浅谈异步电动机的保护装置

李莲英

摘 要：介绍了电子式保护器、软起动器、微机电动机保护装置等异步电动机保护装置的功能和新特点。电子式电动机保护器从功能上一般分为断相保护、综合保护（多功能保护）、温度保护和智能保护。它的发展历程是由晶体管发展到集成电路直到今天已经发展到微处理芯片厚模电路。电子式电动机保护器的软起动器的主电路采用晶闸管，控制它的分断或接通的保护装置一般做成故障检测模块，用来完成对电动机起动前后的异常故障检测。

关键词：异步电动机 软起动器 微机

中图分类号：TM32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（a）-0043-01

高压大容量电动机是工矿企业和各发电厂的重要动力设备，由于电动机启动频繁、工作条件恶劣以及它本身的质量问题等各种原因，导致故障频频发生。而且传统的甚至目前各用户采用的保护装置都有不尽完善之处。下面结合异步电动机保护的相关产品介绍电动机保护装置具有的功能和新特点。

1 电子式电动机保护器

电子式电动机保护器的发展历程是由晶体管发展到集成电路至今已发展到微处理芯片厚模电路，电子式电动机保护器从功能上一般分为断相保护、综合保护（多功能保护）、温度保护和智能保护。这类保护器具有节能、精确度高、动作灵敏、耐冲击振动，保护功能齐全、重复性好、功耗小等特点。

（1）电动机保护器的原则是检测线电流的变化（包括采取、正序、负序、零序和过流），可检测断相或过载信号。除了具有断相保护功能外，还具有过负荷、堵转保护功能。

（2）智能保护是集保护、遥测、通讯、遥控于一体的电动机保护装置，在电动机发生断相、短路、过载、欠压、过压和漏电等故障时实现保护，同时它还能显示电流电压、控制时间、软件自诊断、来电自恢复、故障记忆、自启动顺序、自锁和远传报警、显示故障时的电流、电压故障前后用代号闪烁示警、配置RS485通讯接口、实现计算机联网，还可以监测、监控上百台电动机工作等功能。

2 软起动器

软起动器的主电路采用晶闸管，控制分断或接通的保护装置通常做成故障检测模块，通过它来完成对电动机起动前后的异常故障检测。

（1）软起动器有电压斜坡起动、电流限幅起动、斜坡限流起动等多种启动方式。并且可以在每种方式启动方式下加可编程突跳起步转矩。这种独特的基础算法使得电机启动、停止更加准确、平滑。

（2）软起动器还具有先进的通讯功能：配有通讯接口，方便用户网络连接控制，提高系统的可靠性及自动化水平。

（3）可通过输入模拟信号实现软起动器的控制功能，并可直接在面板上进行模拟量的上、下限设定，从而完成对电机的起、停控制及报警。还可通过软起动器进行数据（压力、温度、流量等）传输。

（4）多种停车方式：可编程软停车、自由停车、制动等。

软起动的多能停车方式能实现无阶跃地平稳起动/停止电机，避免因采用直接起动、自耦减压起动、星/三角起动等传统的起动方式起动电机而引起的机械与电气冲击等问题，并能有效地降低起动电流及配电容量，避免增容投资。使用软起动器能有效减少设备的维修量，提高经济效益，延长机械设备的使用寿命。

3 微机电动机保护装置

随着微机在继电保护的应用，其快速的计算性能、良好的存储及强大的网络功能，为电动机的综合保护提供许多常规继电保护无法完成的技术和功能。

（1）电动机过热和堵转保护。

可提供堵转转子、运转过载及负序电流不平衡保护等功能。当电动机运行或者加速时，可精确地跟踪不平衡电流及负荷电流所引起的热效应。对于简单有效的保护，可以通过输入电动机铭牌上额定值来获得堵转转子电流，满载电流，热失速极限时间和电动机工作系数。可以从多种标准曲线中选择合适的耐热极限曲线让继电器模仿现有的电动机保护，如果电动机要求更为复杂的保护功能，还可以输入测试点确定曲线从而得到自己所要的耐热极限曲线。

（2）负载丢失、负载挤塞及频繁启动的保护。

在负载挤塞、负载丢失情况下提供跳闸保护功能。当继电器检测到电动机与驱动设备突然丢失负荷及传动带或轴断裂时，会发出警告并跳闸。只有当电动机有功功率>5%IN且断路器接通时保护装置才投入。在启动过程中及空载情况下，有时功率也达不到保护整定值，这时有必要在一定时间内闭锁该保护。而在负载挤塞时保护功能可使电动机立即跳闸以防由停转情况引起的过热。此继电器还可以使用可设置的每小时启动次数和启动最小间隔时间等保护功能，对电动机频繁的启动提供保护。此继电器可将电动机启动和热数据存储在其非易失性存储器中以防止由频繁启动导致过热而产生的电动机故障，甚至继电器断电时这些数据也不会丢失。

（3）低/过电压保护新功能。

保护装置的低电压和过电压保护均可具有两段，通常I段具有反时限或定时限跳闸特性，Ⅱ段具有定时限跳闸特性，根据电压变化的严重程度动作时间亦不同。

（4）不平衡保护。

保护装置具有不平衡保护，其监测不平衡电流的方法分为负序分量法与差流法。保护装置提供一个不平衡电流元件，当电动机出现缺相或严重的电流不平衡情况时，此元件会提供跳闸。同时，继电器还可检测电动机的相序，当相序不正确时会在一定的延时后跳闸。

（5）内置和外置RTD模块。

当继电器接有RTD输入时，内部电阻测温装置（RTD）模块，可提供过热跳闸和报警、RTD开路或短路警告、热模型偏置以及温度测量。每个输入可通过设置来选用多种类型的传感器中的任意一种。同时，设置还可定义传感器的位置：电动机绕组、电动机或负荷轴承、周围空气中及其它未列出的应用中。

（6）电动机过热禁止再启动保护。

在电动机因为过热保护切除后，保护装置就会检查电动机的过热比是否降低到整定的过热闭锁值以下，否则保护出口继电器将不返回，禁止电动机再次启动，这样可以有效避免由于启动电流引起过高温升损坏电动机。在过热比较高，需启动电动机的紧急情况下，可以按装置面板上的“复归”键，把装置记忆的过热比值人为清除为零。

（7）磁平衡差动保护。

磁平衡差动保护是在电动机出线盒内配有专用磁平衡互感器，无论电动机容量如何，互感器的变比一直是50/5A，同相线圈的始端和末端同时穿过互感器，主要用于相间短路或匝间短路的主保护。

（8）同步电动机保护。

同步电动机除了一些常规的保护功能外还需要一些特殊的保护功能。如失步保护、失磁保护、逆功率保护、低频率保护、转子一点接地保护。

（9）可编程方案逻辑。

保护装置可以实现丰富的可编程方案逻辑功能，用户可以根据需要自己编程电动机起动次数限制、工艺联锁控制、紧急起动、跳闸输出接点自保持、接点输入、输出参数、LED指示灯等定义保护和控制的逻辑功能，满足独特需要的特殊功能的保护。

（10）负荷终端保护。

将电动机、变压器及线路等的各种保护综合为统一的负荷终端保护是保护装置方向的发展。利用模块化技术，负荷终端保护装置不但可完成上述各种电动机保护，而且可作为各种变压器、线路及其他电器设备的保护。

参考文献

[1] 杨晓敏.电力系统继电保护原理及应用[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2] 杨奇逊.微机型继电保护基础[M].北京：水利电力出版社，1988.

[3] 王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4] 任志远.电动机电子保护器应用指南[M].北京：机械工业出版社，2005.