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CSC237A数字式电动机综合保护测控装置-第1页-CSC237A数字式电动机综合保护测控装置1装置简介本装置适用于10kV及以下各种中性点非直接接地系统，作为大中型异步电动机(数百千瓦以上)相间故障、过负荷、堵转等综合保护。可在开关柜就地安装。2主要功能及技术参能2.1保护功能反应相间故障的速断保护反应堵转的过电流保护过负荷保护(可选择跳闸或仅告警发信)过热保护（过热跳闸、过热告警、热积累记忆功能）长起动保护不平衡保护（断相/反相，负序过流保护，可选择定时限或反时限）接地保护（零序过流保护，可选择跳闸或仅告警发信低电压保护）F-C过流闭锁非电量保护2.2测控功能15路开入遥信采集、装置遥信变位、事故遥信正常断路器遥控分合Ua、Ub、Uc、Ia、Ic、P、Q、COSф等模拟量的遥测各种事件SOE等CSC237A数字式电动机综合保护测控装置-第2页-2.3技术参数额定参数直流电压：220V/110V交流电压：100V或3/100V交流电流：1A/5A系统频率：50Hz/60Hz功率消耗直流回路：15W交流电压回路：0.15VA/相交流电流回路：0.25VA/相过载能力交流电流：2In持续工作20In允许10s40In允许1s交流电压：1.2Un持续工作1.4Un允许10s继电器触点容量跳合闸出口：5A，DC220V（吸合）信号触点：1A，DC220V（吸合）跳合闸电流跳闸电流：0.5～4A合闸电流：0.5～4A定时限过流元件电流定值：0.2In～20In时间定值：0～20S定值误差：5％整定值精确工作范围电压：0.4V～120V电流：0.04In～30In动作时间过流速断：＜40ms(2倍整定值)监视报告性能事件记录分辨率：≤1msGPS对时精度：≤1ms测量表计精度电流、电压：0.2级功率、电度：0.5级CSC237A数字式电动机综合保护测控装置-第3页-通讯端口规范RS485端口：最高速率19200bps，屏蔽双绞线接口以太网:10BASE-T端口：UTP5通讯介质，RJ45接口10BASE-F端口：多模光纤通讯介质，820nm，ST接口绝缘性能绝缘电阻100MΩ（500V兆欧表）介质强度GB/T14598.3-1993冲击电压GB/T14598.3-1993电磁兼容性能辐射电磁场干扰:GB/T14598.9-1995Ⅲ级快速瞬变干扰:GB/T14598.10-1996Ⅳ级脉冲群干扰:GB/T14598.13-1998Ⅲ级静电放电干扰:GB/T14598.14-1998Ⅳ级射频电磁场辐射干扰:GB/T17626.3－1998Ⅲ级浪涌（冲击）干扰:GB/T17626.5－1999标准III级机械性能振动GB/T11287-2000Ⅰ级冲击GB/T14537-1993Ⅰ级碰撞GB/T14537-1993Ⅰ级环境条件保存温度：−25℃～+70℃工作温度：-10℃～+55℃相对湿度：最大不超过95％大气压力：86～106kPa3保护元件3.1长起动保护装置测量电动机起动时间Tstart的方法：当电动机的最大相电流从零突变到10%Ie时开始计时，直到起动电流过峰值后下降到120%Ie时为止，之间的历时称为Tstart。（Ie为电动机额定电流。）电动机起动时间过长会造成转子过热，当装置实际测量的起动时间超过整定的允许起动时间Tstart时，保护动作于跳闸。CSC237A数字式电动机综合保护测控装置-第4页-10120Ie图1异步电动机起动电流特性为了降低起动电流，减少对电网的无功冲击，大型的异步电动机常常串联电抗器或者电阻，以实现降压起动；起动完毕后短接串联电抗器或者电阻。本装置设置了专用的控制字，如果选择“降压起动方式投入”，则装置在起动完毕以后，给出一付“投全压”的接点，以便及时短接分压电抗器，使电动机进入额定电压运行。为了试验方便，当CSC237保护装置检测到电动机在“起动过程中”时（即上图中的Tstart时段），面板MMI最下一指示绿灯（备用）点亮。3.2过热保护过热保护综合考虑了电动机正序、负序电流所产生的热效应，为电动机各种过负荷引起的过热提供保护，也作为电动机短路、起动时间过长、堵转等的后备。用等效电流Ieq来模拟电动机的发热效应，即：Ieq=222211IKIK＋式中：Ieq－等效电流I1－正序电流I2－负序电流K1－正序电流发热系数，电动机起动过程中取0.5，电动机起动结束后取1.0K2－负序电流发热系数根据电动机的发热模型，电动机的动作时间t和等效运行电流Ieq之间的特性曲线由下列公式给出：CSC237A数字式电动机综合保护测控装置-第5页-t＝τ×ln22eq2p2eqIIII∞－－式中：Ip-过负荷前的负载电流，若过负荷前处于冷态，则Ip＝0；I∞－起动电流，即保护不动作所要求的规定的电流极限值，∞I可按额定电流eIτ－时间常数，反映电动机的过负荷能力。的1.05～1.15倍整定；这一判据充分考虑了电动机定子的热过程及其过负荷前的热状态。I1I2跳闸出口等效电流根据电动机可连续起动两次的原则，每次起动其热积累不应大于50%跳闸值，所以当热积累值达到50%以上时，装置合闸闭锁接点动作。过热保护跳闸后，装置的热记忆功能起动，合闸闭锁输出接点一直保持，直到热积累值下降到50％以下，过热合闸闭锁接点才返回，这时电动机可以重新起动。紧急情况，要求立即起动时，可对装置进行热复归操作。发热时间常数τ应由电机厂提供，如果厂家没有提供，可按下述方法之一进行估算：1.如果厂家提供电动机的热限曲线或一组过负荷能力的数据，则按下式计算τ：τ＝222IIIlnt∞－求出一组τ后取较小的值。2.如已知堵转电流I和允许堵转时间t，也可由下式估算τ：τ＝222IIIlnt∞－3.按下式计算τ：τ＝02eTKθθstart××式中：θe为电动机的额定温升，K为起动电流倍数，θ0为电动机起动时的温升，Tstart为电动机的起动时间。CSC237A数字式电动机综合保护测控装置-第6页-3.3速断保护速断动作电流高值Isdg，为电动机起动过程中速断整定值,按照躲开电动机正常起动时的最大起动电流整定。速断动作电流低值Isdd，按最小运行方式下电动机出口两相短路电流除以一定灵敏系数整定。如果控制字选择“马达起动判别投入”，则电动机起动过程中以速断电流高值Isdg动作，电动机在起动过程结束后，为提高电动机正常运行时速断保护的灵敏度，速动段以速断电流低值Isdd动作。如果控制字选择“马达起动判别退出”，则电动机不再判别起动过程，速动段以速断电流低值Isdd动作，过流保护也一直投入。速断保护的动作时间Tsd可整定，对于断路器控制的电动机，动作时间可以整定为极短的延时（如0毫秒）；对于接触器控制的电动机，动作时间可以整定为较长延时，如0.3秒。IIsdg电动机起动中&Y跳闸TsdIIsdd电动机运行中&Y≥Ht注：Isdg为速断动作电流高值（电动机起动过程中速断整定值）；Isdd为速断动作电流低值（电动机起动结束后运行中速断整定值）；本保护在电动机起动时，带有一内部延时t，以避开起动开始瞬间的暂态峰值电流。3.4过流保护装置设置一段定时限过流保护，主要为电动机提供堵转保护，动作时间按最大允许堵转时间整定。过流保护在电动机起动时自动退出，起动结束后自动投入。对于电动机起动时发生的堵转，长起动保护可以动作，此时实际动作时间可能稍大于堵转整定时间。当供电电源短时中断或者外部故障，引起电动机机端电压下降时，电动机的转差率逐渐变大，转子转速降低；当电源恢复或者外部故障切除时，电动机机端电压恢复正常，进入自起动过程，如果自起动前的机端电流大于起动判别的最小电流，起动判别将无法判断出自起动过程，对于某些大型电动机或者一般采用降压起动的电动机，此时的起动电流仍然很大（如果机端电压已经下降得很大，则相当于全压起动），往往导致过流保护误动作。本装置在软件上采用有流时检测电压突变上升沿来判别自起动过程。CSC237A数字式电动机综合保护测控装置-第7页-3.5零序电流保护电动机接地电流的大小取决于供电系统接地方式。在不接地或高阻接地系统中，故障电流仅是几安培，在中阻接地系统中为数百安培，在直接接地系统中将是更大的数值。对于具有高的接地故障电流水平的系统，如果三相都装有电流互感器，零序电流可由三相电流之和取得。在大多数情况下，为了检测低的接地电流，常常需要零序电流互感器来取得零序电流。因此，本保护既可用两相电流互感器加零序电流互感器的方式，也可用三相电流互感器的方式。T0跳闸I0I0dz3.6负序电流保护负序电流保护主要针对各种非接地性不对称故障，如：电动机发生某相断相时，负序分量的大小因故障前的负荷率而不同，负荷率大于0.7时，健全相才能引起过电流，因此常规保护不能有效保护不对称故障。动作时间特性有两种时限特性可选择，选择定时限和反时限，极端反时限动作方程为：其中：tp为时间系数，范围是（0.05~1）Ip为负序电流整定值I为故障负序电流t为跳闸时间整定值部分“负序过流反时限时间”为上面表达式中分子(80tp)的乘积值，单位是秒。Ip整定范围为（0.2～1.7eI），为了保护电动机断相堵转或反相，宜选的定值为1.0eI。外部发生短路故障时，电动机的反馈负序电流可能引起负序电流保护误动。根据异步电动机区内、外发生不对称短路时I2/I1的比值不同，当满足下列条件时，闭锁负序电流保护：I2≥1.125I1，其中，I1为正序电流，I2为负序电流。而电动机内部发生短路故障时，本条件不满足，自动解除闭锁，保证了可靠动作。闭锁条件可由控制字投退，如用作同步电动机保护时可将其退出。1)(802−=IpItptCSC237A数字式电动机综合保护测控装置-第8页-I2I2FSXI2≥1.2I1≥H1KG1.1100&Y跳闸出口T∫1KG选反时限001KG选定时限00当外部保护CT为两相式时，因其将影响内部软件的负序电流计算，需通过接线合成B相电流。3.7低电压保护为了保证安全生产，对不允许自起动的电动机，在电源电压消失或者降低后，低电压保护动作于跳闸，将电动机从电网中自动断开。当测量线电压U电压都低于定值时，开关或接触器处于合位时，且有下降沿时，低电压保护动作。为防止PT断线误切电动机，本保护设置了当单相或两相PT断线时出现的负序电压闭锁低电压保护。UabUdzUbcUdzUcaUdz合位HWJ任一UlUdz&YTd2s&YTd跳闸负序电压3.8过负荷保护过负荷元件监视三相的电流，其动作条件为：MAX(IΦ)Ifh且时间延时到；其中Ifh为过负荷电流定值。由控制字选择决定过负荷动作于跳闸还是仅发告警信号。过负荷跳闸整定时间应按躲过电动机起动时间整定。MAX(Iφ)IfhTtzTgj跳闸告警1KG投跳闸011KG投告警00注：本装置考虑到过负荷时间一般为长延时，保护出口延时为实际整定时间，但报文中不予体现。CSC237A数字式电动机综合保护测控装置-第9页-3.9F-C过流闭锁对于采用F-C（高压熔断器-接触器）控制的电动机，如果任何一相故障电流超过接触器的遮断电流，保护出口被闭锁，由熔断器切除故障。当熔断器未能及时切除故障，故障电流一直保持时，若本装置其他保护动作延时到达，则其他保护报文仍然发出，但实际上并不出口跳闸。外部熔断器熔断接点接入装置8X2，装置发出开入DI2告警信号，并可由控制字(KG2.2非电量DI2投退)选择是否跳闸。3.10非电量保护元件提供3路非电量保护（8X1、8X2、8X3）。接收到从开关柜来的非电量信号后，如相关非电量控制字投入，则跳开相应开关，进行事件记录，并可通过网络口或现场总线将记录上传至后台计算机。3.11PT失压检测PT回路监视用以检测PT回路单相断线、两相断线和三相失压故障，在下面三个条件之一得到满足的时候，装置报告“PT断线或失压”事件并驱动相应信号节点和LED指示灯。三相电压均小于8V，某相(a或c相)电流大于0.25A，判为三相失压。三相电压和大于8V，最小线电压小于16V