【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 不接地，故定子電流無(wú)零序分量，所以就可以采用檢測(cè)負(fù)序分量為判斷依據(jù)。接地故障包括單相接地短路和倆相接地短路，發(fā)生接地性不對(duì)稱故障時(shí)，會(huì)出現(xiàn)零序電流分量，這是區(qū)別其它任何形式故障的特征。 保護(hù)原理分析 根據(jù)以上特征分析，電動(dòng)機(jī)發(fā)生對(duì)稱故障的主要特征是出現(xiàn)電流幅值增大，而發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)的主要特征是出現(xiàn)負(fù)序和零序電流分量。根據(jù)這一結(jié)論，可將電動(dòng)機(jī)的保護(hù)分解為過(guò)電流保護(hù)、斷相保護(hù)、零序電流保護(hù)三個(gè)部分，由此可覆蓋電動(dòng)機(jī)所有常見故障類型。 根據(jù)以上隊(duì)電動(dòng)機(jī)故障得分析特設(shè)置電動(dòng)機(jī)保護(hù)如下： ，用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部定子繞組以及進(jìn)線所發(fā)生的相短路故障 ，用于隊(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生接地故障時(shí)得保護(hù) “二、根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程不允許或不需要自動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)裝設(shè)低電壓保護(hù)?！钡囊?guī)定投入 ，同時(shí)作為電動(dòng)機(jī)流速斷保護(hù)失靈的后備保護(hù)、反相及局部匝間短路等各類非接地性不對(duì)稱故障提供單獨(dú)保護(hù)。在這個(gè)配置方案中，電流速斷作為相間短路的主保護(hù)在電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中一直投入；堵轉(zhuǎn)保護(hù)作為轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)或啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的主保護(hù)，同時(shí)作為電機(jī)相間短路的后備保護(hù)；過(guò)負(fù)荷保護(hù)是電動(dòng)機(jī)定子繞組過(guò)流發(fā)熱的主保護(hù)，同時(shí)又作為相間短路及轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)的后備保護(hù)。這樣的配合還是很符合電動(dòng)機(jī)過(guò)流的實(shí)際情況的，同時(shí)輔以低電壓保護(hù)和負(fù)序保護(hù)，應(yīng)該說(shuō)很全面的覆蓋了電動(dòng)機(jī)的應(yīng)有保護(hù)范圍，也使得保護(hù)器的保護(hù)功能發(fā)揮的較為徹底。~，應(yīng)裝設(shè)瞬動(dòng)的電流速斷保護(hù)裝置。電流速斷保護(hù)是一種瞬時(shí)動(dòng)作的過(guò)電流保護(hù)。其原理相當(dāng)與定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)中抽去時(shí)間繼電器，即在啟動(dòng)用的電流繼電器后面直接接信號(hào)繼電器和中間繼電器，最后由中間繼電器觸點(diǎn)接通。其工作邏輯原理圖如下：圖27 電流速斷保護(hù)邏輯原理圖圖中：S3— 電流速斷保護(hù)軟件投切開關(guān)，1；保護(hù)投入，0：保護(hù)退出；d3— 電流速斷保護(hù)動(dòng)作定值；t3— 時(shí)間繼電器,0~50000可調(diào)。動(dòng)作電流值 在傳統(tǒng)電流速斷保護(hù)整定計(jì)算時(shí)，動(dòng)作電流值除了要滿足躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)流的要求，還需要保證靈敏度大2，微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)決定了只要?jiǎng)幼麟娏髦涤陔姍C(jī)的啟動(dòng)電流就行了。電動(dòng)機(jī)的最大啟動(dòng)電流基本上就相當(dāng)于其堵轉(zhuǎn)電流，也就是要求I，滿足下式lop=kst *In保護(hù)裝置中的動(dòng)作電流值并非實(shí)際的電流值，另外還要考慮到接線系數(shù)及保證足夠的可靠性等，我們的計(jì)算公式如下： (214)式中，krel為可靠系數(shù)，對(duì)DL型電流繼電器，～，Kw為接線系數(shù)(倆相倆繼電器)取1，ki為變流比。對(duì)于動(dòng)作時(shí)限，我們選擇不設(shè)置動(dòng)作時(shí)限。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)也叫做堵轉(zhuǎn)保護(hù)，電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于各種原因使轉(zhuǎn)子處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，由于堵轉(zhuǎn)則相當(dāng)與轉(zhuǎn)子開路，因此電流很大，容易燒毀電機(jī)。因此在檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)處于堵轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)動(dòng)作，防止燒毀。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)完成后，如果因機(jī)械原因或負(fù)載過(guò)重致使轉(zhuǎn)子被卡住，即電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)故障，則正序電流將會(huì)增大，當(dāng)正序電流大于堵轉(zhuǎn)定值時(shí)，保護(hù)器經(jīng)整定延時(shí)后動(dòng)作。所謂的反時(shí)限電流保護(hù)的保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限原先是按照10倍的動(dòng)作電流來(lái)整定，而實(shí)際的動(dòng)作時(shí)間則與其電流呈反比關(guān)系變化，電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。其保護(hù)動(dòng)作方程如下： (215)式中：In為電動(dòng)機(jī)額定電流 S為電動(dòng)機(jī)發(fā)熱時(shí)間常數(shù)，表示電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力過(guò)載保護(hù)一般都采用反時(shí)限來(lái)計(jì)算保護(hù)時(shí)間，當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在電流超過(guò)整定值時(shí)，過(guò)載保護(hù)投入，開始利用反時(shí)限公式計(jì)算時(shí)間，一旦故障時(shí)間超過(guò)了計(jì)算時(shí)間t之后，則動(dòng)作與出口，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。 速斷、堵轉(zhuǎn)、過(guò)載保護(hù)之間的配合速斷保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)和過(guò)載保護(hù)需要相互配合，以使保護(hù)裝置的工作更符合電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際電流特性。三者之間的配合關(guān)系如下：圖28速斷、堵轉(zhuǎn)、過(guò)載保護(hù)之間的配合關(guān)系 零序電流保護(hù)，即接地保護(hù)，當(dāng)大于保護(hù)的動(dòng)作電流10時(shí)，經(jīng)短延時(shí)t保護(hù)出口動(dòng)作依據(jù)用戶要求發(fā)出接地信號(hào)或跳閘。 (1)變壓器中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的零序電流保護(hù)整定計(jì)算 我國(guó)3KV， 6KV， 10KV電網(wǎng)大多數(shù)是變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧圈接地的系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障時(shí)，接地點(diǎn)的電流小，不是短路電流，因此這種系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)零序電流保護(hù)需發(fā)出接地信號(hào)，不跳閘。 ：當(dāng)本電動(dòng)機(jī)外部 (指機(jī)端電流互感器以外)電網(wǎng)中任一地點(diǎn)單相接地時(shí)，本電動(dòng)機(jī)的零序電流保護(hù)應(yīng)可靠地不動(dòng)作，為此 (216)式中：U本國(guó)電機(jī)所在電網(wǎng)的相電壓(V)；Cod：本電動(dòng)機(jī)每相對(duì)地電容 (F)； ：角頻率；nL本電動(dòng)機(jī)機(jī)端電流互感器變化：可靠系數(shù)。本電動(dòng)機(jī)定子繞組單相接地故障時(shí)，本電動(dòng)機(jī)零序電流保護(hù)應(yīng)可靠地動(dòng)作。 ~ 負(fù)序電流保護(hù)電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)負(fù)序電流分量很小（接近于零），而在系統(tǒng)出現(xiàn)不對(duì)稱故障時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生很大的負(fù)序分量電流，從而通過(guò)測(cè)量負(fù)序電流的大小可以判別是否發(fā)生故障。設(shè)置負(fù)序電流保護(hù)，作為電動(dòng)機(jī)斷相、逆相。定子繞組或引出線不對(duì)稱相間短路、定子繞組閘間短路、電源電壓嚴(yán)重不平衡等的保護(hù)。本裝置采用兩段式定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)，作為電動(dòng)機(jī)斷相、定子繞組或引出線不對(duì)稱相間短路、定子繞組匝間短路的主保護(hù)。第一段具有高定值，短延時(shí)t1，第二段具有低定值，長(zhǎng)延時(shí)t2。（1） 第一段的整定在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下電動(dòng)機(jī)機(jī)端兩相短路時(shí)，最小的短路電流負(fù)序分量應(yīng)使負(fù)序電流保護(hù)第一段可靠地動(dòng)作，其靈敏KI=，按此原則得： (217)同時(shí)，還必須校驗(yàn)的值大于按公式計(jì)算的值，以確保在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程式中負(fù)序電流保護(hù)第一段可靠地不動(dòng)作。用戶可根據(jù)上述算法確定、本裝置負(fù)序電流保護(hù)第一段的延時(shí)t1默認(rèn)為Is，以短延時(shí)躲開斷路器合閘及其他暫態(tài)干擾所出現(xiàn)的短時(shí)間負(fù)序電流的影響。（2） 第二段的整定在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行及起動(dòng)過(guò)程中，允許三相電壓之間有持續(xù)性的5%以內(nèi)的誤差，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)序電流I2，應(yīng)保證負(fù)序電流保護(hù)第二段可靠地不動(dòng)作，為此： (218)按上式公式整定的躲不開斷路器斷路器跳合閘或其他暫態(tài)干擾所出現(xiàn)的短時(shí)間數(shù)值較大的負(fù)序電流I2，但因?yàn)橛衪2長(zhǎng)延時(shí)，則能保證第二段不誤跳，t2由用戶整定，一般可整定為3s。正常啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束后電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流低于額定值或者在額定值附近，而啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則是在啟動(dòng)時(shí)間過(guò)后電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流仍保持較大值(一般為機(jī)械原因)。啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)是由啟動(dòng)時(shí)間和堵轉(zhuǎn)時(shí)間保護(hù)整定值來(lái)配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)正序電流大于，一般認(rèn)為電動(dòng)機(jī)開始啟動(dòng)。經(jīng)過(guò)啟動(dòng)時(shí)間后，電動(dòng)機(jī)的電流如果仍然大于堵轉(zhuǎn)電路的整定值，則啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)開始動(dòng)作，發(fā)出跳閘命令：若電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流小于堵轉(zhuǎn)電流的整定值，則認(rèn)為電動(dòng)機(jī)已加入正常運(yùn)行狀態(tài)。啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)可作電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中短路保護(hù)的后備保護(hù)。而且啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)只針對(duì)與電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程加以保護(hù)，如果電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)后，此保護(hù)應(yīng)該自動(dòng)退出，而且只要電動(dòng)機(jī)不停，此保護(hù)應(yīng)一直不能進(jìn)入保護(hù)。、過(guò)壓保護(hù)當(dāng)電網(wǎng)電壓降低或出現(xiàn)短時(shí)中斷，一些不允許或不需要自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)須從電網(wǎng)中斷開，因此需要配置低電壓保護(hù)。保護(hù)原則是：當(dāng)。有一相低于保護(hù)定值時(shí)，低電壓保護(hù)經(jīng)延時(shí)后動(dòng)作發(fā)跳閘命令；當(dāng)電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)中斷開，電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，可使電動(dòng)機(jī)隨時(shí)重新啟動(dòng)。第3章 硬件設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器的整體結(jié)構(gòu)如下，硬件電路設(shè)計(jì)應(yīng)包括幾個(gè)方面的內(nèi)容：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)量電路設(shè)計(jì)、鍵盤與顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)和I/O控制設(shè)計(jì)等。三相電流輸入漏電輸入 電壓輸入 濾波調(diào)理顯示模塊通訊模塊故障記錄I/O控制按鍵模塊CPUC8051F020圖31硬件系統(tǒng)(1)交流輸入通道 本部分實(shí)現(xiàn)電流電壓的輸入調(diào)理(2)顯示部分本部分采用LED數(shù)碼管作為用戶界面，單片機(jī)與LED數(shù)碼管接口采用串行通訊方式，配接移位寄存器來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管工作。(3)控制輸出 I/O控制電路控制輸出部分采用機(jī)電式繼電器，其價(jià)格便宜，市場(chǎng)產(chǎn)品豐富，驅(qū)動(dòng)線路也比較簡(jiǎn)單。(4)通信模塊這部分采用RS485接口，采用硬件自動(dòng)控制收發(fā)電路，不用單片機(jī)進(jìn)行控制以減輕負(fù)擔(dān)。微處理器應(yīng)根據(jù)所要完成的數(shù)據(jù)處理工作的復(fù)雜程度來(lái)選擇。由于整個(gè)保護(hù)器需要的計(jì)算量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)較大，加之，還要完成于上微機(jī)的通訊，因此對(duì)微處理器的要求較高。本設(shè)計(jì)采用美國(guó)CYGNAL公司生產(chǎn)的C8051F020作為數(shù)據(jù)處理的核心部分。該處理器內(nèi)部資源豐富，僅需要少量的外部控制電路即可完成系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。C8051F020系列單片機(jī)是完全集成的混合系統(tǒng)級(jí)芯片，具有MCS－51兼容的控制器內(nèi)核，其指令于MCS51完全兼容。除具有MCS51數(shù)字外設(shè)部件外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬及數(shù)字外設(shè)功能部件。這些功能部件的高度集成為設(shè)計(jì)體積小，功耗低，可靠性高的應(yīng)用系統(tǒng)提供了方便，業(yè)可使系統(tǒng)集成成本大大降低。 采用TQFP100封裝形式的C8051F020內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。圖 32 8051F020內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖a) 單片機(jī)主要特點(diǎn)模擬外設(shè)12位逐次逼近型（SAR）ADO，可編程轉(zhuǎn)換速率，最大100ksps，輸入電壓信號(hào)范圍：0～2。40V；8位ADC（ADC