P220电动机保护装置在石化企业的应用

电动机知识P220电动机保护装置在石化企业的应用摘要：MiCOMP220电动机综合保护控制装置是ALSTOM公司的综合保护装置之一，不但有常规的过负荷、电流速断及接地保护，而且还具有不平衡、超时起动及堵转等保护，比较适合作为石化企业电动机的保护。本文根据对MiCOMP220电动机综合保护控制装置的实验摸索和理论研究，在设计、安装、整定、检验及运行管理方面做出了较为详细的叙述，并提供了一些石化企业应用的数据，为该保护装置应用提供了一定的实践经验。关键词：词电动机继电保护石化企业无标题文档引言电动机是石化企业的主要用电设备，如何用综合保护装置在即确保平稳生产操作又要维护设备安全的基础上，对电动机的电气及机械部分进行全面地保护是电气技术人员需要认真解决的问题。MiCOMP220电动机保护装置采用数字技术完成电动机所需的各项保护、控制、监视和记录功能，可以通过编程将投入的保护和控制功能分配至输出继电器上。利用保护装置前面板上的LED指示灯、液晶显示屏或键盘，运行人员可以获取各序电流、发热状态、运行时间等各种数据。连接后部的RS485通讯端子，远方运行人员也能阅读存储在保护装置中的数据、分配给各个输出继电器不同的功能、修改定值及传输远端跳闸命令。在MiCOMS1软件的支持下，PC机可以通过位于前面板的RS232通讯端口直接与数字监控系统连接，在输入密码后完成数据的设置和修改，显示事件记录及故障波形。该保护装置是近几年应用的电动机综合保护装置之一，与早期的SPAM150C电动机综合保护装置[1]相比，更适合作为石化企业2MW以下中压电动机的保护。MiCOMP220电动机保护装置设计安装在设计安装前必须认真阅读ALSTOM提供的《MiCOMP220电动机保护技术指南》。设计安装时应当注意：保护装置辅助电源的电压范围；由于保护装置的辅助电源丧失可引起部分运行数据丢失，因此保护装置的辅助电源应与电动机控制电源分开控制，采用独立的辅助电源控制小母线为保护装置供电，便于在直流电源系统接地时的故障查找，而且各电源控制元件应分别布置在端子排的两端，以防误操作；各相电流和零序电流输入的极性，如极性错误将引起保护装置误动；保护装置的外壳及29端子必须可靠接地；断路器的常开辅助接点必须接至L1（22–24）端子上；可编程的输入端必须接入辅助电源，并应注意辅助电源的极性；可编程跳闸输出应接到RL1（2–4或2–6）端子上；保护装置的安装高度不宜高于1.8米以便观察数据及整定检验；安装时必须严格按设计图配线。MiCOMP220电动机保护装置整定基础数据整定整定值组的整定应当注意，在MiCOMS1软件中的整定值组与在MiCOMP220保护装置中的整定值组有不对应的现象，为确保电动机保护装置安全可靠地动作，在保护装置投入运行前必须对其进行检验。选择缺省显示值由于电动机的发热状态难以从常规仪表中得到，因此，液晶显示屏上缺省显示的测量值宜整定为THERM_ST以便观察。电动机起动检测整定从断路器检修及保护装置检验等方面考虑，电动机起动检测断路器闭合状态宜整定为52A方式。电流互感器变比输入相电流互感器的变比应按实际值输入，而当零序电流输入是通过三个相电流互感器作零序接线完成时，则零序电流互感器的一次和二次侧的额定电流应与相电流互感器相同数值。当采用专用零序电流互感器时，则零序电流互感器的一次和二次侧的额定电流宜输入相同数值（例如1/1）。可编程LED指示灯整定通常将可编程LED指示灯整定如下：LED5过负荷保护动作；LED6电流速断保护动作；LED7低电压保护动作；LED8接地保护动作。将两个可编程LED指示灯同时使用指示其它保护的动作：LED5和LED6超时起动保护动作；LED7和LED8堵转保护动作；LED5和LED7不平衡保护动作；LED6和LED8起动次数保护动作。过负荷保护整定与其他电动机综合保护装置不同，MiCOMP220保护装置的过负荷保护功能[49]是基于电动机负荷电流的正序和负序分量计算得到一个热映像[2]，该热映像的曲线分为三段，通过调整参数Te1、Te2及Tr可改变各段曲线参数，用这种方式可以计算定子和转子的热效应，定子绕组中的电流负序分量会在转子中感应出幅值很大的电流，这将在转子绕组中产生很高的温升。过负荷动作时间通过下式计算得到：t=Tln[((Ieq/Iq)2–qi)/[((Ieq/Iq)2–qthresh)=Tln[(K2–qi)/(K2–qthresh)]（1）其中：Domain:—动作时间，秒；T—热时间常数，秒；Ieq—热等效电流值，=[I12+KeI22]开平方，其中：I1—正序电流分量；I2—负序电流分量；Ke—负序电流识别因子。Iq—过负荷整定值；K—Ieq/Iq的比值；qi—初始热状态值；qthresh—过负荷报警整定值或过负荷跳闸整定值。过负荷电流Iq的整定过负荷电流整定值计算公式：Iq=KrelIrM/IpIn（2）·英威腾CHV190变频器在起重机中的应用·小型低压水轮发电机的安全运行措施·CompactSolution案例精选集―欧姆龙产·可逆电动机起动器―――适用于旋转方向·各种交流电动机的旋转原理·变频调速系统设计中的问题分析·大功率异步电动机的软起动·变频器的故障排除第2讲变频器过流·电动机引发火灾的原因·变频器能耗制动的应用分析·电动机常见机械故障维护检修·变频调速应用技术……第二讲了解功能·变频调速系统的设计与应用第1讲变频调·变频器能耗制动应用高度分析·国产永磁同步电动机在年产7.5万吨长丝·热继电器故障分析及处理·异步电动机的保护·实用电工速算口诀·无刷电机·丝杠螺母的传动计算示例·济南钢铁晃电解决方案----FS/E防晃电系·变频器过流与过载的原因分析·异步电动机电气装置的保护·电操机构在380V电动机控制回路中的应用·用PLC改进鼠笼式异步电动机的控制方案·可逆电动机起动器--适用于旋转方向可选·高效率电机带来成本节约·欧姆龙产品在梳棉机整体解决方案·变频器工作产生的噪声与振动及其对策·伺服电机/驱动装置应用于液体灌装生产随着起重机的不断发展，传统控制技术难以满足起重机越来越高的调速和控制要求。在电子技术飞速发展的今天，起重机与电子技术的结合越来越紧密，如采用PLC取代继电器进行逻辑控制，交流变频调速装置取代传统的电动机转子串电阻的调速方式等。在选型对比基础上，本项目电动机调速装置采用了先进的变频调速方案，变频器最终选型为ABB变频器ACS800，电动机选用专用鼠笼变频电动机。在众多交流变频调速装置中，ABB变频器以其性能的稳定性，选件扩展功能的丰富性，编程环境的灵活性，力矩特性的优良性和在不同场合使用的适应性，使其在变频器高端市场中占有相当重要的地位。ACC800变频器是ACS800系列中具有提升机应用程序的重要一员，它在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如起动向导，自定义编程，DTC控制等，非常适合作为起重机主起升变频器使用。本文结合南京梅山冶金发展有限公司设备分公司所负责维修管理的宝钢集团梅钢冷轧厂27台桥式起重机变频调速控制系统，详细介绍ACC800变频器在起重机主起升中的应用。1DTC控制技术DTC（直接转矩控制，DirectTorqueControl）技术是ACS800变频器的核心技术，是交流传动系统的高性能控制方法之一，它具有控制算法简单，易于数字化实现和鲁棒性强的特点。其实质是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下建立异步电动机空间矢量数学模型，通过测量三相定子电压和电流（或中间直流电压）直接计算电动机转矩和磁链的实际值，并与给定转矩和磁链进行比较，开关逻辑单元根据磁链比较器和转矩比较器的输出选择合适的逆变器电压矢量（开关状态）。定子给定磁链和对应的电磁转矩的实际值，可以用定子电压和电流测量值直接计算得到。在计算中，只需要一个电动机参数―――定子电阻，这一点和几乎需要全部电动机参数的直接转子磁链定向控制（矢量控制）形成了鲜明对比，极大地减轻了微处理器的计算负担，提高了运算速度。直接转矩控制结构较为简单，可以实现快速的转矩响应（不大于5ms）。2防止溜钩控制作为起重用变频系统，其控制重点之一是在电动机处于回馈制动状态下系统的可靠性（回馈是指电动机处于发电状态时通过逆变桥向变频器中间直流回路注入电能），尤其需要引起注意的是主起升机构的防止溜钩控制。溜钩是指在电磁制动器抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态出现下滑的现象。电磁制动器从通电到断电（或从断电到通电）需要的时间大约为016s（视起重机型号和起重量大小而定），变频器如过早停止输出，将容易出现溜钩，因此变频器必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率，以免发生过流而跳闸的误动作。防止溜钩现象的方法是利用变频器零速全转矩功能和直流制动励磁功能。零速全转矩功能，即变频器可以在速度为零的状态下，保持电动机有足够大的转矩，从而保证起重设备在速度为零时，电动机能够使重物在空中停止，直到电磁制动器将轴抱住为止，以防止溜钩的发生。直流制动励磁功能，即变频器在起动之前自动进行直流强励磁，使电动机有足够大的起动转矩，维持重物在空中的停止状态，以保证电磁制动器在释放过程中不会发生溜钩。3系统硬件配置梅钢冷轧桥式起重机上应用的ACS800变频器调速系统由电控柜，大小车变频控制柜，起升变频控制柜，联动控制台等组成。主起升采用1台ACC800变频器驱动1台起升专用电动机，并在电动机轴尾安装1台速度编码器，做速度反馈用。该速度编码器用来提高低速状态下电动机模型的速度和转矩计算精度，保证转矩验证，开闭闸等功能。主起升采用斩波器加制动电阻实现制动功能，斩波器与制动电阻串联后接入变频器整桥与逆变桥之间的直流回路中，并由变频器根据中间直流回路电压高低控制斩波器接通与否（即控制制动电阻的投切）。变频器配有RPBA201接口卡件，提供标准的Profibus2DP现场总线接口，用于与PLC通信控制，并接收PLC发来的开，停车命令和速度设定值等控制参数。4起升变频器功能参数设置ABB变频器在出厂时，所有功能码都已设置。但是，起重机变频调速系统的要求与工厂设定值不尽相同，所以，ACC800中一些重要的功能参数需要重新设定。（1）起动数据（参数组99）参数99102（用于提升类传动，但不包括主/从总线通信功能）：CRANE；参数99104（电动机控制模式）：DTC（直接转矩控制）；参数99105～99109（电动机常规铭牌参数）：按照电动机的铭牌参数输入。（2）数字输入（参数组10）参数10101～10113（数字输入接口预置参数）：按照变频器外围接口定义进行设置，限于篇幅，不再赘述。（3）限幅（参数组20）参数20101（运行范围的最小速度）：-1000r/min（根据实际电动机参数进行设定）；参数20102（运行范围的最大速度）：1000r/min（根据实际电动机参数进行设定）；参数20103（最大输出电流）：120%；参数20104（最大正输出转矩）：150%；参数20104（最大负输出转矩）：-150%；参数20106（直流过压控制器参数）：OFF（本例中ACC800变频器使用了动力制动方式，此参数设为OFF后，制动斩波器才能投入运行）。（4）脉冲编码器（参数组50）参数50101（脉冲编码器每转脉冲数）：1024；参数50103（编码器故障）：FAULT（如果监测到编码器故障或编码器通信失败时，ACC800变频器显示故障并停机）。（5）提升机（参数组64）参数64101（独立运行选择）：FALSE；64103（高速值1）：98%；64106（给定曲线形状）：0（直线）；参数64110（控制类型选择）：FBJOYSTICK.（6）逻辑处理器（参数组65）参数65101（电动机停止后是否保持电动机磁场选择）：TRUE（在电动机停止后保持电动机磁场为ON）；参数65102（ON脉冲延时时间）：5s.（7）转矩验证（参数组66）参数66101（转矩验证