WDZ-430EX电动机综合保护测控装置说明书(1)

WDZ-430EX电动机综合保护测控装置（V2.6）技术说明书3-1第三章WDZ-430EX电动机综合保护测控装置1.产品用途及特点WDZ-430EX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-431EX电动机差动保护装置。装置可配置独立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（反向功率闭锁）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FC回路大电流闭锁出口熔断器保护独立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2路脉冲量输入实现外部电度表自动抄表WDZ-430EX电动机综合保护测控装置（V2.6）技术说明书3-2内嵌高精度智能电度表，输出有功脉冲，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）电动机启动信息和启停次数统计通讯功能：多种通讯接口：RS485、CAN、以太网，可支持双网本装置具有如下特点：采用先进的32位嵌入式微处理器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RS485、CAN、以太网，支持双网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）可选配独立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。WDZ-430EX电动机综合保护测控装置（V2.6）技术说明书3-3tsd速断（投跳）&ACTBTJttqd(电动机启动时间)t70mstsd速断（投跳）&ACTBTJt≥tqd(电动机启动时间)速断保护（电动机启动过程中）速断保护（电动机启动结束后）&Imax≤1.05IeI0I0dzt0dzACTBTJ接地（投跳）&Imax1.05Ie≥1I2I21dzt21dz负序一段（投跳）I2I22dzt22dz负序二段（投跳）过热（投信）θr1.0ACTBTJACTBTJFLTt0dz接地（投信）过热（投跳）ACTBTJθrθaFLT过热（投跳）≥1&&&负序一段保护负序二段保护接地保护过热保护I0≥[1+（Imax/Ie-1.05）/4]I0dz≥1&IaIsdg反向功率闭锁速断(投入)A相正方向&IbIsdg反向功率闭锁速断(投入)B相正方向&IcIsdg反向功率闭锁速断(投入)C相正方向≥1&IaIsdd反向功率闭锁速断(投入)A相正方向&IbIsdd反向功率闭锁速断(投入)B相正方向&IcIsdd反向功率闭锁速断(投入)C相正方向WDZ-430EX电动机综合保护测控装置（V2.6）技术说明书3-4PT断线（投信）FLT15SIaIfcbsIbIfcbsIcIfcbsF-C回路闭锁投入F-C回路大电流闭锁≥1闭锁出口FLTIaIsdIbIsdIcIsd≥1熔断器保护投入开关在合位&IaIe/8IbIe/8IcIe/8&熔断器保护ACTBTJtfuse注：Umax=Max（Uab,Ubc,Uca）,,其他符号定义参见定值表BTJ为保护跳闸继电器ACT为保护动作信号继电器FLT为保护动作告警继电器Imax=Max（Ia,Ib,Ic）Umax5VImaxIe/4(Umax-Umin)/Umax30%Umax20VImaxIe/4&&≥PT断线告警IaIgfhIcIgfhtgfh过负荷（投跳）ACTBTJFLTtgfh过负荷（投信）保护启动前Umax1.05Uqy&I1I1glt1gl正序过流（投跳）ACTBTJFLTt1gl正序过流（投信）正序过流保护过负荷保护欠压保护&Ic1.125IeIb1.125Ie≥1Ib1.125IeIc1.125Ie长启动（投跳）FLTACTBTJ长启动（投信）长启动保护&≥1ttydttqdj&PT断线闭锁≥1Ia1.125IeIa1.125IeIbIgfh≥1IbIddzIcIddztddz堵转（投跳）ACTBTJFLTtddz堵转（投信）堵转保护转速开关触点闭合&IaIddzUbcUqy&UabUqyUcaUqy&Umax5VImaxIe/8开关在合位≥tqy欠压（投跳）ACTBTJ图3.1WDZ-430EX保护原理框图WDZ-430EX电动机综合保护测控装置（V2.6）技术说明书3-52.1.电流速断保护（反向功率闭锁）其动作判据为：Imax=max（Ia，Ib，Ic）Imax＞Isdg在电动机额定启动时间内或Imax＞Isdd在电动机额定启动时间后t＞tsd式中，Imax：A、B、C相电流（Ia，Ib，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，可以避开启动开始瞬间的暂态峰值电流。为了防止外部故障时电动机倒送大电流引起电流速断保护误动作，本保护设置了反向功率闭锁速断保护的功能。如果反向功率闭锁速断功能投入，当电流和电压同向时，开放保护；当电流和电压反向时，闭锁保护。2.2.负序过流一段保护其动作判据为：I2＞I21dzt＞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）2.3.负序过流二段保护其动作判据为：I2＞I22dzt＞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WDZ-430EX电动机综合保护测控装置（V2.6）技术说明书3-6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当Imax＞1.05Ie时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）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K2=3～10本装置取6K1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。22I2K21I1KeqI1234521动作区制动区Imax/IeI0/I0dz图3.2接地保护特性曲线WDZ-430EX电动机综合保护测控装置（V2.6）技术说明书3-7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。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=θΣθT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=TfrK1（I1/Ie）2+K2（I2/Ie）2-1.052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＞Iddzt＞tddz转速开关触点闭合fr2eTTIΔtIe1.052I2eqdt0Ie1.052I2eqΣθtWDZ-430EX电动机综合保护测控装置（V2.6）技术说明书3-8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：tqdj=（Iqde）2×tydIqdm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。长启动保护动作时间最长为100s。2.9.正序过流保护正序过流保护必须满足下列条件之一方才投入：电动机长启动算法结束；启动时间超过允许堵转时间，t＞tyd；如果满足下列条件之一，则认为电动机长启动算法结束：如果长启动保护投入：参照长启动保护逻辑；如果长启动保护未投入：Imax＜1.125Ie；其动作判据为：I1＞I1glt1＞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，还需要整定电动机允许堵转时间tyd。2.10.过负荷保护WDZ-430EX电动机综合保护测控装置（V2.6）技术说明书3-9其动作判据为：Imax＞Igfht＞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断线时瞬时闭锁欠压保护动作，PT断线逻辑见2.12。其动作判据为：Umax=max（Uab，Ubc，Uca）Umax＜Uqyt＞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）为了保证发电厂电气联锁的可靠进行，当母线无压、电动机无流、开关在合位，如果上面的动作判据无法启动低电压，则通过下面辅助判据启动低电压跳闸：Umax＜5VImax＜Ie/8开关在合位t＞tqy欠压保护启动前，Umax＞1.05Uqy2.12.PT断线装置有PT断线检测功能，当发生PT断线时，