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摘要：本文主要介绍了智能型电机保护器的原理、结构、保护功能特性，同时也介绍了其在低压电动机保护的应用情况。智能型电机保护器有着可靠的保护性能，能够有效地防止电动机在使用过程中因过载、短路、断相等故障下发生烧毁事故，同时可以及时准确的监测电动机的运行状态。由于智能化电机保护器采用先进的工业级芯片，并且带有可以人机互动的液晶显示器，汉化菜单操作的低压保护装置，越来越多的被广泛使用到工业生产和运营中，广受好评。
关键词：智能电机保护器；低压电动机；短路；故障；检测
前言：
经过多年反复尝试和实践，发现并验实了电机智能保护器，作为电动机的保护元件，它的灵敏性、可靠性很高，像石化行业来说，特别是关键设备电动机稳定运行要求极高，是一旦电动机运行中出现故障，必须及时判断出故障，及时处理故障，恢复生产，而智能型电机保护器就能很快的发现解决故障，有利于企业更快更好的生产。我厂目前为止80%装置一直采用热继电器作为电动机的过载保护和控制元件，06年开始新装置采用LM系列的微机电动机保护器。老式的热继电器由于元件质量和制作工艺的限制，已无法满足日益发展的工艺自动化的要求，特别是在故障状态下没有保存故障的记忆功能 ，在发生故障后不能准确的判断原因，造成工作很被动。而使用了智能型的电机保护器，不但有效的保障了电机的安全运行、彻底取代了热继电器，而且利用先进的通讯技术，实现了部分电机控制的自动化，故障记忆功能只是它先进功能的一小部分而已。因此，下面就电机保护器的工作原理、应用情况作一简单介绍。
1、智能型电机保护器的工作原理：
智能型电机保护器是一种新型电子式多功能电动机综合保护装置。它集保护、测量、控制、总线通讯为一体，同时还提供操作运行记录、启停记录、跳闸时间记录等重要信息，为电动机的运行管理和事故分析带来了很大的方便。保护功能方面它集过（轻）载保护、缺相、过（欠）压、堵转、接地及三相不平衡保护等低压保护于一身，具有设定精度高、节电、动作灵敏、工作可靠等优点，是传统热继电器的理想替代产品。
智能型电机保护器通常是由电流传感器、比较电路、单片机、或出口继电器等几个部分组成。其基本原理及工作过程如图1所示：传感器将电动机的电流变化线性地反映至保护器的采样端口，经过整流、滤波等环节后，转换成与电动机电流成正比的直流电压信号、送到相应部分与给定的保护参数进行比较处理，再经单片机回路处理，推动功率回路，使继电器动作。当电机由于驱动部分过载导致电流增大时，从电流传感器取得的电压信号将增大、此电压值大于保护器的整定值时，过载回路工作，RC延时电路经过一定的（可调）延时，驱动出口继电器动作，使接触器切断主回路。欠压及缺相保护等功能部分，工作原理基本相同。
2、 智能型电机保护器工作的功能
2.1 系统保护功能
智能型电机保护器通过其过载保护、短路保护、断相保护、低电压、过电压保护、不平衡过负荷保护、堵转保护等保护功能实现对电机的综合保护。在电机正常工作时，可以通过液晶显示屏，实时显示电机当前运行的参数（工作电流和电压等），智能型电机保护器具有通讯功能，它在微处理器空闲时定时将采集的信号通过CAN总线传至后台微机。当发生故障时，保护器可以及时迅速，并且自动地发出跳闸信号。现场保存故障类型、时间以及电机运行参数，随后通过CANBUS网络向后台监控机报告。
2.2 记忆功能和故障判断功能
在电动机出现故障的情况下，保护器切断电动机电源进入保护状态，并且会自动保存故障的类型以及时间和电机运行的参数。电机保护器通过记忆电路和识别对故障发生瞬间的情况给予记忆和识别，以便在进行维修时正确判断电机过载，过压，欠压，短路，断相或是过热等故障并作相应处理，在手动复位情况下：在故障问题解除以后，再把保护器复位，这样故障指示就会消失，这时可以再次启动电动机。
2.3 即时在线监测功能
带有通讯功能的电机保护器在控制室的后台微机上可以由专业操作人员完成各种保护数据的查找、修改，可以在线监测电机当前负载运行情况和各种参数，这样可以有效防止因过载、过热等原因而造成的故障。强大的后台微机信息管理功能，能够及时有效的记录各个电机运行方式和维护维修时间记录，进而提供了可靠依据，保证生产系统的正常安全，大大的降低停车事故。
3、 电机保护器的型号选择：在电机保护器的应用中首先要选择正确的型号，须注意以下几个方面：
3.1 电机保护器按结构形式，一般分为一体式、分体式两种。 一体式就是显示面板和电流互感器在一体的，是独立的整体，适合于固定柜安装，如老式开关柜或GGD柜改造，可将保护器直接固定在安装面板上，通过馈出电缆穿芯即可。分体式就是显示面板和电流互感器这两部分是分开的，可通过现场实际情况任意安装放置，非常适合于抽屉式开关柜。我厂现在普遍使用的是：中南开关厂生产的CMS20A-系列、上海欧通公司生产的SIVACON 8PT等系列的低压抽屉式开关柜，多为分体式电机保护器。把显示表头嵌入式的安装在开关柜抽屉的活动面板内，即简化接线，也方便随时调整、设定参数和监控显示，同时数据化的显示面板也增加了柜体的统一和美观性，配电室内的设备运行情况及故障状态一目了解，极大方便了检维维护和系统巡视。
3.2 电机保护器按额定工作电压及电流范围来划分，可分为AC380V、AC220V两种；对应量程为2-6A、6-20A、20-60A、60-100A、100-200A等若干等级，使用时按照电机的控制回路工作电压及负载的额定电流选用相应的量程范围即可。由于化工装置55KW以上电机较多，为方便互换及减少备件的种类，对于55KW及以上的电机，我们采用在主回路装设（口/5）电流互感器，将互感器的二次接入保护器内的方式，即将一次电流转变成小于5A的二次电流，再接入量程为6A的电机保护器，使大型设备通过二次保护得到了有效的控制和保护。 3.3 电机保护器除了具有过载保护、过压，欠压等等这些基本的保护功能以外，还可以根据实际生产需要对其功能的部分进行相对合理的选配，如：RS-485通讯接口，可以根据工艺以及DCS系统连锁的实际情况进行合理安排。可以在供电系统发生电压骤降，并且又在设定的自动重启时间恢复正常，这时电机保护器可以将停运的电动机在设定时间自动恢复至运行状态等。
4、 智能型电机保护器的应用
我厂目前选用的基本都是上海华建电力设备公司生产的LM-300、500等系列电机保护器。该产品除具备一般保护器的功能外，还具有延时自起动等功能。以该系列产品为例，介绍一下电机保护器在我公司的实际应用情况。
4.1 LM系列电机保护器在我厂II套高压加氢低压电动机（55KW以上电动机）的应用。如图2所示， 1、2端子为保护器输入电源220V，15、2端子为保护接点，23、2端子为电机保护器内部跳闸继电器输出端子。由于电机容量大，额定电流大，故通过电流互感器的CT转换，将二次电流通过保护器穿芯来实现。若保护器动作，则15、2端子保护接点动作断开，跳开主接触器KM，同时电机保护器显示故障状态，内部可以设置为自动和手动复位两种故障复位操作功能，一般都设置为故障动作后延时自动复位。我厂LM系列电机保护器产品具备微机通讯功能，II套高压加氢、三丙烷等前期装置因为从前期的设计中没有后台机，也没有引自操作室，故通讯功能没用，今年投产的60万连续重整、120万吨加氢改制、100万焦化装置智能型电动机保护器使用了通讯功能？
4.2 可通讯的LM系列分体式电机保护器的应用如图3所示，互感器部分与本体之间通过RS232通讯线相连，本体的X3-1、2、3、4端子为保护器工作电源，X5-15、16端子为485通讯接口，通过两芯屏蔽双绞线汇总到电气控制室后台计算机的专用通讯接口卡，实现远程监控。若保护器动作，则故障报警跳开主接触器KM，同时电机保护器显示故障状态，内部可以设置为自动和手动复位两种故障复位操作功能，一般都设置为故障动作后延时自动复位。
4.3 保护计算功能的调试
保护投退PA直接设定定义表（方法）投入1 退出0，具体参数表如下：
参数设定表如下：
LM-300微机电动机保护监控装置的参数设定表。
保护投退PA直接设定定义表（方法）投入1 退出
我厂当时新建装置II套高压加氢、三丙烷开始使用的LM系列智能型电机保护器，但是通过一段运行时间发现，功能设置出现了偏差，电网晃电时经常造成电动机的误动作，电机保护器显示不平衡电流动作，检查发现不平衡动作电流设置为：10%，6S，经过分析我们认为不平衡电流设置太小造成了故障的出现，因此就设置成：60%，30S，彻底消除了这种故障的产生。
因我厂所有的负载基本都是感性负载，对于电网的短暂波动不需要设备反应迅速，同时具备基本的保护功能就完全可以满足电动机的保护需求，故我们选择的是PA值为55.见上图。部分有变频控制的电动机，因为变频保护功能更强大，一般情况下将智能型电机保护器保护功能去掉，只使用变频控制就可以了。
结论
电机保护器这种新型电子产品，2006年首次在我公司新装置使用，一直运行良好，由最初的LM300、310系列发展到现在 500、510系列，各种功能越来越完善，并且对各种故障类型均进行了准确的保护动作和记忆，有效的防止了电机因故障烧毁的事故发生，确保了装置的正常运行，同时也为公司节约了大量的资金。因此智能型电机保护器在石化企业开始广泛的使用，不但可以提高电动机的运行管理、降低电机事故率，而且对于提高电气控制系统的自动化水平，也势必起到积极的推动作用。
参考文献
[1]徐晓峰.电机及拖动 【M】（第三版） 北京：高等教育出版社。2007
[2]王兆义。电工电子技术基础【M】（第二版） 北京：高等教育出版社。2006
作者简介：王明群，男，1971年8月出生，大庆石油学院电气自动化毕业，检维修中心电气工程师。
关键词：智能电机保护器；低压电动机；短路；故障；检测
前言：
经过多年反复尝试和实践，发现并验实了电机智能保护器，作为电动机的保护元件，它的灵敏性、可靠性很高，像石化行业来说，特别是关键设备电动机稳定运行要求极高，是一旦电动机运行中出现故障，必须及时判断出故障，及时处理故障，恢复生产，而智能型电机保护器就能很快的发现解决故障，有利于企业更快更好的生产。我厂目前为止80%装置一直采用热继电器作为电动机的过载保护和控制元件，06年开始新装置采用LM系列的微机电动机保护器。老式的热继电器由于元件质量和制作工艺的限制，已无法满足日益发展的工艺自动化的要求，特别是在故障状态下没有保存故障的记忆功能 ，在发生故障后不能准确的判断原因，造成工作很被动。而使用了智能型的电机保护器，不但有效的保障了电机的安全运行、彻底取代了热继电器，而且利用先进的通讯技术，实现了部分电机控制的自动化，故障记忆功能只是它先进功能的一小部分而已。因此，下面就电机保护器的工作原理、应用情况作一简单介绍。
1、智能型电机保护器的工作原理：
智能型电机保护器是一种新型电子式多功能电动机综合保护装置。它集保护、测量、控制、总线通讯为一体，同时还提供操作运行记录、启停记录、跳闸时间记录等重要信息，为电动机的运行管理和事故分析带来了很大的方便。保护功能方面它集过（轻）载保护、缺相、过（欠）压、堵转、接地及三相不平衡保护等低压保护于一身，具有设定精度高、节电、动作灵敏、工作可靠等优点，是传统热继电器的理想替代产品。
智能型电机保护器通常是由电流传感器、比较电路、单片机、或出口继电器等几个部分组成。其基本原理及工作过程如图1所示：传感器将电动机的电流变化线性地反映至保护器的采样端口，经过整流、滤波等环节后，转换成与电动机电流成正比的直流电压信号、送到相应部分与给定的保护参数进行比较处理，再经单片机回路处理，推动功率回路，使继电器动作。当电机由于驱动部分过载导致电流增大时，从电流传感器取得的电压信号将增大、此电压值大于保护器的整定值时，过载回路工作，RC延时电路经过一定的（可调）延时，驱动出口继电器动作，使接触器切断主回路。欠压及缺相保护等功能部分，工作原理基本相同。
2、 智能型电机保护器工作的功能
2.1 系统保护功能
智能型电机保护器通过其过载保护、短路保护、断相保护、低电压、过电压保护、不平衡过负荷保护、堵转保护等保护功能实现对电机的综合保护。在电机正常工作时，可以通过液晶显示屏，实时显示电机当前运行的参数（工作电流和电压等），智能型电机保护器具有通讯功能，它在微处理器空闲时定时将采集的信号通过CAN总线传至后台微机。当发生故障时，保护器可以及时迅速，并且自动地发出跳闸信号。现场保存故障类型、时间以及电机运行参数，随后通过CANBUS网络向后台监控机报告。
2.2 记忆功能和故障判断功能
在电动机出现故障的情况下，保护器切断电动机电源进入保护状态，并且会自动保存故障的类型以及时间和电机运行的参数。电机保护器通过记忆电路和识别对故障发生瞬间的情况给予记忆和识别，以便在进行维修时正确判断电机过载，过压，欠压，短路，断相或是过热等故障并作相应处理，在手动复位情况下：在故障问题解除以后，再把保护器复位，这样故障指示就会消失，这时可以再次启动电动机。
2.3 即时在线监测功能
带有通讯功能的电机保护器在控制室的后台微机上可以由专业操作人员完成各种保护数据的查找、修改，可以在线监测电机当前负载运行情况和各种参数，这样可以有效防止因过载、过热等原因而造成的故障。强大的后台微机信息管理功能，能够及时有效的记录各个电机运行方式和维护维修时间记录，进而提供了可靠依据，保证生产系统的正常安全，大大的降低停车事故。
3、 电机保护器的型号选择：在电机保护器的应用中首先要选择正确的型号，须注意以下几个方面：
3.1 电机保护器按结构形式，一般分为一体式、分体式两种。 一体式就是显示面板和电流互感器在一体的，是独立的整体，适合于固定柜安装，如老式开关柜或GGD柜改造，可将保护器直接固定在安装面板上，通过馈出电缆穿芯即可。分体式就是显示面板和电流互感器这两部分是分开的，可通过现场实际情况任意安装放置，非常适合于抽屉式开关柜。我厂现在普遍使用的是：中南开关厂生产的CMS20A-系列、上海欧通公司生产的SIVACON 8PT等系列的低压抽屉式开关柜，多为分体式电机保护器。把显示表头嵌入式的安装在开关柜抽屉的活动面板内，即简化接线，也方便随时调整、设定参数和监控显示，同时数据化的显示面板也增加了柜体的统一和美观性，配电室内的设备运行情况及故障状态一目了解，极大方便了检维维护和系统巡视。
3.2 电机保护器按额定工作电压及电流范围来划分，可分为AC380V、AC220V两种；对应量程为2-6A、6-20A、20-60A、60-100A、100-200A等若干等级，使用时按照电机的控制回路工作电压及负载的额定电流选用相应的量程范围即可。由于化工装置55KW以上电机较多，为方便互换及减少备件的种类，对于55KW及以上的电机，我们采用在主回路装设（口/5）电流互感器，将互感器的二次接入保护器内的方式，即将一次电流转变成小于5A的二次电流，再接入量程为6A的电机保护器，使大型设备通过二次保护得到了有效的控制和保护。 3.3 电机保护器除了具有过载保护、过压，欠压等等这些基本的保护功能以外，还可以根据实际生产需要对其功能的部分进行相对合理的选配，如：RS-485通讯接口，可以根据工艺以及DCS系统连锁的实际情况进行合理安排。可以在供电系统发生电压骤降，并且又在设定的自动重启时间恢复正常，这时电机保护器可以将停运的电动机在设定时间自动恢复至运行状态等。
4、 智能型电机保护器的应用
我厂目前选用的基本都是上海华建电力设备公司生产的LM-300、500等系列电机保护器。该产品除具备一般保护器的功能外，还具有延时自起动等功能。以该系列产品为例，介绍一下电机保护器在我公司的实际应用情况。
4.1 LM系列电机保护器在我厂II套高压加氢低压电动机（55KW以上电动机）的应用。如图2所示， 1、2端子为保护器输入电源220V，15、2端子为保护接点，23、2端子为电机保护器内部跳闸继电器输出端子。由于电机容量大，额定电流大，故通过电流互感器的CT转换，将二次电流通过保护器穿芯来实现。若保护器动作，则15、2端子保护接点动作断开，跳开主接触器KM，同时电机保护器显示故障状态，内部可以设置为自动和手动复位两种故障复位操作功能，一般都设置为故障动作后延时自动复位。我厂LM系列电机保护器产品具备微机通讯功能，II套高压加氢、三丙烷等前期装置因为从前期的设计中没有后台机，也没有引自操作室，故通讯功能没用，今年投产的60万连续重整、120万吨加氢改制、100万焦化装置智能型电动机保护器使用了通讯功能？
4.2 可通讯的LM系列分体式电机保护器的应用如图3所示，互感器部分与本体之间通过RS232通讯线相连，本体的X3-1、2、3、4端子为保护器工作电源，X5-15、16端子为485通讯接口，通过两芯屏蔽双绞线汇总到电气控制室后台计算机的专用通讯接口卡，实现远程监控。若保护器动作，则故障报警跳开主接触器KM，同时电机保护器显示故障状态，内部可以设置为自动和手动复位两种故障复位操作功能，一般都设置为故障动作后延时自动复位。
4.3 保护计算功能的调试
保护投退PA直接设定定义表（方法）投入1 退出0，具体参数表如下：
参数设定表如下：
LM-300微机电动机保护监控装置的参数设定表。
保护投退PA直接设定定义表（方法）投入1 退出
我厂当时新建装置II套高压加氢、三丙烷开始使用的LM系列智能型电机保护器，但是通过一段运行时间发现，功能设置出现了偏差，电网晃电时经常造成电动机的误动作，电机保护器显示不平衡电流动作，检查发现不平衡动作电流设置为：10%，6S，经过分析我们认为不平衡电流设置太小造成了故障的出现，因此就设置成：60%，30S，彻底消除了这种故障的产生。
因我厂所有的负载基本都是感性负载，对于电网的短暂波动不需要设备反应迅速，同时具备基本的保护功能就完全可以满足电动机的保护需求，故我们选择的是PA值为55.见上图。部分有变频控制的电动机，因为变频保护功能更强大，一般情况下将智能型电机保护器保护功能去掉，只使用变频控制就可以了。
结论
电机保护器这种新型电子产品，2006年首次在我公司新装置使用，一直运行良好，由最初的LM300、310系列发展到现在 500、510系列，各种功能越来越完善，并且对各种故障类型均进行了准确的保护动作和记忆，有效的防止了电机因故障烧毁的事故发生，确保了装置的正常运行，同时也为公司节约了大量的资金。因此智能型电机保护器在石化企业开始广泛的使用，不但可以提高电动机的运行管理、降低电机事故率，而且对于提高电气控制系统的自动化水平，也势必起到积极的推动作用。
参考文献
[1]徐晓峰.电机及拖动 【M】（第三版） 北京：高等教育出版社。2007
[2]王兆义。电工电子技术基础【M】（第二版） 北京：高等教育出版社。2006
作者简介：王明群，男，1971年8月出生，大庆石油学院电气自动化毕业，检维修中心电气工程师。