刘细凤

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：电动机作为提供动力的重要设备，对推动国民经济增长起到了巨大的作用。为了避免电动机运行过程中出现过载、断相、过热、短路、过压等问题，须实时、准确的检测电动机的运行状态，采用有效的措施和方法对电动机进行保护。电动机智能保护器（微机电动机保护监控装置）同时具备低压电动机馈线终端的保护、监测和控制功能。在分析电动机智能保护器（微机电动机保护监控装置）作用、功能配置的基础上，对电动机智能保护器的应用维护进行阐述。

关键词：电动机；智能保护器；作用；功能配置；应用；维护

动机在拖动系统中是不可或缺的一部分，广泛应用于经济生产的各个行业和领域，特别是石化行业经常是大容量、满负荷连续生产，因而对电机设备运行的可靠性和稳定性要求高，一旦发生事故，须马上查找故障原因并及时消除，有效保障电动机的正常运转才能保证生产系统的正常运行。相关统计资料证明，我国每年电动机烧毁次数超过20万台次，烧毁的电动机容量超过0.4亿kW，需要消耗5000kg的电磁线和20亿元进行修复，因停工造成的间接损失更是难以计数。因此，需要深入探讨电动机产生故障的原因，有针对性的进行电动机智能保护器的设计选型及维护，以减少损失，保障经济生产建设的顺利进行。

1 电动机智能保护器的作用

传统上保护电动机的热继电器是采用不同膨胀系数的双金属片制成，电流通过热继电器时产生热量，热继电器向膨胀系数小的金属片一侧弯曲，弯曲程度随着电流的变大而变大，当电流产生的热量超限时，热继电器将推动导板切断电动机电源，保护电动机免于烧毁。然而热继电器整定粗糙、重复性差、功能单一，并受环境因素的制约，误差很大，难以满足当前电动机保护的要求。有鉴于此，我司技术人员经过多方研究、论证、考察，决定在搬迁项目上采用新一代智能化综合保护装置，以取代由传统的电流互感器、信号灯、电流表、中间继电器和时间继电器、变送器、PLC等部件以及弊端过多、功能单一的热继电器组成的保护系统。

电动机智能保护器可实现对电动机在起动和运行中发生的过载、断相、堵转、漏电、欠电压、过电压等故障以及外部故障的保护，同时提供了操作运行、起动、故障跳闸等记录，为设备管理和事故分析带来很大的方便。它可直接安装在各种低压配电柜中，其总线通讯功能可以同网络上的服务器或工作站进行数据交换，是智能化MCC或工厂DCS系统的终端单元。电动机配置智能保护器可以避免电动机烧毁的风险，节约资金，提高生产的稳定性，保证设备运行的可靠性，从而实现了智能化、高精度保护。

2 电动机智能保护器的基本原理

采用电流、电压互感器对被控电机回路的电流和电压进行采样后进入电动机控制及保护装置的微处理器进行处理，根据遥控信号或者就地控制信号确定起动电机或停止电机。在工作过程中一旦发现电机回路有异常现象发生，控制系统就会根据异常现象采取相应的保护动作。为了适应电机频繁启动的特点，控制器内部采用大容量中间继电器作为控制元件，控制部分与强电部分完全隔离，增加了系统的可靠性。

3 电动机智能保护器的功能配置

电机智能保护器功能配置有：

(1)保护功能：过载、断相、堵转、启动超时、单相接地、漏电、外部故障和欠电流、欠电压、过电压保护等；

(2)测量功能：三相电流、三相电压、功率、功率因数、零序电流的测量；

(3)控制功能：本地、网络遥控的控制；

(4)管理功能：电动机累计运行时间，电动机累计起动次数记录、开关量输入变位记录、故障跳闸记录、电动机起动记录。

通过测量和管理功能，当电动机处于不正常运行状态时，保护器可以自动应对故障并发出信号，操作人员可以由液晶显示屏了解电机的电流、电压等运行参数，还可以保存故障时间、电机运行参数、电机故障类型等，对电动机故障进行识别、记忆以及指示，当排除故障后，让智能保护器复位，才能消去故障指示，启动电动机。通过控制功能，可实现各种不同的电机起动控制方式，并通过接触器辅助触点的状态反馈，对接触器运行状态进行监测。电动机的控制权限包括本地控制及上位机控制，通过对控制权限的选择规定电机控制的优先权。新一代电动机智能保护器具备通讯功能，操作人员可以通过PC机对所有保护器数据进行调阅、整定，通过在线监测能够保证电动机的运行质量，及早发现和排除故障，计算机能够依靠其信息管理功能实时、有效记录电动机各项数据，为保证生产、运行维护提供真实、可靠的依据。

电机智能保护器对于每一种保护功能，均提供独立的软压板。通过这些软压板，保护可以设定为投入或退出。所有保护功能的动作方式可选择跳闸或报警，并且为每个保护提供一个独立的越限报警段。

以下简述其主要的保护功能：

(1)热过载保护可防止电动机由于过负荷而损坏。当电动机发热等效电流超过启动值（1.05Im）时，热过载功能启动并计算跳闸时限，当该时限过去之后，发出跳闸命令，保护动作于跳闸继电器。

(2)堵转保护是防止电动机在运行时，由于转子堵塞而发生电流突然升高，以致烧毁电动机。这种情况可能出现在滚动轴承碎裂、负载转矩突然升高等情况。在设定的延时（tLR）结束时发出跳闸命令。

(3)起动超时保护是为防止电动机由于实际起动时间超过正常起动时间导致过热而损伤绝缘，还可掌握和消除负载起动条件的不正常变更，例如在电动机转子堵塞、负载发生卡阻或负载转矩过高时起动超时保护动作。起动超时保护以限定电动机起动时间达到保护要求，装置自动识别电动机起动状态。

(4)漏电保护是通过外接的零序互感器的测量来避免电机运行于接地故障情况。以零序电流的大小来判断是否起动接地故障保护功能。该功能为适用于非直接接地故障或电动机回路中的绝缘水平降低的高灵敏接地保护。

(5)断相保护是为防止电动机在运行过程中发生断相而导致电动机二相运行产生过热而烧毁。当检测到断相故障时，断相保护功能启动并计时，在设定的延时（top）结束时发出跳闸命令。

(6)外部故障保护提供给用户由外部接入故障信号的快速保护，以开关量输入为外部故障保护信号的输入点。接入工艺合闸和跳闸综合联锁接点，可用于工艺联锁功能；接入断路器跳闸信号接点可用作故障报警。用户可根据电动机控制的需要，利用外部故障保护取得跳闸或报警功能。

(7)欠电流保护提供电动机拖动的负载过低时的保护，以反映工艺运行的不正常状

(8)欠电压保护用来识别系统的电压降落，从而避免电动机不允许的运行条件。对于用交流接触器起动的电动机回路，接触器吸持后的释放电压在40~65Un，该特性与常规的欠电压保护动作阈值相仿，所以在系统掉电时接触器本身具有欠电压释放功能，可以用作电动机的不带延时的欠电压保护。欠电压保护功能在电动机投入运行后检测母线电压，当母线电压降到或低于“欠电压保护定值Uun”时，欠电压定时限保护功能启动。

(9)过电压保护用来识别母线过电压，从而避免不允许的运行条件。过电压保护功能在电动机投入运行后检测母线电压，当母线电压达到或超过“过电压保护定值Uov”时，过电压保护功能启动。再起动功能提供系统短暂失电时电动机的自动重新起动功能，设“立即再起动”和“延时再起动”两重再起动功能。立即再起动具有抗晃电功能。

4 电动机智能保护器的应用及维护

4.1电动机智能保护器技术参数设定

含装置参数设定、额定参数设定及保护参数设定。装置参数设定主要是保护器应用的地址、年份以及是否需要校验的设定；额定参数设定主要是基本参数设定；保护参数设定可根据电动机容量配置对各保护功能参数做相应设定。电动机在运行状态时只能对参数进行查询而不能修改。现就保护器的基本参数设定做简要说明：

输入输出设定：

（1）模拟量输入：

①电动机额定电流：直接或间接输入三相电流，电动机额定电流In可在一定范围内设置；

②额定频率：50Hz；

③额定漏电流：一般设定值为0.3A，1A或10A；

④功率因数：│cos准│=0.707～1；

⑤过载能力CT回路：2In，连续工作；10In，10s；40In，1s；也可随馈电电缆的过载能力而定。

（2）开关量输入：一般是接入无源常开接点，当有关端子被短接时，相应的功能被驱动。开关量输入能够反映外接开关量的状态，用户在当地可以观察在面板上的相应的信号灯，远程可通过RS485接口查询所有开关量输入状态和编程的信号灯状态。

开关量一般设定的是远方复位按钮（内部参数设定）；断路器、接触器常开接点，用于反馈断路器、接触器状态信号；外部故障信号接点，用于驱动外部故障保护功能；操作位的起停按钮，控制电动机的起停（内部参数设定）可选开关量接入按钮进行分合闸操作。

（3）模拟量变送输出：以B相实测电流值作为变送电参量

对应输出模拟量为4～20mA。

（4）继电器输出：

①保护和遥控分闸输出跳闸继电器：执行保护跳闸、停止按钮输入开关量或遥控的分闸命令。输出NC/NO接点，连接于接触器KM控制回路上。

②单相接地和漏电保护输出跳闸继电器：输出NO接点作用于断路器。

③由起动方式决定的综合合闸输出继电器：输出NO接点作用于接触器。

④执行保护功能动作于报警或跳闸的命令输出继电器：输出NO接点作用于报警回路。

4.2电动机智能保护器的维护

电动机智能保护器可以对电动机提供保护，与传统电动机保护器相比，电动机智能保护仪灵敏度强、操作简洁，在目前的生产活动中被广泛使用。但是，如果在实际使用过程中操作方法不当或维护不到位，往往就会导致电动机保护器出现以下现象：

（1）电动机保护器的检测结果不准。

（2）电动机保护器本身发生损毁。

（3）电动机和电气回路烧毁等等。

因此，在使用电动机智能保护仪时，在严格按照说明书进行操作的基础上，还应该注意以下几个方面：

①在电动机智能保护仪投入使用之前，要测试其准确度，从而掌握显示电流与实际电流值之间的偏差，防止因数据的偏差造成保护仪或电动机的损坏。

②要把电动机智能保护仪安装在交流接触器之后，避免把保护仪安装在交流接触器之前，防止电路原因造成保护仪或电动机的损坏。

③电动机智能保护仪与电动机之间连接时要没有接点，防止因为接点出现故障导致保护仪或电动机损毁。

④对于功率在100kW以上电动机，电动机智能保护仪自身的穿线孔径不足，应该加装电流互感器，以防功率过大造成保护仪或电动机损坏。

⑤日常使用中要维持电动机智能保护仪的干燥和清洁，避免持续高温或堆积过多灰尘，确保保护仪有良好的使用环境，避免其过度磨损。

⑥要保证电动机智能保护仪在运转过程中散热良好，不能阻碍保护仪的散热通道，防止因为过热导致保护仪或烧毁。

⑦电动机智能保护仪的生产者要提高保护仪的质量和精度，增强其防腐防潮、抗高温、抗干扰等能力，同时提高电动机保护仪对电流、电压的检测精度，以及自身的绝缘防护能力，使其在实际生产中更加可靠、耐用。

5 安科瑞ARD系列智能电动机保护器介绍与综合选型

5.1产品简介

ARD该系列低压电动机保护器，具有过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转等保护功能。可与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元，具有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。应用范围：可广泛应用于煤矿、石化、冶炼、电力、建筑等行业的配电领域。

5.2产品选型

产品功能

说明：“√”表示具备“■”表示可选

6 结束语

综上所述，电动机智能保护器能够有效保护电动机的稳定、经济使用，其设计选型需要根据生产的实际需要，综合考虑多方面因素。在实际应用中需做好维护，更加有效地发挥其保护电动机的作用，保证经济生产的稳定。

【参考文献】

• 成开友．基于单片机的电机保护与软起动控制[J]．电子科技大学学报，2003，32（2）：155~157．

• 黄艳华.电动机智能保护器的功能配置及应用

• 安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版

作者简介：刘细凤，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事电动机保护器的设计与应用。