高压电机微机综合保护装置的原理与定值
WGB系列微机综合保护测控装置中的WGB-151N、WGB-152N和WGB-153N型电动机保护器，则主要应用于10kV及以下各电压等级的电动机保护，可以直接安装在高压开关柜上。本文以此产品为例，介绍综合保护装置的的主要保护原理、应用及维护方法。
一、装置功能简介
1.保护功能配置
WGB-150N系列电动机微机综合保护装置共分三种型号：WGB-151N、WGB-152N 和WGB-153N。各型号保护器的保护功能配置见表1。
表1 各型号保护器的保护功能配置表
注：表中标注符号“√”，表示具有该项功能
2.主要特点
装置采用工业级RS-422、RS-485或LonWorks总线网络，组网经济、方便，可直接与微机监控或保护管理机联网通信。
装置采集并向远方发送状态量、模拟量，遥信变位优先发送。
装置能通过通信上传故障报告，进行对时、定值调用和修改、定值区切换、合闸、跳闸等操作。
装置包含完善的操作回路。
二、电机保护的功能原理
1.电动机起动过长保护
本保护能自动识别电动机起动过程，当整定的起动时间到达后，电动机的任一相电流仍大于额定电流的105%时，起动过长保护动作。动作方式有告警和跳闸两种选择。
2.两段式定时限过流保护
装置设有两段式定时限过流保护，由压板选择投退。I段为电流速断保护，用于电动机短路保护。电动机起动过程中，保护速断定值自动升为2倍的速断整定电流值，以躲过电动机的起动电流；当电动机起动结束后，保护速断定值恢复原整定电流值，这样可有效防止起动过程中因起动电流过大而引起误动，同时还能保证运行中保护有较高的灵敏度。
II段为过流保护，为电动机的堵转提供保护。II段保护在电动机起动过程中自动退出。其保护原理如图1所示。图中横线以下的图形符号在本图或以后各图中会经常使用，这里给出了其名称，供读图参考。其中的连接片（压板）是一个可方便投入或退出保护的接插件，用于硬件方式的保护投退，图1左上角的“保护投退”是软件方式的投退。本文以下各图中的保护均可实现硬件和软件投退。
3.负序电流保护
当电动机三相电流有明显不对称时，会出现较大的负序电流，而负序电流将在转子中产生2倍工频的电流，使转子附加发热大大增加，危及电动机的安全运行。
装置设置负序电流保护，分别对电动机反相、断相、匝间短路以及较严重的电压不对称等异常运行情况提供保护。负序电流保护原理如图2所示。
4.零序电流保护
装置设有零序电流保护功能,可选择动作于跳闸或告警。其保护原理如图3所示。
5.过负荷保护
装置设有过负荷保护功能。过负荷保护可选择动作于跳闸或告警。其保护原理如图4所示。
6.过热保护
过热保护主要为了防止电动机过热，考虑了电动机正序电流和负序电流产生的综合热效应、热积累过程和散热过程。
过热预告警：过热预告警由控制字进行投退，当热积累值达到热跳闸值的75%时发过热告警信号。
过热保护跳闸后，不能立即再次起动，等散热结束后方可再次起动。在需要紧急起动的情况下，可按住装置面板上的“”键2秒钟进行热强制复归。
7.低电压保护
当电源电压短时降低或短时中断时，为保证重要电动机自启动，要断开次要电动机，这就需要配置低电压保护。低电压保护原理如图5所示。电压互感器二次额定电压为100V，图5中将线电压U
≤10V作为判定“电压短时降低或中断”
ab
的条件。图中的“HWJ”是合闸位置继电器，使用该继电器常开接点的意义是，只有电动机在合闸位置时才可能起动低电压保护。
8.过电压保护
过电压保护原理如图6所示。图中的“HWJ”是合闸位置继电器。使用该继电器常开接点的意义在于，只有电动机在合闸位置时才可能起动过电压保护。
9.差动速断保护(WGB-152N)
差动速断保护功能，在电动机内部严重故障时快速动作。任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。在电动机起动过程中, 保护动作延时120ms，以躲过电动机起动过程中瞬时暂态峰值电流，提高保护可靠性；起动结束后，保护无延时。
10.比率差动保护(WGB-152N)
比率差动保护是电动机内部故障的主保护，能保证外部短路不动作，内部故障时有较高的灵敏度。比率差动保护在电动机起动过程中,延时120ms保护，以躲过电动机起动过程中瞬时暂态峰值电流，提高保护可靠性；起动结束后，保护动作无延时。
11.电流互感器（CT）断线检测(WGB-152N)
在任一相差动电流大于0.1I N时启动CT断线判别程序，满足下列条件时认为CT断线。CT断线后发告警信号。
a.本侧两相电流中一相无流；
b.对侧本相电流与起动前相等。
12.控制回路异常告警
装置采集断路器的跳位和合位，当控制电源正常、断路器位置辅助接点正常时，必有一个跳位或合位，否则，经2S延时报控制回路异常告警信号。
控制回路异常告警原理如图7所示。
13.电压互感器（PT）断线告警
装置检测到PT断线延时发出告警信号，在母线电压恢复正常（PT二次额定电压为100V，这里的“母线电压恢复正常”是指线电压均大于80V）后，保护返回。其原理如图8所示。
14.跳位异常告警
装置检测到跳位有开入（关于开入或开入量的定义，下文将有介绍）且有流时，经延时报跳位异常告警信号，告警继电器动作。
15.装置故障告警
保护装置的硬件发生故障，装置的LCD可以显示故障信息，并驱动装置异常继电器发告警信号，同时闭锁保护。
16.遥信、遥控及遥测功能
遥信、遥控及遥测可以实现下列功能：
a.遥信：各种保护动作信号及断路器位置等开入量信号。
b.遥控：远方控制跳合闸、调（修改）定值等。
c.遥测：电流、电压、频率、有功功率、无功功率。
17.通信功能
可直接与微机监控或保护管理机通信，通信接口可选用RS-422、RS-485或LonWorks。通信规约可选用Q/XJ11.050-2001许继通信规约、IEC60870-5-103国际标准通信规约或MODBUS通信规约。
三、定值、动作信息
1.定值范围及说明
所谓“定值”，即由使用人员设置的装置可执行的运行参数。该保护装置可存贮10套定值，对应的定值区号为0～9。装置运行时可选择使用任意一套定值。对于上述各种保护功能，无须使用的应设为“退出”，使用的设为“投入”，这些保护功能的投退都可在定值清单中设置。相关的电流、电压及时限等定值均应在定值清单中进行整定。定值设置的方法因为篇幅过大，此处从略。具体操作可参阅产品说明书。WGB-150N系列定值清单见表2。
