1

8、6ms/1000次/每方向【9】相对湿度：95%【10】海拔高度：不大于3000m3、功能配置及原理简介【1】差动电流保护本装置设电流差动保护，反应电动机内部相间短路，任一相电流差动保护动作瞬时跳闸。本差动保护由差流速断和比率差动保护组成（1）比率电流差动保护 比率差动原理 比率差动动作判据如下：当|IT+IN|/2 Ie 时，|IT+IN| Icdqd当|IT+IN|/2 Ie 时，|IT+IN|-Icdqd K1（|IT-IN|/2-Ie）式中：IT为电动机机端电流，IN为中性点端电流，Icdqd 为电流启动定值，Ie为电动机额定工作电流，K1为比率制动系数。差动电流满足上述条件，保护瞬时

9、跳闸。 二次谐波制动在电动机启动过程中，启动电流最大可达67倍的额定电流，且保持时间长，TA在二次电缆很长或二次负载重等情况下，机端、中性点两侧TA暂态特性不一致引起的不平衡差流，可能导致比率差动误动。由于电动机启动时差动电流中二次谐波分量较大，而内部故障时二次谐波分量很小，为防止在电动机启动过程中比率差动保护误动，设置二次谐波制动功能，其动作方程如下：式中：Icd2为A，B，C三相差动电流中二次谐波电流，K2为二次谐波制动系数，Icd为对应的基波差动电流。任一相满足条件，闭锁比率差动保护。 TA断线闭锁功能为防止TA断线时保护误动作，保护在检测到TA断线时，闭锁比率差动保护。TA断线判据如下

10、：机端、中性点的六（或四）路电流同时满足下列条件为TA断线：a. 差动保护启动；b. 一路无电流，其它各路电流基本无变化。为防止在其它情况下误闭锁，满足下列任一条件，不进行TA判别：a. 启动前各侧最大相电流小于0.1Ie。b. 启动后最大相电流大于1.2Ie。c. 启动后任一路电流比启动前增加。（2）差流速断保护差动电流速断保护动作判据如下： Icd Isd式中：Isd为差动电流速断保护定值。当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口。【2】定时限电流保护该保护作为电动机相间短路故障的主保护，在最大电流大于整定电流时，启动延时，经整定的延时动作于出口。当时限整定为0s即为速断保护。【

11、3】不平衡保护（负序电流保护）不平衡保护又称负序电流保护。电源电压的不平衡将在电动机绕组中产生负序电流，该电流的值取决于电动机的负序阻抗对正序阻抗的比值，此比值大致是正常满负荷电流对启动电流之比。由于负序电流在转子中感应涡流，引起电动机过热，为保护转子不受不平衡电流损害，热过载保护的动作方程中加入了负序电流热效应系数K2，对于严重的不平衡诸如断线、反向、匝间短路等故障，必须设置单独的不平衡保护。电机启动时由于TA饱和等因素造成波形失真，从而导致负序保护误动，本装置设置两段负序电流保护，其中I段用于启动时，II段用于启动结束后。其动作判据为： （）2式中：为动作时间，为时间常数，负序电流，负序动

12、作电流整定值。【4】堵转保护（定时限正序电流保护）堵转保护作为电动机短路的高灵敏后备保护，在电动机启动过程中闭锁，启动结束后自动投入。当正序电流大于整定值时启动延时，并经整定延时动作于出口。【5】启动时间过长保护电动机启动时间过长主要造成转子过热，所以，当启动时间超过整定启动时间，保护跳闸。电动机的启动电流大于10% Ie时，启动时间开始计时，当启动电流减小到112% Ie时，认为启动结束。【6】接地保护本装置设接地保护，可由控制字整定为出口跳闸或仅用于报警信号。当零序电流大于其定值，且功率方向元件判为正方向，同时满足其整定时限时，接地保护元件动作。零序功率方向元件适用于中性点不接地系统；零序

13、电流正方向为母线流向线路，其动作判据如下： 10arg（U0/I0）170 【7】低电压保护当母线电压短时中断时，一些不允许或不需要自启动的电动机，必须从电力网中断开；当母线电压过低时，需按电动机的重要程度，分步切除，保证重要电动机的运行；因此需配置低电压保护。当电动机供电母线三相相间电压均下降（对称或不对称电压降落）到该电动机低电压保护动作整定值时，保护动作，并经整定时限出口跳闸。【8】热过载保护热过载保护主要防止由过负荷、定子断线等引起的电动机过热，也作为电动机短路、启动时间过长、堵转等其它故障的后备保护。考虑到正、负序电流的热效应不同，采用热等效电流Ieq，其表达式为： eq211222

14、2其中： eq：实际运行等效电流 1： 实际运行电流的正序分量 2： 实际运行电流的负序分量 1： 正序电流热效应系数，为躲过启动电流，启动时取0.5，启动后取1 2： 负序电流热效应系数电动机的运行时间/电流关系可用如下公式表示： （eq/Ie）21.052式中：为发热时间常数热过载保护分两段：当热积累达到热报警动作值（整定为0.601.00热跳闸动作值）时，发过热报警信号；当热积累超过热跳闸动作值时，发保护动作信号并出口跳闸。当电动机工作时，散热时间常数等于发热时间常数，当电动机停运时，电动机的散热效果变差，为了补偿这种情况，电动机停运时，散热时间常数自动增加到原来的14.5倍，即=Kc，

15、Kc为冷却系数。电动机在过热跳闸后，热含量大于50%时，跳闸继电器才复归，避免电动机在温度过高时启动。【9】热过载闭锁当电动机由运行到停运时，根据电动机的热含量闭锁电动机启动回路，以防止在短时间内重新启动而造成电动机过热。正常停机且热含量大于80%时，闭锁启动回路。热过载保护、不平衡保护、堵转保护、启动时间过长动作停机，且热量大于50%，闭锁启动回路。其它变保护动作且热含量大于80%时，闭锁启动回路。当热量小于上述定值时，闭锁自动解除。装置面板上设有热含量复归按钮（组合键：E + -），按下该组合键，热含量自动清零，以供需要紧急启动时解除闭锁和试验用。【10】定时限闭锁在电动机启动过程结束后，

16、固定闭锁电动机合闸回路n分钟，以防止无时间间隔地重复启动造成电动机过热。当启动电流大于112%Ie时，闭锁在启动电流下降到112%时动作。当启动电流小于112%Ie时，闭锁在启动时间结束时动作。当启动过程中止时，闭锁在中止时动作。【11】F-C闭锁 当用于熔断器-高压接触器构成的开关柜时，如果任何一相的短路电流超过了接触器可以断开的最大电流时，保护出口被闭锁，接触器不能断开，由熔丝熔断切除故障。【12】失步保护该保护用于同步电动机。失步保护在电动机启动结束后自动投入，在电动机失步时，带时限动作。对于重要电动机，动作于再同步控制回路，不能再同步或不需要再同步的电动机，则动作于跳闸。该保护动作出口

17、有两种：一种动作于再同步控制回路，另一种动作于断路器跳闸和励磁开关跳闸。本装置的失步保护配置两种原理，供用户选择。（1）反映定子电压与电流间相角变化的失步保护该失步保护应用检测电动机的功率因数角度的原理构成，同步电动机正常运行时一般工作于过激状态，功率因数角度为负；当同步电动机失步时必定为欠激状态，为正。保护动作区为： zdzd式中： zd为功率因数角度整定值，为实际测量功率因数角度。 为防止电动机空载时和其它情况下保护误动，设有定子低电流闭锁元件。（2）反映定子过负荷的失步保护该失步保护用于短路比在0.8及以上，且负荷平衡的电动机。该失步保护根据同步电动机失步时,定子电流要增加的原理构成。保

18、护具有反时限特性。该保护的动作判据为： 式中：为动作时间，为时间常数，按1倍整定电流下的动作时间作为整定值，实际电流，动作电流整定值。【13】失磁保护失磁保护反应同步电动机励磁回路故障引起的异步运行。失磁保护在电动机启动结束后自动投入，也可由压板或外部接点控制投入。失磁保护动作于断路器跳闸和励磁开关跳闸。本保护采用异步阻抗圆如图1所示，动作判据为：90argU1/I1+j(Xd+Xd/2)/(U1/I1+jXd/2)270式中：U1、I1：正序电压、电流，Xd：同步电抗，Xd：暂态电抗。满足上式经延时保护动作于跳闸。 jX Xd Xd/2 R图1 失磁保护异步阻抗圆【14】非同步冲击保护非同步

19、冲击保护采用低功率或逆功率保护原理，用于防止电源中断再恢复时造成同步电动机的非同步冲击，逆功率保护也可用于大型同步电动机近处系统发生三相短路时防止电机送出的逆功率对系统的危害。低功率保护适用于母线上没有其它负荷的情况，低功率保护通过开关位置接点来进行闭锁；而逆功率保护适用于母线上有其它负荷的情况。该保护动作出口有两种：一种动作于再同步控制回路，另一种动作于断路器跳闸和励磁开关跳闸，对于重要电动机，动作于再同步控制回路，不能再同步或不需要再同步的电动机，则动作于跳闸。有功功率采用下式计算：aacosabbcosbcccosc当定值整定为1%20%的额定功率时，即为低功率保护；当定值整定为-20%

20、1%的额定功率时，即为逆功率保护。【15】TV断线当TV满足三相电压都小于20V或三线电压两两之差的绝对值中至少有一个大于18V，且有流条件满足时，装置报TV断线故障，发告警信号。可通过设置控制字投入或退出该功能。TV断线时，若TV断线保护投/退定值整定为投入状态，一旦TV断线，自动退出保护的电压元件和方向元件；若TV断线保护投/退定值整定为退出状态，一旦TV断线，自动退出带电压或方向元件的保护。【16】控制回路断线对于采用断路器控制的电动机，控制回路断线采用合、跳位继电器的组合触点接入，经软件判断控制回路是否正常。故障时经0.2s延时发控制回路断线信号。【17】熔断器熔断对于F-C（熔断器-

21、高压接触器）控制的电动机，当电动机三相电流突变为零，电压正常且接触器在合位时，经1s延时发熔断丝报警信号。【18】硬件故障 开出回路、模入回路、网络接口等硬件故障一旦发生，将显示故障信息，并驱动告警继电器闭锁开出回路。【19】遥测、遥信、遥控、遥调功能装置具有遥测、遥信、遥控及遥调功能。遥测：I、U、P、Q、F、电度kWh、Varh。遥信：各保护动作信号及开入量变位信号,保护动作时记录动作时刻的故障特征量。遥调：远方调定值、修改定值、时钟等。遥控：断路器、开关等设备的分、合。【20】网络通信 装置可直接与监控或保护管理机通讯，通讯接口标准配置为CAN现场总线和RS485工业总线，也可根据用户需

22、要配置双CAN网或RS422或LONWORKM网。4、动作信息保护动作信息分装置告警信息、保护动作及异常信息。告警信息及代号如表2所示，保护动作及异常信息及代号如表3所示。 表2 装置告警信息表序号代号显示及说明中央信号（动作继电器）111开出回路故障保护异常（XJ2）212模入回路故障保护异常（XJ2）313CAN网络接口故障保护异常（XJ2）497RS-485接口故障保护异常（XJ2）5102定值出错保护异常（XJ2）6219数据存储区出错保护异常（XJ2）7220程序存储区出错保护异常（XJ2）8221测频回路故障保护异常（XJ2）9222装置地址出错保护异常（XJ2）10223电度系数

23、出错保护异常（XJ2）11225时钟出错保护异常（XJ2）12226模拟量系数出错保护异常（XJ2）表3 保护动作及异常信息表序号代号显示及说明中央信号（动作继电器）124比率电流差动保护保护动作（CKJ1，XJ1）223差动电流速断保护动作保护动作（CKJ1，XJ1）31定时限电流保护保护动作（CKJ1，XJ1）494负序电流I段动作保护动作（CKJ1，XJ1）596负序电流II段动作保护动作（CKJ1，XJ1）6158堵转保护动作保护动作（CKJ1，XJ1）7159启动时间过长保护动作保护动作（CKJ1，XJ1）84接地保护跳闸保护动作（CKJ1，XJ1）95接地保护告警保护异常（XJ2）

24、10145热过载报警过热报警（XJ3）11146热过载跳闸保护动作（CKJ1，XJ1、XJ3）1218低电压保护保护动作（CKJ1，XJ1）13147定子过负荷型失步保护动作保护动作（CKJ1，CKJ6，CKJ7，XJ1，）14148功率角度型失步保护动作保护动作（CKJ1，CKJ6，CKJ7，XJ1，）15139失磁保护动作保护动作（CKJ1，CKJ7，XJ1）16140非同步冲击保护（低功率）保护动作（CKJ1，CKJ6，CKJ7，XJ1，）17141非同步冲击保护（逆功率）保护动作（CKJ1，CKJ6，CKJ7，XJ1，）18131熔断器熔断保护异常（XJ2）1910控制回路断线保护异常

25、（XJ2）2037TV断线保护异常（XJ2）21233跳闸失败保护异常（XJ2）5、保护定值【1】定值清单保护定值清单如表4所示。表4 保护定值表序号代号定值名称整定范围整定步长1229保护总压板投/退投入/退出2244额定工作电流16A0.01A3*51差动速断投/退投入/退出4*52差动速断电流定值2 IN15 IN0.01 IN5*39比率差动投/退投入/退出6*50最小动作（或启动）电流0.1 IN2 IN0.01 IN7*241最小制动（或拐点）电流0.4 IN4 IN0.01 IN8*40比率差动制动系数K10.10.90.019*73二次谐波制动投/退投入/退出10*74二次谐波

26、制动系数K20.10.90.0111*7TA断线闭锁差动保护投入/退出1213定时限电流保护投/退投入/退出1315定时限电流保护电流定值0.1 IN20 IN0.01A1414定时限电流保护时限099.9s0.01s1583负序电流I段投/退投入/退出1681负序电流I段定值0.1 IN10 IN0.01A17245负序电流I段时间常数099.9s0.01s1886负序电流II段投/退投入/退出1984负序电流II段定值0.1 IN10 IN0.01A201负序电流II段时间常数099.9s0.01s212堵转保护投/退投入/退出224堵转保护电流定值0.1 IN10 IN0.01A235堵

27、转保护时限099.9s0.01s24222启动时间过长投/退投入/退出25221启动时间099.9s0.01s26203接地保护告警投/退投入/退出27204接地保护跳闸投/退投入/退出28180零序电流保护定值0.004 ININ0.001A29181零序电流保护时限099.9s0.01s3077热过载保护投/退投入/退出31214发热时间常数160min0.01min32215过热报警系数0.601.000.0133216负序发热系数3.0010.000.0134217冷却系数1.004.50倍0.01倍3561低电压保护投/退投入/退出3656低电压保护定值5100V0.1V3757低电压保护时限09.9s0.01s38252定时限闭锁时间09.9min0.01min40*135定子过负荷（失步保护）投/退投入/退出41*126定子过负荷（失步保护）定值0.1 IN10 IN 0.01A42*133定子过负荷（失步保护）时限099.9s0.01s43*218功率角度型失步保护投/退投入/退出44*92功率因数角度0