电动机保护器的保护原理及应用浅谈

电机综合保护器的应用电机综合保护器的应用电机综合保护器的应用【摘要】为了解决电机运行过程中出现的缺相、过载、短路、漏电等故障，设计一套保护功能为一体的多功能电机综合保护器是不仅能够实现对各类电动机负载，配电负载的控制和保护，还能增强实时监控功能，保证在各种危险情况做出及时反应，从而确保生产安全的顺利进行。

【关键词】电机综合保护器应用维护注意事项一、电机综合保护器及特点电机综合保护器主要用于风机、水泵、电动机等负载的控制和保护，将过载、过流、欠压、过压、欠流、短路、缺相、漏电、相位等综合功能于一身，具有以下特点：(一)功能强大，性能优越。

电机综合保护器利用先进的计算机技术和高性能的集成芯片，整机功能强大，性能优越。

精度高，线性度好，分辨率高，整机抗干扰能力强，保护动作可靠的测试。

三相电流，电压，及各种故障代码显示在LED，液晶显示屏上，直观明了。

(二)具备存储技术，参数设定，一机多用的特点。

电机保护器采用先进的实时采样技术，具有MCU微处理器和E2PROM存储技术，参数设置，电源切断后已设参数仍保存下来，勿须再设定。

(三)配有RS485串行数字接口，便于上位机(PC)进行数字通迅。

二、电机综合保护器的结构和功能电机综合保护器实现了传统的断路器(熔断器)，接触器，过载(或过流，断相)保护继电器的集成，具有起动器，隔离器和具有远距离自动控制和就地直接人力控制功能等主要功能，具有面板指示及机电信号报警功能，具有过电压保护功能，具有断相缺相保护功能，具有协调配合的时间――电流保护特性(具有反时限，定时限三段保护特性和瞬时)。

具体来说如下：(一)保护功能。

电机综合保护器除了具有通用的保护功能之外，还有自启动、通信启动和关闭，并能够根据电流，过电压、欠电压、三相电流不平衡、自启动等功能，用户可自由取舍。

(二)设置功能。

智能型电机综合保护器有设置键，数据键和移位键，设置超出范围时就会提醒用户重新设置，以避免故障。

高压电动机差动保护原理及注意事项差动保护是大型高压电气设备广泛采用的一种保护方式，2000KW以上的高压电动机一般采用差动保护，或2000kW(含2000kW)以下、具有六个引出线的重要电动机，当电流速断保护不能满足灵敏度的要求时，也装设纵差保护作为机间短路的主保护。

差动保护基于被保护设备的短路故障而设，快速反应于设备内部短路故障。

对被保护范围区外故障引起区内电流变化的、电动机启动瞬间的暂态峰值差流、首尾端CT不平衡电流等容易引起保护误判的电流，对于不同的差动保护原理，有不同的消除这些电流的措施。

差动保护的基本原理为检测电动机始末端的电流，比较始端电流和末端电流的相位和幅值的原理而构成的，正常情况下二者的差流为0，即流入电动机的电流等于流出电动机的电流。

当电动机内部发生短路故障时，二者之间产生差流，启动保护功能，出口跳电动机的断路器。

微机保护一般采用分相比差流方式。

图1 电动机差动保护单线原理接线图为了实现这种保护，在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器TA1和TA2。

两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。

电流互感器二次侧按循环电流法接线。

设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流I·12与I·22之差。

继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。

图1所示为电动机纵差保护单线原理接线图。

在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个BCH-2型差动继电器或两个DL-11型电流继电器构成。

如果采用DL-11型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s的延时动作于跳闸。

如果是微机保护装置，则只需将CT二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。

高压电动机差动保护原理及注意事项差动保护是大型高压电气设备广泛采用的一种保护方式，2000KW以上的高压电动机一般采用差动保护，或2000kW（含2000kW）以下、具有六个引出线的重要电动机，当电流速断保护不能满足灵敏度的要求时，也装设纵差保护作为机间短路的主保护。

差动保护基于被保护设备的短路故障而设，快速反应于设备内部短路故障。

对被保护范围区外故障引起区内电流变化的、电动机启动瞬间的暂态峰值差流、首尾端CT不平衡电流等容易引起保护误判的电流，对于不同的差动保护原理，有不同的消除这些电流的措施。

差动保护的基本原理为检测电动机始末端的电流，比较始端电流和末端电流的相位和幅值的原理而构成的，正常情况下二者的差流为0，即流入电动机的电流等于流出电动机的电流。

当电动机内部发生短路故障时，二者之间产生差流，启动保护功能，出口跳电动机的断路器。

微机保护一般采用分相比差流方式。

图1电动机差动保护单线原理接线图为了实现这种保护，在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器TA1和TA2。

两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。

电流互感器二次侧按循环电流法接线。

设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流I・12与I・22之差。

继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。

图1所示为电动机纵差保护单线原理接线图。

在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个BCH-2型差动继电器或两个DL-11型电流继电器构成。

如果采用DL-11型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s的延时动作于跳闸。

如果是微机保护装置，则只需将CT二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。

一般在保护装置端子上有交流量或称模拟量输入的端子，分别定义为Ia1、Ia1*、Ic1、Ic1* （电机的端电流），Ia2、Ia2*、Ic2、Ic2* （电机的中性线电流），带*的为极性端。

起重机行走电动机失磁保护原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述起重机行走电动机是起重机运行中重要的组成部分之一。

然而，在使用过程中，往往会遇到起重机行走电动机失磁的问题，这将造成机器无法正常运行，给工作带来不便和延误。

为了解决这一问题，失磁保护原理应运而生。

失磁保护原理是一种防止起重机行走电动机失去磁力的机制。

当电动机失磁时，意味着电动机的励磁系统无法产生足够的磁场来继续工作。

这将导致电动机无法正常运转，从而影响起重机的行走功能。

失磁保护原理的关键在于提供足够的电流来维持电动机的磁场。

一旦检测到电动机失磁，保护装置会立即通过电路系统向电动机供给额外的励磁电流，以重新建立磁场，使电动机恢复正常工作状态。

这种保护原理的设计基于对电动机特性的深入研究和理解。

通过合理的电路设计和控制策略，失磁保护装置可以有效地防止电动机失去磁力，从而保证起重机的正常运行。

总之，起重机行走电动机失磁保护原理是一种重要的技术手段，它能够有效地解决起重机行走电动机失磁问题，提高设备的可靠性和运行效率。

在未来的发展中，可以进一步优化失磁保护原理，提高其响应速度和稳定性，以满足不断变化的工程需求。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以是：本文将按照以下方式进行讨论。

首先，在引言部分，将概述起重机行走电动机失磁保护原理的重要性和目的。

接下来，在正文部分，将详细介绍起重机行走电动机失磁问题以及失磁保护原理的背景和原理。

最后，在结论部分，将总结起重机行走电动机失磁保护原理的重要性，并展望未来的发展方向。

通过这样的文章结构，读者将能够全面了解起重机行走电动机失磁保护原理的相关知识，并对未来的发展方向有所认识。

1.3 目的本文的目的是探讨起重机行走电动机失磁保护原理，旨在解决起重机行走电动机失磁问题。

通过研究和分析失磁保护原理，我们可以深入了解失磁问题的根源，并提供一种有效的解决方案，以确保起重机行走电动机的正常运行。

首先，我们将针对起重机行走电动机失磁问题进行详细的概述和分析，了解其可能产生的原因和可能造成的影响。

电动机保护的基本原理一、电动机在系统中的地位：1、在电网总负荷中，约有60％为异步电动机，以电力作为原动力的负荷中，有90％左右是异步电动机；2、异步电动机结构简单、成本低廉、维护方便，它的机械特性能满足大多数生产机械的要求，在工农业生产中广泛应用。

Introduction•Many different applications •Different motor characteristicsDifficult to standardise protection Protection applied ranges from FUSES to RELAYSIntroductionCOST & EXTENT POTENTIAL=OF PROTECTION HAZARDSSIZE OF MOTOR,TYPE & IMPORTANCEOF THE LOADSYSTEM Voltage Dips VoltageUnbalance Loss ofsupply Faults Motor ProtectionMOTORCIRCUITInsulationfailureOpen circuitsShort circuitsOverheatingLOADOverloadLocked rotorCouplingfaultsBearingfaultsMotor Protection ApplicationVoltage Rating Switching ProtectionDevice< 600V< 11kW Contactor(i) Fuses(ii) Fuses + direct actingthermal O/L + U/Vreleases< 600V11 -300kW Contactor Fuses+ Electronic O/L3.3kV100kW -1.5MW Contactor+ Time delayed E/FOptions :-Stalling6.6kV1MW -3MW Contactor Undercurrent6.6kV> 1MW CircuitBreaker As above+ Instantaneous O/C11kV> 1MW Circuit + DifferentialBreakerIntroduction Protection must be able to :-Operate for abnormal conditions Protection must not:-Affect normal motor operation Considerations :--Starting current-Starting time-Full load current-Stall withstand time (hot & cold) -Thermal withstandMechanical Overload OVERLOADHEATINGINSULATION绝缘DETERIORATION恶化OVERLOAD PROTECTIONFUSESTHERMAL REPLICAMotor HeatingMOTOR TEMPERATURE T = Tmax (1 -e -t/τ)or as temp rise ∝(current)2T = K I 2max (1 -e -t/τ)Rate of rise depend on motor thermal time constant τTimeT MAXMotor HeatingTimeT MAX T 1T 2t 2t 1I 2I 22I 12I R 2TimeCurrentI R I 1I 2t 1t 2Thermal WithstandMotor CoolingCOOLING EQUATION :I 2m'= I 2m e -t/ rAfter time ‘t ’equivalent motor current is reduced from I m to I m ’.TimeI mCurrent 2I m 'tMotor Heatingt 1= Motor restart not possiblet 2= Motor restart possibleTimeT maxt 2t 1TripTempCooling time constant r TEmergency Restart•In certain applications, such as mine exhaust and ship pumps, a machine restart is required knowing that it will result in reduced life or even permanent damage.–All start up restrictions are inhibited–Thermal state limited to 90%Stalling Protection Required for :-Stalling on start-up (locked rotor)Stalling during runningWith normal 3Øsupply :-I STALL= I LOCKED ROTOR~I STARTCannot distinguish between ‘STALL’and ‘START’by current alone.Most cases :-t START < t STALL WITHSTAND Sometimes :-t START > t STALL WITHSTANDLocked Rotor Protection Start Time < Stall Withstand TimeWhere Starting Time is less than Stall Withstand Time :●Use thermal protection characteristic●Use dedicated（专注的）locked rotor protectionLocked Rotor Protection :-t START < t STALL Thermal relay also provides protection against 3Østall.Thermal Cold CurveCold Stall WithstandStarttt SL t STI FL I ST I SLIThermal Hot CurveDedicated Locked RotorProtectiont START Thermal ColdCold Stall WithstandtSLt SI S I STI SL Definite TimeTrip (t S )T O/C (I S )t SL > t S > t STARTHot Stall ProtectionTstart < TstallUse of motor start contact to distinguish between starting and hot stall Current Timestart time FullloadCurrent I o/c Hot Stall Withstandt SL (HOT)Locked Rotor Protection Start Time > Cold Stall Withstand •Motors with high inertia loads may often take longer to start than the stall withstand time •However, the rotor is not being damaged because, as the rotor turns the “skin effect” reduces, allowing the current to occupy more ofthe rotor winding•This reduces the heat generated anddissipates the existing heat over a greater areaDetect start using tachometer（转速计）inputStall ProtectionTstart > TstallUse of tachoswitch and definite time overcurrent relay.TimeStartTimeTDFull load CurrentCurrent I o/cStall -T stallTacho opens at10% speedTD < T stall> TachoopeningOperation on Supply Unbalance Negative sequence impedance is much less than positive sequence impedance.Small unbalance = relatively large negative sequence current.Heating effect of negative sequence is greater than equivalent positive sequence current because they are HIGHER FREQUENCY.Operation on Supply Unbalance At normal running speedPOSITIVE SEQ IMP STARTING CURRENTNEGATIVE SEQ IMP NORMAL RUNNING CURRENTNegative sequence impedance is much less than positive sequence impedance.Small unbalance = relatively large negative sequence current.Heating effect of negative sequence is greater than equivalent positive sequence current because they are HIGHER FREQUENCY.Equivalent Motor Current Heating from negative sequence current greater than positive sequence→take this into account in thermal calculationI eq= (I12+ n I22)½where : n = typically 6→small amount of I2gives large increase in I eq and hence calculated motor thermal state.Loss of 1 Phase While StartingA ANAB A ANA x 0.866 2z3V2z V ' openphase 1 With zV currentstarting Normal ΙΙΙ====A 2A2B 2A 2A1AB A 1 21')a -(1 31 )'a '( 3121'a)-(1 31)'a '( 31ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ==+===+=STAR DELTA normal x 0.866 2z 3x V open Phase 1z 3V Normal AB AB ===A z z z B C A B C 1 winding carries twice the current in the other 2.Single Phase Stalling Protection •Loss of phase on starting motor remains stationary•Start Current = 0.866 normal start I•Neg seq component = 0.5 normal start I –Clear condition using negative sequenceelementTypical setting ~1/3 I2i.e. 1/6 normal start currentSingle Phasing While RunningDifficult to analyse in simple terms●Slip calculation complex●Additional Ifed from parallel equipment2Results in :-●Icauses high rotor losses.2Heating considerably increased.●Motor output reduced.May stall depending on load.●Motor current increases.Reverse Phase Sequence Starting Protection required for lift motors, conveyors（传输器）Instantaneous I2unitTime delayed thermal tripSeparate phase sequence detector for low load current machinesUndervoltage Considerations •Reduced torque扭矩•Increased stator current•Reduced speed•Failure to run-upForm of undervoltage condition :-•Slight but prolonged (regulation)（轻微持续）•Large transient dip (fault clearance) Undervoltage protection :-•Disconnects motor from failed supply •Disconnects motor after dip long enough to prevent successful re-acceleration（加速）Undervoltage Considerations •U/V tripping should be delayed for essential motors so that they may be given a chance to re-accelerate following a short voltage dip (<0.5s)•Delayed drop-out of fused contactor could be arranged by using a capacitor in parallel with the AC holding coilInsulation FailureResults of prolonged or cyclic overheating●Instantaneous Earth Fault Protection●Instantaneous Overcurrent Protection●Differential Protection on some large machinesStator Earth Fault ProtectionM 50M50Rstab(A) Residually connected CT’s(B) Core Balance (Toroidal)CTNote:* In (A) CT’s can alsodrive thermal protection* In (B) protection can be more sensitiveand is stable50 Short Circuit•Due to the machine construction internal phase-phase faults are almost impossible•Most phase-phase faults occur at the machine terminals or occasionally in the cabling•Ideally the S/C protection should be set just above the max Istart (I>>=1.25I start), however, there is an initial start current of up to 2.5I start which rapidly reduces over 3 cycles–Increase I>> or delay t I>> in small increments according to start conditions–Use special I>> characteristicInstantaneous Earth Fault or Neg. Seq.Tripping is not Permitted with Contactors TRIP MPR M TIMETs I s I cont CURRENT FUSEMPRELEMENTTs > Tfuse at I cont.High-Impedance Winding Differential Protection ABC87 A 87B87CNote:Protection must be stable with starting current.Self-Balance Winding Differential Protection AB C 87 A87 B87 CBearing FailureElectrical Interference冲突Induced感应voltageResults in circulating currentsMay fuse the bearingsRemember to take precautions预防-earthing Mechanical FailureIncreased Friction摩擦Loss or Low Lubricant润滑HeatingUse of RTDsRTD sensors at known stator hotspots Absolute绝对temperature measurements to bias the relay thermal characteristic Monitoring of motor / load bearing temperatures Ambient周围air temperature measurementSynchronous Machines •OUT OF STEP PROTECTIONInadequate不合适field or excessive过度load can cause the machine to fall out of step. This subjects使受到the machine to overcurrent and pulsating震动torque扭矩leading to stalling >Field Current MethodDetect AC Current Induced In FieldCircuit.>Power Factor MethodDetect Heavy Current At Low PowerFactor.Synchronous Machines•LOSS OF SUPPLYOn Loss Of Supply Motor Should Be Disconnected If Supply Could Be Restored Automatically.Avoids Supply Being Restored Out Of Phase.>Overvoltage & Underfrequency>Underpower & Reverse Power二、电动机的各种故障及其保护：1、绕组故障：1）长期过负荷导致损坏：电压太低不能顺利启动、启动过于频繁；－－设置热保护、低电压保护：其反映定子电流的过负荷，按照定子电流的大小来限定允许过负荷时间的长短。

高压电动机差动保护原理及注意事项差动保护是大型高压电气设备广泛采用的一种保护方式，2000KW以上的高压电动机一般采用差动保护，或2000kW（含2000kW）以下、具有六个引出线的重要电动机，当电流速断保护不能满足灵敏度的要求时，也装设纵差保护作为机间短路的主保护。

差动保护基于被保护设备的短路故障而设，快速反应于设备内部短路故障。

对被保护范围区外故障引起区内电流变化的、电动机启动瞬间的暂态峰值差流、首尾端CT不平衡电流等容易引起保护误判的电流，对于不同的差动保护原理，有不同的消除这些电流的措施。

差动保护的基本原理为检测电动机始末端的电流，比较始端电流和末端电流的相位和幅值的原理而构成的，正常情况下二者的差流为0,即流入电动机的电流等于流出电动机的电流。

当电动机内部发生短路故障时，二者之间产生差流，启动保护功能，出口跳电动机的断路器。

微机保护一般采用分相比差流方式。

图1电动机差动保护单线原理接线图为了实现这种保护，在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器TA1和TA2。

两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。

电流互感器二次侧按循环电流法接线。

设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流I •12与I •22之差。

继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。

图1所示为电动机纵差保护单线原理接线图。

在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个BCH-2型差动继电器或两个DL-11型电流继电器构成。

如果采用DL-11型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s的延时动作于跳闸。

如果是微机保护装置，则只需将CT二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。

一般在保护装置端子上有交流量或称模拟量输入的端子，分别定义为lai、lai*、Ic1、Ic1* （电机的端电流），Ia2、Ia2*、Ic2、Ic2* （电机的中性线电流），带*的为极性端。

电机保护器原理
1. 过载保护原理：当电动机运行时，如果负载过大，导致电动机电流超过额定电流，则保护器会通过测量电动机的电流大小，判断电动机是否在过载状态下运行，并在一定时间内切断电路，以保护电动机不受过载运行的损害。

2. 短路保护原理：电动机线路短路可能会引起电机变压器的保护器短路保护动作。

当电动机出现线路短路时，电动机吸收的电流会瞬间变大，保护器会通过测量电流和时间，判断是短路故障，切断电路，以保护电路的安全。

3. 欠流保护原理：当电动机运行时，如果电动机的电流异常地低，如电动机出现故障或者断线，保护器会通过测量电流并判断是否在额定电流下运行，如果电流较低，则保护器会切断电路以保护电动机的安全运行。

4. 过温保护原理：保护器还可以通过测量电动机的温度来判断电动机是否发生过热，如果电动机温度过高，超过一定的安全范围，保护器会及时切断电路，以保护电动机不受损害。

大型高压电动机磁平衡差动保护的原理分析与应用王燕敏摘要］本文介绍了大容量高压电动机差动保护的两种方式：纵联与磁平衡差动保护的原理及二者特点的比较，结合现场实际应用，给出了的保护的整定计算方法。

关键词：大容量高压电动机；纵联差动保护；磁平衡差动保护；原理接线；整定计算[Abstract] This paper introduces two modes of differential protection for large capacity high voltage motors: the principle of longitudinal and magnetic balance differential protection, characteristic comparison of the two, and the method of setting calculation of the protection combined with the on-site practical application. Key words: Large capacity high voltage motor; longitudinal differential protection; magnetic balance differential protection; principle & wiring; setting calculation0 引言按GB50062-2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》的有关规定：“2MW及以上的电动机，或电流速断保护灵敏系数不符合要求的2MW以下的电动机，应装设纵联差动保护”。

电动机保护装置均采用微机保护，差动保护为电机的主保护，保护装置装于电动机6kV开关柜中，差动保护电流取自开关柜和电机中性点侧电流互感器。

而磁平衡差动保护则在电动机出口侧和电机中性点同名相加装一组磁平衡电流互感器，构成电机磁平衡差动保护。

电机综合保护器随着现代工业的发展，电机在各个领域的应用越来越广泛。

为了确保电机的正常运行和延长其使用寿命，电机综合保护器逐渐成为工程师们的首选。

本文将介绍电机综合保护器的作用、原理、类型和应用。

一、作用电机综合保护器作为一种重要的保护设备，可以监测电机的运行状态并及时采取相应的保护措施，从而保护电机免受损坏。

其主要作用如下：1. 过载保护：电机综合保护器可以监测电机的负载情况，当负载超过额定值时，及时切断电源，避免电机过载运行导致损坏。

2. 过电流保护：电机综合保护器还可以监测电机的电流情况，当电流超过额定值时，自动切断电源，防止电机过电流运行引起故障。

3. 过压保护：电机综合保护器能够监测电压的变化情况，当电压超过额定值时，自动切断电源，避免电机因过压而损坏。

4. 缺相保护：电机综合保护器可以监测电机的相序情况，当发现缺相时，及时切断电源，以防止电机运行时因缺相而发生故障。

5. 温度保护：电机综合保护器可以监测电机的温度情况，当温度超过设定的限值时，自动切断电源，预防电机因过热而出现问题。

二、原理电机综合保护器的工作原理主要基于电流、电压和温度的监测。

当电机发生异常情况时，保护器将通过内部的传感器感知到相应的参数变化，并根据预设的保护条件进行判断和控制。

根据不同的保护条件，电机综合保护器可以采取不同的保护措施，比如切断电源，发出警报信号等。

三、类型根据不同的应用场景和保护需求，电机综合保护器可以分为多种类型，常见的有以下几种：1. 压缩机保护器：用于压缩机系统中，可以实现过载保护、过压保护、低压保护等功能。

2. 水泵保护器：用于水泵系统中，可以实现过载保护、过压保护、缺水保护等功能。

3. 风机保护器：用于风机系统中，可以实现过载保护、过压保护、断相保护等功能。

4. 电动机保护器：用于各种电动机系统中，可以实现过载保护、过压保护、过温保护等功能。

四、应用电机综合保护器广泛应用于各种工业领域，以下是一些常见的应用场景：1. 工厂生产线：在工厂生产线上，电机综合保护器可以实时监测生产设备中电机的运行状态，保护电机免受过载、过电流等损坏。