WDZ-5232电动机保护测控装置V1_07(1)

WDZ-5232电动机保护测控装置（V1.07）第1页共29页WDZ-5232电动机保护测控装置1装置功能WDZ-5232电动机保护测控装置主要用于10KV及以下大中型三相异步电动机的保护和测控，对于2000KW及以上大型电动机需和WDZ-5231电动机差动保护装置配合使用。2保护功能及原理2.1电动机状态电动机状态判断同WDZ-5231电动机差动保护装置。2.2电流速断保护电动机正常起动过程中，电流较大，可能达到6～7倍额定电流，为了保证电动机的正常起动，电流速断保护需要躲过电动机正常起动过程中的最大起动电流。但是在运行过程中，灵敏度不够。本保护提供速断电流高值Isdg和速断电流低值Isdd两个定值，电动机在起动过程中按照Isdg动作，在运行过程中按照Isdd动作，既提高了灵敏度，又可以防止起动电流引起的误动作。外部故障或者相邻电动机严重故障时，电动机特别是大型电动机会产生较大的反向电流，一般可以按照躲过区外故障来整定；否则反向电流可能引起电流速断保护误动作。本保护设置了反向功率闭锁速断保护的功能，当速断保护动作时，检查电动机功率方向为正向还是反向，如果功率方向为正向，则速断保护出口；如果为反向，则闭锁速断保护出口。此功能可以通过控制字投退。2.2.1保护动作逻辑框图WDZ-5232电动机保护测控装置（V1.07）第2页共29页2.2.2保护动作判据sddmaxmaxttIIIIsdsdg反向功率闭锁速断投入正向功率方向电动机处于运行态电动机处于起动态式中，Isdg：电流速断保护动作电流高值（A）Isdd：电流速断保护动作电流低值（A）tsd：电流速断保护动作时间整定值（s）2.3负序一段保护电动机三相电流有较大不对称时，会产生较大的负序电流，从而使电动机的转子发热加大，危及电动机的正常运行。装置提供负序电流保护，可以对电动机反相运行、断相运行、匝间短路、电压不对称等异常情况进行保护。装置设有CT断线瞬时闭锁负序保护，以防止CT断线引起的负序保护误动作。电动机外部两相短路故障时，电动机的反馈负序电流可能会引起负序保护误动作。电动机内部短路故障时，负序电流总是小于正序电流；外部两相短路故障时，负序电流总是大于正序电流。根据此特性，设置122.1II，用来区分外部和内部两相短路；即122.1II闭锁负序保护。此闭锁条件可通过控制字整定。须注意，如果此闭锁条件投入，装置不对反相运行异常情况进行保护。2.3.1负序电流公式负序电流计算与电流是三相接入和二相接入有关。三电流互感器方式，根据对称分量法，负序电流的计算公式为：24012023jcjbaeIeIII二电流互感器方式，负序电流的计算公式为：cjaIeIIj60232.3.2保护动作逻辑框图WDZ-5232电动机保护测控装置（V1.07）第3页共29页2.3.3保护动作判据负序反向投入2.11221212IIttIIdzdz式中，I21dz：负序过流一段保护动作电流整定值（A）t21dz：负序过流一段保护动作时间整定值（s）2.4负序二段保护负序二段保护可以作为灵敏的不平衡电流保护使用，可以选择告警或跳闸。负序二段提供定时限、正常反时限、非常反时限、超常反时限供选择。反时限曲线符合IEC60255-3标准。2.4.1保护动作逻辑框图22dz&1ttTripSignalWarnCT断线2.4.2定时限保护动作判据负序反向投入2.11222222IIttIIdzdz式中，I22dz：负序过流二段保护动作电流整定值（A）t22dz：负序过流二段保护动作时间整定值（s）2.4.3正常反时限保护动作判据负序反向投入2.1114.0122202.0222222IItIItIIdzdzdzWDZ-5232电动机保护测控装置（V1.07）第4页共29页2.4.4非常反时限保护动作判据负序反向投入2.115.131222222222IItIItIIdzdzdz2.4.5超常反时限保护动作判据负序反向投入2.118012222222222IItIItIIdzdzdz2.5接地保护一段零序电流通过专用零序电流互感器得到，利用二段零序过流保护来达到接地保护的目的。装置外接零序电流测量范围为10mA～6A。如果无外部专用零序电流互感器，装置可以软件自产零序，cbaIIII03。装置设有CT断线瞬时闭锁自产零序，以防止CT断线引起的自产零序误动作。为防止三相电流互感器特性不一致产生的不平衡电流引起接地保护误动作，采用了最大相电流Imax作制动量。保护动作曲线如下图所示。Imax/Ie1.05I0/I0dz01电动机起动过程中的接地保护动作曲线2.5.1保护动作逻辑框图零序过流逻辑，适用于零序电流外接场合：WDZ-5232电动机保护测控装置（V1.07）第5页共29页带相电流制动逻辑，适用于零序电流自产场合：2.5.2保护动作判据零序过流：dzdzttII010010相电流制动：dzedzeedzttIIIIIIIIII010max01max0max01005.1405.1105.1式中，I01dz：零序保护一段动作电流整定值（A）t01dz：零序保护一段动作时间整定值（s）Ie：电动机运行额定电流二次值（A）2.6接地保护二段2.6.1保护动作逻辑框图零序过流逻辑，适用于零序电流外接场合：t02dzt02dzTripSignalWarn带相电流制动逻辑，适用于零序电流自产场合：WDZ-5232电动机保护测控装置（V1.07）第6页共29页&t02dz&≥1t02dzTripSignalWarn&CT断线2.6.2保护动作判据零序过流：dzdzttII020020相电流制动：dzedzeedzttIIIIIIIIII020max02max0max02005.1405.1105.1式中，I02dz：零序保护二段动作电流整定值（A）t02dz：零序保护二段动作时间整定值（s）Ie：电动机运行额定电流二次值（A）2.7瞬时CT断线闭锁功能CT断线判别是基于以下假设的：(1)CT断线不是所有相同时发生的；(2)CT断线与故障不是同时发生的。满足下述任一条件不进行CT断线判别：(1)起动前最大相电流小于0.2Ie，则不进行CT断线判别；(2)起动后最大相电流大于1.2Ie；(3)起动后电流比起动前增加；只有在负序元件、自产零序元件动作后，才进入瞬时CT断线判别程序。电流同时满足下列条件认为是CT断线：　(1)只有一相或二相电流为零；(2)其它二相或一相电流与起动前电流相等；2.8延时CT断线告警功能延时CT断线判别逻辑为：三相电流有一相或两相电流小于0.125倍额定电流，且其它两相或一相电流均大于0.2倍额定电流，且连续超过2秒满足此条件，则发出CT断线告警信号，但不闭锁任何保护。WDZ-5232电动机保护测控装置（V1.07）第7页共29页2.9堵转保护装置利用转速开关接点和过流元件构成堵转保护。转速开关需要在开入中进行关联。2.9.1保护动作逻辑框图2.9.2保护动作判据转速开关闭合dzdzttIImax式中，Idz：堵转保护动作电流整定值（A）tdz：堵转保护动作时间整定值（s）2.10长起动保护电动机起动过程中，如果时间过长，会严重影响电动机的安全运行。装置提供长起动保护，对电动机的起动过程进行保护。电动机的正常额定起动过程中出现的最大起动电流为额定起动电流Iqde，在此情况下电动机允许的堵转时间为tyd。电动机起动过程中，起动电流越大，则相应的允许起动时间应该越短，否则应该越长。使用以下公式计算电动机起动过程中的允许起动时间。ydqdmqdeqdjtIIt2式中，tqdj为计算的允许起动时间（s）Iqdm为本次电动机起动过程中的最大起动电流（A）如果在计算的允许起动时间tqdj内，电动机起动结束，进入运行态，即Imax≤1.125Ie，则长起动保护结束；如果在计算的允许起动时间tqdj内，电动机仍然处于起动态，即Imax1.125Ie，则长起动保护动作。WDZ-5232电动机保护测控装置（V1.07）第8页共29页2.10.1保护动作逻辑框图TripSignalWarn&电机在启动态2.11正序过流保护正序过流保护在电动机起动过程中不投入，在起动结束后自动投入。装置考虑了电动机自起动过程，并可通过控制字投退，如果电动机自起动功能退出，为防止电动机自起动过程中引起的正序过流误动作，动作延时需要考虑电动机自起动时间。电动机母线电压下降、频率下降，后续发生电压升高、电流增大的现象，认为电动机发生自起动。发生自起动后，装置速断保护采用高值，正序过流保护退出；自起动结束后速断保护采用低值，正序过流保护投入。2.11.1正序电流公式正序电流计算同样与电流是三相接入和二相接入有关。三电流互感器方式，正序电流的计算公式为：12024013jcjbaeIeIII二电流互感器方式，正序电流的计算公式为：cjaIeIIj60132.11.2保护动作逻辑框图TripSignalWarn&2.11.3保护动作判据电动机处于运行态111glglttII式中，I1gl：正序过流保护动作电流整定值（A）t1gl：正序过流保护动作时间整定值（s）WDZ-5232电动机保护测控装置（V1.07）第9页共29页2.12过负荷保护过负荷保护提供定时限、正常反时限、非常反时限、超常反时限供选择。反时限曲线符合IEC60255-3标准。过负荷保护动作延时需要考虑电动机起动时间。2.12.1保护动作逻辑框图TripSignalWarn≥12.12.2定时限保护动作判据gfhgfhttIImax式中，Igfh：过负荷保护动作电流整定值（A）tgfh：过负荷保护动作时间整定值（s）2.12.3正常反时限保护动作判据gfhgfhgfhtIItII114.002.0maxmax2.12.4非常反时限保护动作判据gfhgfhgfhtIItII15.13maxmax2.12.5超常反时限保护动作判据gfhgfhgfhtIItII1802maxmaxWDZ-5232电动机保护测控装置（V1.07）第10页共29页2.13过热保护装置通过在各种运行工况下，建立电动机的发热模型，对电动机提供准确的过热保护，考虑到正、负序电流的热效应不同，在发热模型中采用热等效电流Ieq，其计算公式为：222211IKIKIeq式中，K1随起动过程变化，当电动机处于起动态，K1=0.5，否则，K1=1；K2用于表示负序电流在发热模型中的热效应，由于负序电流在转子中的热效应比正序电流高很多，比例上等于在两倍系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比，一般为3～10。根据理论和经验，本装置取K2=6。电动机的累计过热量θΣ为：tIIdtIIeeqteeq2202205.105.1式中，Δt为累计过热量计算间隔时间。θΣ=0表示电动机已达到热平衡，无过热量累计过程，此时Ieq=1.05Ie。电动机的跳闸（允许）过热量θT为：freTTI2式中，Tfr为电动机的发热时间常数（s）。当θΣ＞θT时，过热保护动作。为了便于理解，用过热比例θr表示电动机的累计过热量的程度：Tr可见，当θr＞1时，过热保护动作。为提示运行人员，当θr超过过热告警整定值θa时，装置先告警。因此电动机从冷态（即初始过热量θΣ=0）的情况下到过热保护动作，其动作时间为：222221105.1eefrIIKIIKTt当电动