电动机综合保护

2010年1月27日#3增压风机过流保护动作，脱硫系统停运； 2011年4月22日，#3增压风机过热保护动作跳闸，脱硫系统停运。

随着煤炭形势的持续紧张，来煤热值持续走低，目前入炉煤低位热值稳定在17000KJ/Kg左右，同比下降明显（去年为19000 KJ/Kg左右。因煤质变差，同样带高负荷情况下就需要燃烧更多的煤，煤量和风量将保持在高位运行。这一工况将对增压风机的安全运行带来压力，为保证增压风机的安全运行，特制定以下措施：

1、除尘各运行值班员要熟知增压风机的各种参数特性。比如额定电流、入口负压调整范围、动叶开度与电流的对应关系、各轴承及电机线圈的允许运行温度等。

2、随时关注机组负荷情况，熟悉负荷预计曲线，根据机组负荷对脱硫系统做出相应的调整工作，既保证设备安全运行又能保证脱硫合格投运率，同时要做好大负荷情况下的事故预想。

3、在大负荷，尤其是满负荷状态下，尤其关注增压风机的动叶开度和电流。当增压风机电流接近额定值（219A）时，保持增压风机入口负压在正常范围的低限，同时汇报单元长。

4、单元长在接到除尘班长联系之后，查看SIS系统，并及时控制锅炉通风量（保证燃烧稳定、蒸汽参数正常情况下，氧量控制保持低限运行），避免增压风机电流超限，单元长负责全过程协制。

5、单元长（或除尘班长）在经过调整后，增压风机电流仍不能稳定在额定电流以下运行时，及时汇报值长。值长综合整体情况，必

要时降低负荷运行，通知燃料提高入炉煤热值，保证增压风机不超额定电流。

6、其它单元目前虽无上述情况发生，但亦应参考上述规定参照执行。各单元机组动力有上述保护的也应熟知，避免类似事件发生。（目前装有过热保护的动力：2A/B吸风机、二单元高压动力、三单元高压动力、所有脱硫高压动力。监视电流为B相电流，二单元过热保护电流取自A、C相，三单元过热保护电流取自三相均值，故正常运行严禁超出额定电流运行。）

发电部

2011-5-11

附：WDZ-430电动机综合保护测控装置（参考） 1. 产品用途及特点

WDZ-430电动机综合保护测控装置（以下简称装置）主要用于大型及中型三相异步电动机的综合保护和测控，对特大型电动机（2000KW及以上，或主保护灵敏度校验不合格）需加装与之配套的WDZ-431电动机差动保护装置。装置可配置的操作回路和防跳回路，可适用于各种出口的电动机回路。

完备的保护功能：  电流速断保护  负序过流一段保护  负序过流二段保护  接地保护  过热保护

 过热禁止再启动保护

 堵转保护  长启动保护  正序过流保护  过负荷保护  欠压保护  PT断线告警

 的操作回路和防跳回路（选配）  故障录波和电机启动过程录波

测控功能：

 10路遥信开入采集、装置内部遥信、事故遥信  断路器遥控跳、合

 遥测量:三相电压，三相电流，P，Q，功率因数，频率，零序电流  2路脉冲量输入实现外部电度表自动抄表

 内嵌高精度智能电度表，可节省外部电度表（选配）

 1路4～20mA直流模拟量输出，替代变送器作为DCS测量接口（选配）

通讯功能（选配）：

 智能通讯卡：常规配置高速RS485现场总线，通讯速率可达115.2Kbps，并支持双

网。也可选配工业以太网

 RS485现场总线支持光纤通讯（选配）

本装置具有如下特点：

 采用先进的32位嵌入式微处理器，多CPU结构  汉字液晶显示、操作简便直观  用串行EEPROM存放保护定值

 可预先设定5套定值适应各种运行工况  带掉电保持的SOE和自检报告  软、硬件冗余设计，抗干扰性能强  完善的软、硬件自检，二级看门狗

 全密封嵌入式机箱设计，体积小，重量轻，可直接安装在开关柜上  安全可靠的高速现场总线技术，支持双网和光纤接口。  完善、灵活的保护功能，全面、准确、可靠的测控功能  可选配DCS测量接口(4～20mA模拟量输出)

 可选配的操作回路和防跳回路，并能自动适应跳合闸电流的大小。

2. 主要保护功能及原理

保护原理框图见图3.1。

Ia>Isdg≥1Ic>Isdg速断（投跳）ACT&t70msBTJIa>Isdd≥1IACTc>I速断（投跳）sdd&tsdt≥tqd(电动机启动时间)BTJ负序一段（投跳）ACTI2>I21dzt21dzBTJ负序二段（投跳）ACTI2>I22dzt22dzBTJImax≤1.05Ie&接地（投跳）ACTIt0dz0>I0dz≥1BTJImax>1.05Ie接地（投信）&t0dzFLTI0≥[1+（Imax/Ie-1.05）/4]I0dz过热（投跳）θ&r>θa过热（投信）≥1FLT&θr>1.0过热（投跳）ACT&BTJ速断保护（电动机启动过程中）速断保护（电动机启动结束后）负序一段保护负序二段保护接地保护过热保护

I堵转（投跳）ACTa>IddzI≥1c>Iddz&tddz转速开关触点闭合BTJ堵转（投信）tddzFLTI长启动（投跳）ACTa>1.125IeI≥1c>1.125Ie&t>tBTJqdj长启动（投信）FLTIa<1.125IeI&c<1.125Ie≥1正序过流（投跳）ACTt>t&t1glydBTJI1>I1gl正序过流（投信）t1glFLTIa>Igfh过负荷（投跳）ACT≥1tgfhIc>IgfhBTJ过负荷（投信）tgfhFLTUab1.05Uqy注：U BTJ为保护跳闸继电器max=Max(Uab,Ubc,Uca)，其他符号定义参见定值表 ACT为保护动作信号继电器 FLT为保护动作告警继电器图3.1 WDZ-430保护原理框图堵转保护长启动保护正序过流保护过负荷保护欠压保护

2.1.电流速断保护

其动作判据为： Imax=max（Ia，Ic）

Imax＞Isdg

在额定启动时间内 在额定启动时间后

或Imax＞Isdd t＞tsd

式中，Imax：A、C相电流（Ia，Ic）最大值（A）

Isdg：速断动作电流高值（电动机启动过程中速断电流动作值）（A） Isdd：速断动作电流低值（电动机启动结束后速断电流动作值）（A） tsd：整定的速断保护动作时间（s）

本保护在电动机启动时，带有约70ms延时，以避开启动开始瞬间的暂态峰值电流。 2.2.负序过流一段保护

其动作判据为：

I2＞I21dz t＞t21dz

式中，I2：负序电流（A）

I21dz：负序过流一段电流动作值（A） t21dz：负序过流一段保护动作时间（s）

负序动作时间应躲过电动机外部二相短路的最长切除时间。在FC回路中，负序过流保护应躲过不对称短路时熔丝熔断时间。 2.3.负序过流二段保护

其动作判据为：

I2＞I22dz t＞t22dz

式中，I22dz：负序过流二段电流动作值（A）

t22dz：负序过流二段保护动作时间（s）

2.4.接地保护

采用零序电流互感器获取电动机的零序电流，构成电动机的单相接地保护。为防止在电动机较大的启动电流下，由于零序不平衡电流引起本保护误动作，本保护采用了最大相电流Imax作制动量，其动作特性见图3.2。

I0＞I0dz

当Imax≤1.05Ie时

或I0＞[1+（Imax/Ie-1.05）/4]I0dz t0＞t0dz

式中，I0：电动机的零序电流倍数

I0dz：零序电流动作值（倍） Ie：电动机额定电流（A）

t0dz：整定的接地保护动作时间（s） t0：接地保护动作时间（s）

当Imax＞1.05Ie时

零序额定电流视中性点接地电流大小确定，本装置提供I0e=0.02A和I0e=0.2A两种供选择。一般有，中性点小电流接地时，取I0e=0.02A；中性点大电流接地时，取I0e=0.2A。

2.5.过热保护

I0/I0dz 动作区 2

1

制动区 1 2 3 4 5 图3.2 接地保护特性曲线

Imax /Ie

装置可以在各种运行工况下，建立电动机的发热模型，对电动机提供准确的过热保

IeqKI2KI21122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，其表达式为：

式中, K1 =0.5

额定启动时间内

=1

额定启动时间后 本装置取6

K2 =3～10

K1随启动过程变化， 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。根据理论和经验，本装置取K2=6。

t21.05I2dtI21.05I2Δt θIeqeeeqΣ0电动机的积累过热量θΣ为：

式中，Δt：积累过热量计算间隔时间，本装置取Δt=0.1s。

2TIeTfr电动机的跳闸（允许）过热量θT为： 式中，Tfr：电动机的发热时间常数（s）

当θΣ＞θT时，过热保护动作，θΣ=0表示电动机已达到热平衡，无积累过热量。为了表示方便，电动机的积累过热量的程度用过热比例θr表示：

θr=

θΣ θT

由此可见，θr＞1.0时，过热保护动作，为提示运行人员，当电动机过热比例θr超过过热告警整定值θa时，装置先告警。

电动机在冷态（即初始过热量θΣ=0）的情况下，过热保护的动作时间为：

t=

Tfr

22

K1（I1/Ie）+K2（I2/Ie）-1.05

2

当电动机停运，电动机积累的过热量将逐步衰减，本装置按指数规律衰减过热量，衰减的时间常数为4倍的电动机散热时间Tsr，即认为Tsr时间后，散热结束，电动机又达到热平衡。 2.6.电动机过热禁止再启动保护

当电动机因过热保护切除后，本保护即检查电动机过热比例θr是否降低到整定的过热闭锁值θb以下，如否,则保护出口继电器不返回，禁止电动机再启动，避免由启动电流引起过高温升，损坏电动机，紧急情况下，如在过热比例θr较高时，需启动电动机，可以按装置面板上的“复归”键，人为清除装置记忆的过热比例θr值为零。

2.7.堵转保护

用电动机转速开关和相电流构成堵转保护。 其动作判据为：

Imax＞Iddz t＞tddz

转速开关触点闭合

式中，Iddz：堵转保护动作电流整定值（A）

tddz：堵转保护动作时间（s） 本保护需引入电动机转速开关信号。 2.8.长启动保护

首先计算电动机在启动过程中的计算启动时间tqdj：

Iqde 2

tqdj=（ Iqdm ）×tyd

式中，tqdj：计算启动时间（s）

Iqde：电动机的额定启动电流（A）

Iqdm：本次电动机启动过程中的最大启动电流（A） tyd：电动机的允许堵转时间（s）

其次判断，若在计算启动时间tqdj内，Imax＜1.125Ie，则，电动机正常启动成功，长启动保护算法结束；若在计算启动时间tqdj后，Imax＞1.125Ie，则，电动机未能正常启动，长启动保护动作。 2.9.正序过流保护

若长启动保护投入，正序过流保护在长启动保护结束后投入。

若长启动保护未投入，首先计算电动机在启动过程中的计算启动时间tqdj：

Iqde 2

tqdj=（ Iqdm ）×tyd

然后判断：

 在计算启动时间tqdj结束时，Imax＜1.125Ie，即电动机正常启动；

 启动时间超过允许堵转时间，t＞tyd； 上述条件满足其一，正序过流保护投入。 其动作判据为：

I1＞I1gl t1＞t1gl

式中，I1gl：正序过流保护正序电流动作值（A）

t1gl：整定的正序过流保护动作时间（s）

对于不采用长启动保护的用户，需要注意的是：本保护除了需要整定正序过流动作值I1gl和正序过流动作时间t1gl，还需要整定电动机额定启动电流Iqde和电动机允许堵转时间tyd。 2.10.过负荷保护

其动作判据为：

Imax＞Igfh t＞tgfh

式中，Igfh：过负荷保护电流动作值（A）

tgfh：过负荷保护动作时间（s）

2.11.欠压保护

通过测量电动机母线电压来实现，当电动机母线电压降低到整定动作值Uqy以下且时间大于整定值tqy时，对电动机提供跳闸保护。

为防止PT断线误切电动机，本保护设置了当PT断线时闭锁欠压保护动作。 其动作判据为： Umax=max（Uab，Ubc，Uca）

Umax＜Uqy t＞tqy

欠压保护启动前，Umax＞1.05Uqy 式中，Uqy：低电压保护电压动作值（A）

tqy：低电压保护动作时间（s）

2.12.通信

装置的智能通讯卡支持两种现场总线通信，用户可根据工程需要选择高速RS485或工业以太网。装置支持光纤通讯。通信内容主要有：

 测量值（模拟量，开关量，脉冲量等）  保护定值查询和修改

 装置状态、故障信息及录波数据等  遥控  远方复归

装置的通信功能请在定货时加以说明。 2.13.DCS测量接口

装置测量电动机的各种交流参数，并通过D/A向DCS系统送出1路4～20mA 的直流模拟量（测量电流值）。 2.14.辅助功能

2.14.1.当某一保护动作后，若故障未切除，则其它保护若满足条件会相继动作。 2.14.2.装置保护动作后，在未复归情况下，若再有故障保护仍能动作。即保护能多次

动作。

2.14.3.装置能自动记录装置和电动机的各种运行信息，包括：

 个保护SOE事件记录  256个遥信变位SOE记录  16个装置自诊断信息记录

 每次电动机启动的电流波形，并保留最近16次启动过程中的最大启动电流值，

用来分析电动机是否有轻微故障，如转子鼠笼是否有断条或裂缝。

2.14.4.装置故障录波功能能自动记录最后两次故障的所有电压，电流波形和开关量时

序波形。

3. 参数设定

3.1.脉冲电度整定 序号 1 2 名称 脉冲电度一初值整数 脉冲电度一初值小数 单位 度 度 范围 0～9999 0～9 缺省值 0 0 3 4 5 6 脉冲电度一每字脉冲数 脉冲电度二初值整数 脉冲电度二初值小数 脉冲电度二每字脉冲数 脉冲数/度 度 度 脉冲数/度 1～65535 0～9999 0～9 1～65535 100 0 0 100 3.2.系统参数整定 序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 装置地址 密码 屏保时间 网络N1通讯 接口设置 调试口通讯 内置电能板 单位 S 范围 1～99 0～9999 0～1800 退出、投入 退出、网络N2通讯、 模拟量输出 退出、投入 退出、投入 缺省值 99 1233 30 退出 退出 投入 退出 3.3.保护定值整定 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 名称及含义 电动机额定电流 速断电流高值 速断电流低值 速断动作时间 电动机启动时间 负序过流一段电流 负序过流一段时间 负序过流二段电流 负序过流二段时间 零序动作电流倍数 零序保护动作时间 过热告警定值 发热时间常数 散热时间 重启动过热闭锁值 堵转保护电流 堵转保护时间 电动机额定启动电流 电动机允许堵转时间 正序过流动作电流 正序过流动作时间 过负荷保护电流 过负荷保护时间 欠压保护动作值 符号 单位 Ie Isdg Isdd tsd tqd I21dz t21dz I22dz t22dz I0dz t0dz θa 整定范围 1.00～6.00 2.00～80.00 2.00～80.00 0.06～9.99 1.00～99.99 0.50～20.00 0.20～20.00 0.10～20.00 0.50～20.00 0.50～40.00 0.06～9.99 0.50～1.00 1.00～80.00 1.00～300.00 0.50～1.00 1.00～60.00 1.00～99.99 2.00～60.00 1.00～99.99 1.00～60.00 0.50～99.99 1.00～60.00 10.0～650.00 10.00～100.00 整定步长 缺省值 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 2.00 16.00 10.00 0.10 10.00 2.00 0.50 1.00 3.00 2.00 0.50 0.70 15.00 30.00 0.50 3.00 10.00 12.00 15.00 2.60 12.00 3.00 300.00 65.00 A A A S S A S A S 倍 S Min Min A S A S A S A S V Tfr Tsr θb Iddz tddz Iqde tyd I1gl t1gl Igfh tgfh Uqy 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 欠压保护动作时间 速断保护投入 负序一段保护投入 负序二段保护投入 接地保护投入 过热保护投入 堵转保护投入 长启动保护投入 正序过流投入 过负荷保护投入 欠压保护投入 PT断线告警投入 tqy S 0.10～30.00 退出、投跳 退出、投跳 退出、投跳 退出、投信、投跳 退出、投信、投跳 退出、投信、投跳 退出、投信、投跳 退出、投信、投跳 退出、投信、投跳 退出、投跳 退出、投信 0.01 0.50 投跳 投跳 投跳 投信 投跳 退出 投跳 投跳 投信 投跳 投信 3.4.精度调整

3.4.1.测量精度系数调整 序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 Uab Ubc Uca Ia Ic 有功P 无功Q 范围 0.5～2 0.5～2 0.5～2 0.5～2 0.5～2 0.5～2 0.5～2 步长 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 备注 3.4.2.保护精度系数调整 序号 1 2 3 4 5 6 名称 Uab Ubc Uca Ia Ic I0 范围 0.5～2 0.5～2 0.5～2 0.5～2 0.5～2 0.5～2 步长 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 备注