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【摘 要】 我施工方在云南铜业有限公司粉煤制备间工程中安装了一台风机，附Y450—6电机l台（560KW），这里主要是对这台高压异步电动机的控制线路进行分析，及保护的整定计算：
【关键词】 高压异步电动机；控制线路；保护；整定计算
l、控制线路分析（下图）
1.1、其电机的控制线路采用直流操作电源，这主要是防止一旦交流系统严重的欠压或失压时，仍然可以进行正常的跳闸操作，以提高控制线路的可靠性。
1.2、其控制采用了两地跳合闸操作，及采用了1KK、2KK、3KK三个万能转换开关来实现。机旁操作有利于操作人员在操作时能监视电机设备启动。特别是，一旦操作人员发现电机出现异常运行状态时，可立刻操作机旁控制箱上的2KK转换开关，置于掉闸位置，于是断路器跳闸，电动机停止运行，从而防止和避免了事故的进一步扩大。
1.3、在控制线路中设置了合闸信号灯1HD（柜）、2HD（机旁控制箱）、跳闸信号灯1LD（开关柜）、2LD（机旁控制箱）。断路器合闸后，由于断路器DL15—2、DL37—39常开辅助触点闭合，红色信号指示灯IHD、2HD点燃，不仅可以表示断路器已经合闸，而且还能够表示断路器的跳闸电路处于完好状态。也就是说，此时红色信号指标灯HD的点燃，即起到了指示断路器合闸的信号作用，又起到了监视跳闸电路完好与否的功能。同样的道理，断路器跳闸以后，绿色信号指示灯LD的点燃，不仅可以表明断路器已经跳闸，同时还能够表明断路器的合闸电路处于正常的完好状态。这种带灯光监视的操作回路的优点是能够使值班人员预先知道下一步的操作能否正常进行，这就为安全生产提供了十分有利的条件。例如，断路器合闸或电动机起动运行后，若是红色信号指示灯1HD没有点燃，并且已经查明没有点燃的原因并非是信号指示灯的灯泡问题，那末值班人员就可以预先通知检修人员前来检查与处理，从而避免了一旦需要电动机紧急停机时无法停机的危险。
l.4、控制线路中设置了一个防跳继电器TBJ，这主要是为了在合闸时，发生事故跳闸后在短时间内又发生第二次合闸、跳闸。即电机事故跳闸时，中间继电器TBJ电流线圈通电，合闸回路上TBJ的常开辅助触点3—11闭合，TBJ电压线圈通电，TBJ3—7常闭辅助触点打开，若此时1KK、2KK5—6仍在接通状态，也就不会发生第二次合闸、跳闸。若没有TBJ防跳继电器，在合闸时，发生事故跳闸，DL7—9常闭触点复位，而此时转换开关可能还在合闸状态5—6仍在接通状态，这就又导致发生第二次合闸、跳闸。这将造成严重后果。因为少油断路器掉闸切断电流后，油箱内的压力要随着气体的排出而逐渐恢复到正常压力，油分解后产生的碳化颗粒要逐渐沉淀，这都要时间。连续两次掉闸后，要恢复到正常状态，当然需要的时间更长。如果两次掉闸之间的时间间隔过短，油箱内上次掉闸时的压力尚未降下来，这一次掉闸又引起内部压力进一步升高，压力过大，油与气来不及分离，当然就会造成喷油。严重时，压力极大，甚至造成油箱爆炸。
1.5、控制线路中设置了一个过电流保护，即在电动机正常运行时，一旦发生故障过流，电流断电器l、2LJ常开触点闭合，跳闸线圈TQ通电，断路器立刻跳闸，电动机被迫停止运行，从而起到过电流保护的作用。
1.6、控制线路中还设置了一个接地信号回路，即在电动机运行过程中，一旦发生单相接地的故障，零序电流互感器3LH二次侧便流过一个电流。当这个电流的大小到达零序电流继电器JDJ的动作电流时，其常開触点闭合，3XJ信号继电器动作，指示牌掉落，以提示值班人员。在小电流接地系统中（6—10千伏系统为小电流接地系统），当发生单相接地时，系统一般仍可以继续运行，此时在故障点流过系统的全部电容电流（不包括故障线路的电容电流）。较大的电容电流将烧损电机铁芯。为此，在电容电流较大的系统中应装设接地保护，根据电容电流的数值（一般以5安为界）发现信号或跳闸。
l.7、控制线路中设置了一个低电压保护。电动机除了装设相间短路及过负荷保护外，还要装设低电压保护。因为在电力系统各级电压系统有时会发生电压短时降低或消失（如切除事故过程），电压降低将引起电动机转速下降，而当电压恢复时，由于电动机转速的恢复（即“自起动”），将要吸取比额定电流大几倍的自起动电流，此时又会导致供电系统的电压降增大，电压不能立即恢复，又反过来增长了自起动时间，有时还会造成电动机都不能起动的严重事故。因此，电动机应装设低电压电压保护。在这里，连接在电压互感器YH二次侧的三只电压继电器用来共同控制时间继电器SJ线圈，即1YJ、2YJ、3YJ的常闭触点全部串接在SJ线圈回路中。这样，只有当三相母线电压同时下降到规定的数值时，时间继电器SJ线圈才可能通电。当SJ延时闭合的常开触点闭合时，信号继电器XJ和中间继电器ZJ两只线圈一起通电，前者XJ动作掉牌。后者，常开触点的闭合使断路器事故跳闸。三只电压继电器常闭触点相串联的另一个目的是防止电压互感器YH某一相熔断器熔断时断路器发生误跳闸。同时这里又将电压互感器的隔离开关辅助触点串联在低电压保护回路中，于是在拉开隔离开关更换熔断器时，低电压保护回路的直流电源同时被切断，从而避免了更换熔断器时断路器发生误跳闸的可能。
1.8、此控制线路还增设了一个冷却水流量保护。即在电机冷却水流量为零或达不到要求时FE10l辅助常开触点闭合，中间继电器2ZJ线圈通电、动作，2ZJ常开触点闭合，使跳闸线圈TQ通电，于是断路器跳闸，并且信号继电器2ZJ动作掉牌，使操作人员知道了冷却水流量保护动作，从而使电机达到了安全运行。
此设计未设中央信号系统，若增设将更有利于电机的安全运行。
l.9、电机控制回路动作过程示意如下：
1.9.l、合闭动作过程：
1LD、2LD灯亮→3KK、[柜上合闸（3—4）通、机旁合闸（1—2）通]→1KK（5—6）通或2KK（5—6）通→DL（7—9）、TBJ（3—7）常闭：HC线圈通电→HC线圈触头闭合→合闸线圈HQ1、2通电、动作、合闸。 1.9.2、跳闸动作过程：
（1）1KK（9—10）通、2KK（9—10）通→DL37-39常开触点闭合状态，TQ线圈通电，TQ动作跳闸。
（2）过流保护：故障过电流→电流继电器动作→1LJ、2LJ常开触点闭合→DL37—39常开触点置闭合状态，TQ线圈通电，TQ动作、跳闸。
（3）低电压保护：电网电压降低、消失1YJ、2YJ、3YJ线圈电压达不到动作电压→1YJ、2YJ、3YJ常闭辅助触点复原，LK常开辅助触点置闭合状态→SJ时间继电器线圈通电→SJ常开辅助触点延时闭合→lXJ发信、掉牌，同时1ZJ线圈通电→1ZJ常开触点闭合，DL37-39常开触点置闭合状态→lXJ发信、掉牌，同时TQ线圈通电、动作跳闸。
（4）接地信号：单相接地故障→JDJ电流继电器动作→JDJl、2常开触点闭合→3XJ发信掉牌。
（5）冷却水流量保护：冷却水流量不够或无→FE10l常开触点闭合→中间继电器2ZJ线圈通电动作→2ZJ常开触点闭合，DL37-39常开触点置闭合状态→TQ跳闸线圈通电、动作跳闸，同时2XJ信号继电器发信、掉牌。
2、电机的失压、接地、过流保护整定计算原则：
2.1、电动机过电流保护：
控制系统中采用了GL型带速断的反时限过流继电器，此种类型继电器在电动机过流保护中起如下作用：
（1）定子绕组相间短路是电动机最严重的故障，“继电保护与自动装置規程”规定应装设电流速断保护。
（2）电动机由于所带机械部份过载而引起的过负荷是最常见的异常工作状态，此时会引起电动机的过电流，造成线圈绝缘的老化。规程规定，对于易发生过负荷的电动机应装设过负荷保护装置。
速断的整定：以躲开最大起动电流加可靠系数进行整定。起动电流为电动机额定电流的4—6倍，IQmax=4—6Ie
∴IQ=KkKJIQmax/n
取KK—可靠系数1.3—1.4；
KJ—接线系数
n—电流互感器变化
用反时限继电器做为电动机的过载保护，其特性曲线调整在电动机允许过载特性的曲线下面是非常合适的，当某一电流倍数下时限超过允许值时，保护就动作，跳闸，从而起到了保护的作用。一般整定原则以躲开起动电流的过程时间下来给出时限。
整定电流以Idz=（Kk/Kf）Ie，再除以互感器变比。
取Kk—可靠系数1.2
Kf—返回系数0.85
给出的时限为多少倍动作电流下，10—16秒。
一般可取4—6倍，Ie以躲开起动时间，起动时不动作为原则。
2.2、电动机接地保护：
由于电动机本身（包括电缆）电容电流很小，与总的电容电流相差显著，因此，接地保护采用反应稳态电流的幅值的原理，一般可保证具有选择性，从而可大大简化保护接线。
保护起动定值可按下式整定，以保证外部故障不误动作。
IQ=KkIo（安）
Kk—可靠系数取1.5—2
Io—本身稳态电容电流
起动电流确定后应按下式校验灵敏度：
KL=Io∑min/IQ>l.5
由于小电流接地系统的电容电流数值很小，一般在数安至数十安，要求保护具有较高灵敏度。因此，设计接地保护的关键在于使之与零序电流互感器有最佳的匹配关系（指接地继电器）。
2.3、电动机低电压保护：
控制系统在下述情况下将电动机切除：
（1）为保证重要电动机的自起动，在不重要辅机装设0.5秒时限的低电低压保护装置；
（2）根据工艺过程不允许长期失去电源后再起动的辅机装设10秒时限的低电压保护装置；
（3）有备用机组的重要电动机在电压消失后，亦应以10秒时限切除，并起动备用机组。
以上所述各类低电压保护整定原则如下：
次要电动机 0.5秒 60-70%Ue （可向上浮动10%）
重要电动机 10秒 50-55%Ue （可向上浮动10%）
【关键词】 高压异步电动机；控制线路；保护；整定计算
l、控制线路分析（下图）
1.1、其电机的控制线路采用直流操作电源，这主要是防止一旦交流系统严重的欠压或失压时，仍然可以进行正常的跳闸操作，以提高控制线路的可靠性。
1.2、其控制采用了两地跳合闸操作，及采用了1KK、2KK、3KK三个万能转换开关来实现。机旁操作有利于操作人员在操作时能监视电机设备启动。特别是，一旦操作人员发现电机出现异常运行状态时，可立刻操作机旁控制箱上的2KK转换开关，置于掉闸位置，于是断路器跳闸，电动机停止运行，从而防止和避免了事故的进一步扩大。
1.3、在控制线路中设置了合闸信号灯1HD（柜）、2HD（机旁控制箱）、跳闸信号灯1LD（开关柜）、2LD（机旁控制箱）。断路器合闸后，由于断路器DL15—2、DL37—39常开辅助触点闭合，红色信号指示灯IHD、2HD点燃，不仅可以表示断路器已经合闸，而且还能够表示断路器的跳闸电路处于完好状态。也就是说，此时红色信号指标灯HD的点燃，即起到了指示断路器合闸的信号作用，又起到了监视跳闸电路完好与否的功能。同样的道理，断路器跳闸以后，绿色信号指示灯LD的点燃，不仅可以表明断路器已经跳闸，同时还能够表明断路器的合闸电路处于正常的完好状态。这种带灯光监视的操作回路的优点是能够使值班人员预先知道下一步的操作能否正常进行，这就为安全生产提供了十分有利的条件。例如，断路器合闸或电动机起动运行后，若是红色信号指示灯1HD没有点燃，并且已经查明没有点燃的原因并非是信号指示灯的灯泡问题，那末值班人员就可以预先通知检修人员前来检查与处理，从而避免了一旦需要电动机紧急停机时无法停机的危险。
l.4、控制线路中设置了一个防跳继电器TBJ，这主要是为了在合闸时，发生事故跳闸后在短时间内又发生第二次合闸、跳闸。即电机事故跳闸时，中间继电器TBJ电流线圈通电，合闸回路上TBJ的常开辅助触点3—11闭合，TBJ电压线圈通电，TBJ3—7常闭辅助触点打开，若此时1KK、2KK5—6仍在接通状态，也就不会发生第二次合闸、跳闸。若没有TBJ防跳继电器，在合闸时，发生事故跳闸，DL7—9常闭触点复位，而此时转换开关可能还在合闸状态5—6仍在接通状态，这就又导致发生第二次合闸、跳闸。这将造成严重后果。因为少油断路器掉闸切断电流后，油箱内的压力要随着气体的排出而逐渐恢复到正常压力，油分解后产生的碳化颗粒要逐渐沉淀，这都要时间。连续两次掉闸后，要恢复到正常状态，当然需要的时间更长。如果两次掉闸之间的时间间隔过短，油箱内上次掉闸时的压力尚未降下来，这一次掉闸又引起内部压力进一步升高，压力过大，油与气来不及分离，当然就会造成喷油。严重时，压力极大，甚至造成油箱爆炸。
1.5、控制线路中设置了一个过电流保护，即在电动机正常运行时，一旦发生故障过流，电流断电器l、2LJ常开触点闭合，跳闸线圈TQ通电，断路器立刻跳闸，电动机被迫停止运行，从而起到过电流保护的作用。
1.6、控制线路中还设置了一个接地信号回路，即在电动机运行过程中，一旦发生单相接地的故障，零序电流互感器3LH二次侧便流过一个电流。当这个电流的大小到达零序电流继电器JDJ的动作电流时，其常開触点闭合，3XJ信号继电器动作，指示牌掉落，以提示值班人员。在小电流接地系统中（6—10千伏系统为小电流接地系统），当发生单相接地时，系统一般仍可以继续运行，此时在故障点流过系统的全部电容电流（不包括故障线路的电容电流）。较大的电容电流将烧损电机铁芯。为此，在电容电流较大的系统中应装设接地保护，根据电容电流的数值（一般以5安为界）发现信号或跳闸。
l.7、控制线路中设置了一个低电压保护。电动机除了装设相间短路及过负荷保护外，还要装设低电压保护。因为在电力系统各级电压系统有时会发生电压短时降低或消失（如切除事故过程），电压降低将引起电动机转速下降，而当电压恢复时，由于电动机转速的恢复（即“自起动”），将要吸取比额定电流大几倍的自起动电流，此时又会导致供电系统的电压降增大，电压不能立即恢复，又反过来增长了自起动时间，有时还会造成电动机都不能起动的严重事故。因此，电动机应装设低电压电压保护。在这里，连接在电压互感器YH二次侧的三只电压继电器用来共同控制时间继电器SJ线圈，即1YJ、2YJ、3YJ的常闭触点全部串接在SJ线圈回路中。这样，只有当三相母线电压同时下降到规定的数值时，时间继电器SJ线圈才可能通电。当SJ延时闭合的常开触点闭合时，信号继电器XJ和中间继电器ZJ两只线圈一起通电，前者XJ动作掉牌。后者，常开触点的闭合使断路器事故跳闸。三只电压继电器常闭触点相串联的另一个目的是防止电压互感器YH某一相熔断器熔断时断路器发生误跳闸。同时这里又将电压互感器的隔离开关辅助触点串联在低电压保护回路中，于是在拉开隔离开关更换熔断器时，低电压保护回路的直流电源同时被切断，从而避免了更换熔断器时断路器发生误跳闸的可能。
1.8、此控制线路还增设了一个冷却水流量保护。即在电机冷却水流量为零或达不到要求时FE10l辅助常开触点闭合，中间继电器2ZJ线圈通电、动作，2ZJ常开触点闭合，使跳闸线圈TQ通电，于是断路器跳闸，并且信号继电器2ZJ动作掉牌，使操作人员知道了冷却水流量保护动作，从而使电机达到了安全运行。
此设计未设中央信号系统，若增设将更有利于电机的安全运行。
l.9、电机控制回路动作过程示意如下：
1.9.l、合闭动作过程：
1LD、2LD灯亮→3KK、[柜上合闸（3—4）通、机旁合闸（1—2）通]→1KK（5—6）通或2KK（5—6）通→DL（7—9）、TBJ（3—7）常闭：HC线圈通电→HC线圈触头闭合→合闸线圈HQ1、2通电、动作、合闸。 1.9.2、跳闸动作过程：
（1）1KK（9—10）通、2KK（9—10）通→DL37-39常开触点闭合状态，TQ线圈通电，TQ动作跳闸。
（2）过流保护：故障过电流→电流继电器动作→1LJ、2LJ常开触点闭合→DL37—39常开触点置闭合状态，TQ线圈通电，TQ动作、跳闸。
（3）低电压保护：电网电压降低、消失1YJ、2YJ、3YJ线圈电压达不到动作电压→1YJ、2YJ、3YJ常闭辅助触点复原，LK常开辅助触点置闭合状态→SJ时间继电器线圈通电→SJ常开辅助触点延时闭合→lXJ发信、掉牌，同时1ZJ线圈通电→1ZJ常开触点闭合，DL37-39常开触点置闭合状态→lXJ发信、掉牌，同时TQ线圈通电、动作跳闸。
（4）接地信号：单相接地故障→JDJ电流继电器动作→JDJl、2常开触点闭合→3XJ发信掉牌。
（5）冷却水流量保护：冷却水流量不够或无→FE10l常开触点闭合→中间继电器2ZJ线圈通电动作→2ZJ常开触点闭合，DL37-39常开触点置闭合状态→TQ跳闸线圈通电、动作跳闸，同时2XJ信号继电器发信、掉牌。
2、电机的失压、接地、过流保护整定计算原则：
2.1、电动机过电流保护：
控制系统中采用了GL型带速断的反时限过流继电器，此种类型继电器在电动机过流保护中起如下作用：
（1）定子绕组相间短路是电动机最严重的故障，“继电保护与自动装置規程”规定应装设电流速断保护。
（2）电动机由于所带机械部份过载而引起的过负荷是最常见的异常工作状态，此时会引起电动机的过电流，造成线圈绝缘的老化。规程规定，对于易发生过负荷的电动机应装设过负荷保护装置。
速断的整定：以躲开最大起动电流加可靠系数进行整定。起动电流为电动机额定电流的4—6倍，IQmax=4—6Ie
∴IQ=KkKJIQmax/n
取KK—可靠系数1.3—1.4；
KJ—接线系数
n—电流互感器变化
用反时限继电器做为电动机的过载保护，其特性曲线调整在电动机允许过载特性的曲线下面是非常合适的，当某一电流倍数下时限超过允许值时，保护就动作，跳闸，从而起到了保护的作用。一般整定原则以躲开起动电流的过程时间下来给出时限。
整定电流以Idz=（Kk/Kf）Ie，再除以互感器变比。
取Kk—可靠系数1.2
Kf—返回系数0.85
给出的时限为多少倍动作电流下，10—16秒。
一般可取4—6倍，Ie以躲开起动时间，起动时不动作为原则。
2.2、电动机接地保护：
由于电动机本身（包括电缆）电容电流很小，与总的电容电流相差显著，因此，接地保护采用反应稳态电流的幅值的原理，一般可保证具有选择性，从而可大大简化保护接线。
保护起动定值可按下式整定，以保证外部故障不误动作。
IQ=KkIo（安）
Kk—可靠系数取1.5—2
Io—本身稳态电容电流
起动电流确定后应按下式校验灵敏度：
KL=Io∑min/IQ>l.5
由于小电流接地系统的电容电流数值很小，一般在数安至数十安，要求保护具有较高灵敏度。因此，设计接地保护的关键在于使之与零序电流互感器有最佳的匹配关系（指接地继电器）。
2.3、电动机低电压保护：
控制系统在下述情况下将电动机切除：
（1）为保证重要电动机的自起动，在不重要辅机装设0.5秒时限的低电低压保护装置；
（2）根据工艺过程不允许长期失去电源后再起动的辅机装设10秒时限的低电压保护装置；
（3）有备用机组的重要电动机在电压消失后，亦应以10秒时限切除，并起动备用机组。
以上所述各类低电压保护整定原则如下：
次要电动机 0.5秒 60-70%Ue （可向上浮动10%）
重要电动机 10秒 50-55%Ue （可向上浮动10%）