电动机保护器的主要功能与常见问题是_电动机保护器的主要功能与常见问题

介绍了提升机的不同保护措施，分析了提升机设备电动机保护器的保护范围。针对提升机设备，提出了DCS系统的定值优化和增加辅助保护的措施，并验证了可靠性，可以更准确地保护负荷设备。

0简介

我公司提升机等设备的电气保护主要是通过电机保护器来实现的，但是通过电机电流的间接保护也会有一定的保护范围，比如电梯料斗脱落的故障。分析了电动机保护器保护的局限性，介绍了优化的保护措施。

1电动机保护器的主要保护功能

1.1短路保护

短路保护主要针对电机电缆或绕组的短路故障，短路保护的动作逻辑如图1所示。任何一相电流超过整定值都应立即保护，所以电流整定值一般为额定电流的5~7倍，动作延时0s。提升机在运行时几乎不可能达到相应的整定电流，所以这种保护只对电机有保护作用，对提升机其他部分没有保护作用。

图1短路保护动作逻辑

1.2过载保护

过载保护是电机电流超过电机负载能力，经过一定延时后启动的保护动作。其动作逻辑见图2。电流设定值一般设定为电机额定电流的1.1~1.3倍，延时20~60s。这个保护主要是保护电机，对提升机其他部分影响不大。

图2过载保护和过载保护动作逻辑

1.3过载保护

过载保护是当负载设备(提升机)超过正常负载时，经过一定延时后启动的保护动作。其动作逻辑与过载保护相同。电流定值为正常运行负荷的1.1~1.3倍，延时根据负荷特性为20~60s。这种保护是对负载设备超过正常运行电流的一种保护，可以保护一定范围内的负载设备。

1.4锁定转子保护

堵转保护是电动机或负载设备卡死堵转时，经过一定延时后启动的保护动作，其动作逻辑如图3所示。电流设定值一般设定为电机额定电流的3~5倍，延时1~10s。该保护不同于过载和过负荷保护，在电动机启动后才投入使用，不考虑提升机重载启动对定值的影响。同时保护好电机和负载设备。

图3堵转保护动作逻辑

2存在的问题

1)过载设定值不合理。

由于我公司提升机或带式输送机设备的重载启动等特殊情况，设备制造商在选择电机时会考虑重载条件下的启动能力。比如一台提升机正常运行电流为100A，空载启动为200A，但重载启动可达500A，所以需要选择额定电流为200A的电机作为选型依据。

但在计算保护整定值时，设备还没有投入运行，所以过载保护一般以电机的额定参数为基础。一般过载系数在1.1-1.3倍之间，重载启动的设备一般会取1.3倍，所以额定电流200A的电机过载电流为260A，由于过载有低倍数电流保护，可以防止负载正常波动引起的误动作，所以动作延时一般在20~60s之间，时间过长。

2)可以优化堵转保护。

堵转保护一般用在设备已经严重卡死或电机已经堵转的情况下，所以电流整定值一般较大，不能保护一些小故障。但我们可以利用电机启动后投入堵转保护的特性，在不考虑电机启动电流影响的情况下，进一步优化整定值。

3)负载设备的保护过于依赖电机保护器，不同于风机、水泵等单一设备。提升机或带式输送机是相对复杂的设备。当一个组件(吮吸

3案例研究

2020年6月10日23时56分，我公司4号线烧结车间窑炉提升机料斗脱落。故障时进给量和电机电流的变化见图4。因为个别料斗脱落，电流上升后又迅速回落，电机保护器不动作。故障过程分析如下：

(1)23:56:10电流145A，给料477t/h，料斗开始脱落，产生刮料。

(2)23:56:50电流158A，进给478t/h，电流开始快速上升。

(3)23:56:55电流297A，给料477t/h，瞬时卡涩严重，电流升至297A，中控开始减料。

(4)23:57:22电流132A，投料50t/h，投料降至低点后，中控重新开始投料。

(5)23:58:04电流261A，给料284t/h，中控重新给料至450t/h左右后，电流第二次快速上升，启动磁力耦合器过载保护，电流迅速下降至72A左右。

(6)23:58:32电流72A，给料54t/h，中控恢复给料，但磁耦合器过载脱离，电机在运行但提升机不运行，电机电流不会增大。

(7)00:04:27电流73A，进料43t/h，停止进料。

(8)00:06:06，电流73A，进给0t/h，提升机停止。

电动机保护器的主要定值见表1。

表1电动机保护器的主要整定值

从实际故障电流和电动机保护器的整定值来看，整个过程中只有3#点的电流297A超过了过载保护276A的整定值，但故障电流持续时间不到1s，没有超过过载保护的整定值，所以保护器的跳闸出口没有输出。

4定值优化和保护模式

1)定值优化

电动机保护器只能通过过载保护和堵转保护来保护负载，但只要保护器通电，过载保护就会投入运行。为了避免重载启动，需要较长的延时，所以在电流不能长时间保持高的故障中不会起到太大的作用。

堵转保护功能的主要特点是可以在电机启动后投入运行，因此可以忽略启动的影响。如果4#窑提升机堵转保护的电流整定值改为200A，时间整定值改为2s，则该故障有两个电流峰值时保护动作。电流超过200A一次持续时间为4s，电流超过200A两次持续时间为6s，如图5所示。

图5部分电流峰值

由于保护器电流不能根据输出实时调整，不同工况下保护范围可能不同。比如6月10日空载电流66A失效，上升电流150A=216A，但是超过200A的保持时间不到1s，所以电机保护器还是不动作。

2)DCS系统的电流保护

DCS电流保护作为一种补充保护措施被引用。DCS可以根据进给量与提升机电流的对应关系实时做分段保护，不同的进给量对应不同的保护设置。

根据前期4号窑点火投料情况，计算投料量与提升机电机电流的对应关系，乘以1.3倍(1.1~1.3)的可靠性系数，得到保护电流整定值，延时2s，防止误动作。详情见表2。

表2DCS保护电流整定值

根据6月10日晚的故障情况，核实当晚的送电量为477t/h，对应表中为480t/h，保护电流为188.5A，延时2s。

根据电流波形图(见图6)发现两电流超过188.5A的时间分别为5s和8s，完全满足保护动作条件，因此一次电流已经在23:56:55动作，比磁耦合器保护动作(23:58:05)早1min10s，比集控操作停机(00:06:08)早9min13s。

图6电流波动趋势

安科瑞智能电机保护器介绍

5.1产品介绍

智能电动机保护器(以下简称保护器)采用单片机技术，具有抗干扰能力强、工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器可保护电机过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转、堵塞、外部故障等情况，并配有SOE故障事件记录功能，方便现场维护人员查找故障原因。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、土木建筑等领域。该保护器具有RS485远程通信接口和DC4-20mA模拟输出，便于与PLC、PC等控制器组成网络系统。实现电机运行的远程监控。

5.2技术参数

数字电机保护器

5.3产品选择

注：“”表示是，“”表示可选。

6结束语

电动机保护器的主要目的是保护电动机，在过载和堵转保护中能在一定程度上保护负载设备，但其范围是有限的，尤其是对一台多元件复杂设备的故障保护。因此可以引入DCS系统，找出不同工况下的正常运行电流，通过计算得出合理的保护值，分段保护可以更准确地保护负载设备。

审计唐子红