电动机综合保护之过热保护(共3页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上电动机过热保护川煤化 范钰一、引言2011年9月6日，公司环己酮车间10kV355kW高压制氢压缩机跳闸，综保装置SOE报告过热保护跳闸出口动作。经检查，属于过热保护定值整定不恰当造成。经过重新整定后，电动机未再出现误跳。鉴于此，运行人员有必要对过热保护进行更深入的了解。综保装置采用南京钛能电气有限公司TDR934电动机综合保护装置。二、过热保护方式电动机过热保护主要有两种方案：采用直接测绕组温度，要在电机的绕组中预埋热电偶，直接测量温度值，实现保护。采用三选二冗余，即三相绕组中每相有三个热电阻，各相电阻反映的温度如有二个超温，就认为是超温。信号送到工艺的自控DCS系

2、统，DCS发停机信号到高压柜（压板是工艺故障）。采用热继电器或者热模型的过热保护：生产厂家根据各自的算法：基于采样的电流值（分析其正序、负序分量），建立一个所谓的热存储桶，可以理解为一个用于存储热量的容器，在某个电流水平下，这个热存储桶开始积累热量，当这个桶的热量积累满的时候，就出口过热保护。热量积累的速度，或者说这个桶要多长时间才可以积累满，取决于等效发热电流值的大小，整定时需综合考虑电动机使用系数、转子锁定的电流水平（堵转电流）、在转子锁定电流水平下的允许时间常数（堵转时限）等。普通小电机一般只采用第二种，就是只根据电流来设置保护。大功率电机通常二种方案同时采用，一般在DCS中实现第一种方

3、案，在综保装置内实现第二种方案。过电流保护、过负荷报警、过热保护联合实现完整的电动机过负荷保护。三、过热保护原理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，也可作为电动机短路、起动时间过长、堵转等的后备保护。因为正序电流和负序电流所产生的发热量是不相同的，负序电流在转子中产生2倍工频电流，使转子发热。所以引入了等值发热电流Ieq，表达式如下： 热保护反时限动作方程： 由上式可转换为：式中：Ieq发热等效电流（A）；t 动作时间(s)；Td热积累时间定值（s）；I1 电动机运行电流的正序分量（A）；I2 电动机运行电流的负序分量（A）；Ie 电动机

4、的额定电流（实际运行额定电流反应到CT二次侧的值，A）；K1 正序电流发热系数，为防止电机在启动时误动作，所以该值在启动时间内为0.5，起动时间过后自动变为1，且不可整定；K2 负序电流发热系数，可在310的范围内整定，无特殊说明为6。当Ieq1.05Ie时，t=，即保护不动作。Td一般由电动机制造厂提供，在电机厂家无法提供时，可通过计算获得一个大概值。本保护中，设置两段保护，段为告警，段为跳闸或告警，一般情况下段定值取70%80%段定值。四、过热禁止再启动保护过热保护跳闸后，装置的热记忆功能起动，禁止电动机再启动。跳闸接点和过热动作信号接点保持动作状态，直到热积累衰减到规定值才返回。紧急情况

5、下要求立即起动，可通过装置的热复归开入量强制将热积累值清零。电动机热量衰减的速度，通过散热常数决定，可整定，由于电动机的散热和电动机散热条件有关，有时很难确定，一般取为4。电动机的热积累曲线如上图所示。电动机起动后，H（积累的热量）过大超过H1时电动机跳闸；电动机跳闸后，H值以散热时间常数t衰减，当H值减小到过热保护闭锁值H2以下时，电动机可以再次起动。过热保护闭锁值一般取50%动作值，即H2=50H1。五、定值计算以南京钛能电气有限公司TDR934电动机综合保护装置为例：与该保护有关的定值1、 过热告警定值此值可取70%80%Td。2、 过热跳闸定值Td的整定有几种方法：方法一：电动机制造厂

6、家提供。方法二：如果厂家提供过负荷能力的数据，如在x倍过负荷情况下运行t秒，可根据公式： 即：方法三：可由启动状态下的定子温升决定：方法四（推荐使用此方法，因为这种方法所需的数值容易获得，计算结果较准确）：按电动机最多可连续起动二次考虑，假设, 时，热保护动作时间 秒，即热保护动作时间应大于两倍电机启动时间，则：式中，IS为电动机实际运行额定电流反应到CT二次侧的值。以上四种方法，可计算出四个Td值，应先选用较小值进行试运行。3、 过热闭锁定值此值可取50%Td。4、 电机散热系数电机正常运转时，电机散热时间常数等于发热时间常数T，但是当电机停机后，由于散热条件变差，引入电机散热系数，对散热时

7、间常数进行修正，该值一般取Ke=4。5、 负序电流发热系数由于一般情况下电动机负序阻抗与正序阻抗之比为6，故一般情况下设为6。也可根据具体实例正序阻抗之比来整定。6、 电动机启动时间关系到电机启动时的热积累计算，按电动机起动时间乘1.2可靠系数整定：秒7、 电动机额定电流此数值即上式中的Ie，由电动机铭牌获得。六、投退字1、 过热保护2、 二相式TA接入（本保护装置电流采用三相电流接线，当使用两相式电流保护时，只需将A相和C相接入即可，B相电流不接入装置。如果采用两相式保护，过热保护和负序电流保护元件使用的负序电流需要通过IA和IC计算产生，因此，必须将定值“两相式TA方式”置为“投入”。如果

8、采用三相式保护，负序电流通过IA、IB和IC计算产生，必须将定值“两相式TA方式”置为“退出”。七、拓展阅读高压异步电动机的绕组温升决定其容量，而运行中，电动机的发热与散热过程同时存在，导致其温升过程呈现非线性的特点。所以如何合理的监视电动机的绕组温升是电动机、特别是大容量电动机保护的一个很重要的方面。电动机的热平衡方程式 (1)式中Q电动机单位时间内的发热量，JsC电动机的热容量，即电动机温度升高1时所需的热量，J电动机的散热系数，即电动机比环境高1时，每秒散发的热量，J(s)电动机的温升，在dt时间内温升的增量，由式(1)可得电动机的温升微分方程为 (2)式中电动机发热时间常数，s电动机的稳态温升，解式(2)，可得到电动机的温升表达式 (3)式中电动机的起始温升同样，当电动机负荷降低时，其散热方程为 (4)式中；对于自冷式电动机，当断电时，由于风扇停转，散热性能将变坏，这时可取，【式中23就是散热系数，一般取的是4倍，此值越大，电机停止后所需的散热时间越长。所以4倍比23倍稳妥】，同时不再考虑电动机的发热。此时散热方程变为 (5)参考资料：高压电动机过热保护整定计算研究周广利、李博高压异步电动机的微机式过热保护袁甄TDR系列电动机综合保护装置说明书南京钛能电气有限公司2011年9月10日专心-专注-专业