【正文】 源波動(dòng)、使用年限的影響，不易受元件更換的影響 。 (5)使用靈活方便，人機(jī)界面越來越友好，在操作方面采用觸摸面板進(jìn)行整定值操作，采用畫面方式顯示文字、圖、表，采用智能化人機(jī)接口等，提高了操作性能并使維護(hù)調(diào)試變得更加方便，從而縮短維修時(shí)間 。 (6)可以進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控。微機(jī)保護(hù)裝置本身就是一臺(tái)采樣、測(cè)量裝置，可以在調(diào)度室或變電站集控室對(duì)各種模擬量，如電流、電壓、有功、無功、功率 因數(shù)等進(jìn)行監(jiān)控，可以在調(diào)度室或變電站集控室對(duì)保護(hù)裝置的定值進(jìn)行修改和整定，并且可以對(duì)保護(hù)裝置的控制字進(jìn)行讀寫，從而控制保護(hù)裝置的投退和工作方式的改變。這些特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化或無人值班的重要基礎(chǔ)。在電動(dòng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行方面己作了許多工作，取得了一定效果，但忽略了電動(dòng)機(jī)保護(hù)在節(jié)能中的重要作用。目前在技術(shù)先進(jìn)國家電動(dòng)機(jī)保護(hù)己具有較高水平。因修復(fù)電動(dòng)機(jī)每年消耗電磁線 5000 萬 kg，生產(chǎn) lkg 銅線需 電能，每年為此需消耗 億新型電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) kWh 電能。節(jié)約能源就是通過采用技術(shù)上可行的，經(jīng)濟(jì)上合理和有利于環(huán)境保護(hù)的一切措施，用以消除用電過程中不合理和浪費(fèi)現(xiàn)象”。 另外，科技的發(fā)展和生產(chǎn)的現(xiàn)代化推動(dòng)了電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)和生產(chǎn)使用的發(fā)展，而采用了現(xiàn)代科技設(shè) 計(jì)制造并且在生產(chǎn)現(xiàn)代化和控制自動(dòng)化條件下使用的電動(dòng)機(jī)又對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)提出了更高更新的要求。為了將生產(chǎn)成本降到最低，現(xiàn)代大型電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與制造正走向“極限設(shè)計(jì)，容量相同的電動(dòng)機(jī)與 30 年代相比重量減少了一半以上，體積減小了約 1/3。這樣的電動(dòng)機(jī)對(duì)不正常運(yùn)行條件十分敏感，電動(dòng)機(jī)所能承受的過負(fù)荷能力急劇下 降 。在上述各種不同運(yùn)行狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況及其所受到的電動(dòng)力和熱力的沖擊相差懸殊。現(xiàn)代生產(chǎn)機(jī)械中，由于自動(dòng)化的需要，對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行要求越來越高 [9,10]。因此，對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)行有效保護(hù)，是保證生產(chǎn)系 統(tǒng)正常工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。 我國電動(dòng)機(jī)保護(hù)歷史已有半個(gè)世紀(jì)之久，電動(dòng)機(jī)保護(hù)的發(fā)展大致可以分為以下幾個(gè)階段 ： （ 1） 以熔斷器、接觸器和熱繼電器構(gòu)成的保護(hù)方式 :熔斷器與刀開關(guān)是使用最早、最簡(jiǎn)單的保護(hù)方式。當(dāng)熔體熔斷時(shí)，又往往會(huì)造成電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行而燒毀?，F(xiàn)行的熔斷器熔體截面選擇按電動(dòng)機(jī)額 定電流 倍來選擇是不符合實(shí)際的。熱繼電器是我國 50 年代初從前蘇聯(lián)引進(jìn)的產(chǎn)品，是用于電動(dòng)機(jī)因過載引起的過電流保護(hù)裝置。但是熱繼電器對(duì)起動(dòng)過程中的電動(dòng)機(jī)不起保護(hù)作用，且環(huán)境溫度對(duì)熱繼電器參數(shù)影響較大，不穩(wěn)定，雙金屬片 整定方法粗山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 7 糙。原因是熱繼電器串接在主電路中，與電動(dòng)機(jī)繞組溫度無直接關(guān)系。而當(dāng)熱繼電器真正起到保護(hù)作用動(dòng)作幾次，其本身的電阻絲、絕緣材料會(huì)因過熱而迅速損壞，不能繼續(xù)使用，必須全套更換。但動(dòng)作緩慢、返回時(shí) 間長(zhǎng)，不適合在小型電動(dòng)機(jī)中使用。該類產(chǎn)品具有成本低、體積小等特點(diǎn)，但其保護(hù)過于簡(jiǎn)單，對(duì)許多場(chǎng)合的電動(dòng)機(jī)不適用。微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置只需要通過采集電動(dòng)機(jī)各序分量，經(jīng)過計(jì)算，判斷保護(hù)動(dòng)作與否，非常簡(jiǎn)單、實(shí)用和可靠。這些使得微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置保護(hù)功能齊全，動(dòng)作迅速、可靠性高，并能準(zhǔn)確快速反映故障，具有裝置動(dòng)作指示，可記錄和查詢裝置動(dòng)作類型、動(dòng)作時(shí)間以及故障特征值，便于故障分析，正常運(yùn)行時(shí)可對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 8 智能微機(jī)保護(hù)裝置的特點(diǎn) 電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)之所以能被推廣和應(yīng)用，是因?yàn)樗哂袀鹘y(tǒng)繼電保護(hù)無法比擬的優(yōu)越性。微機(jī)保護(hù)還可以具有故障參數(shù)記憶、故障錄波等功能，可以自動(dòng)打印記錄故障前后各電氣參數(shù)的數(shù)值、波形以及各種保護(hù)的動(dòng)作情況等，供故障分析用。 可 靠 性高 微機(jī)保護(hù)可以具有自診斷功能，能不斷地對(duì)裝置各部位進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，可以準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)裝置故障 部位，及時(shí)報(bào)警，以便處理。此外，裝置還采用多重化措施，進(jìn)一步提高保護(hù)的可靠性。 靈活性強(qiáng) 各種類型的微機(jī)保護(hù)所使用的硬件和外圍設(shè)備可通用。通常，可以在一套軟件程序中設(shè)置山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 9 不同的保護(hù)方案，用戶根據(jù)需要來選擇，也可以根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際條件或故障情況隨機(jī)變化，使保護(hù)具有自適應(yīng)能力。 調(diào)試維護(hù)工作量小 傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，如機(jī)電型、整流型、晶體管型繼電保護(hù)裝置，調(diào)試工作量都很大，尤其是一些復(fù)雜保護(hù)更是如此。再者，微機(jī)保護(hù)可以具有自診斷功能，能對(duì)硬件和軟件進(jìn)行自檢，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會(huì)發(fā)出報(bào)警，使得現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作量大大減少。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和微機(jī)的廣泛應(yīng)用，微機(jī)硬件價(jià)格不斷下降，而傳統(tǒng)的繼電器價(jià)格卻在同期內(nèi)相對(duì)上升。此外，由于微機(jī)保護(hù)可以具有自診斷功能，所以微機(jī)保護(hù)裝置 的維護(hù)費(fèi)用較低，這樣可以節(jié)省大量的人力物力，其經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。像故障錄波和各種數(shù)據(jù)的打印。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 10 本課題提出的解決方案和要做的主要工作 高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)是一個(gè)集保護(hù)、測(cè)量、控制、分析、遠(yuǎn)動(dòng)等多功能于一體的大型系統(tǒng)工程，要走向成熟、穩(wěn)定、全面尚需一個(gè)較長(zhǎng)的應(yīng)用、探索、完善和提高的過程。 高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置應(yīng)具有以下功能： （ 1）監(jiān)視高壓電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況，一旦發(fā)現(xiàn)故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，立即發(fā)出報(bào)警功能。 （ 3）通信功能 選擇合適的通信方式，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī) 及時(shí)、準(zhǔn)確的傳送報(bào)警數(shù)據(jù)，同時(shí)能接收上位機(jī)控制指令。同時(shí)完善了保護(hù)裝置的保護(hù)功能。算法方面，對(duì)三采樣法、全周波傅式算法、均方根值進(jìn)行了研究。保證裝置的整體抗干擾優(yōu)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 11 良，為人機(jī)界面提供硬件支持，解決硬件可靠性問題 ； (3)在高壓電動(dòng)機(jī)早期故障診斷方面，提出了一種基于小波變換的針對(duì)非平穩(wěn)故障信號(hào)的消噪方法，仿真結(jié)果表明小波變換理論非常適合于突變信號(hào)或非平穩(wěn)信號(hào)的消噪，該方法不僅可以消除噪聲，更重要的是可以將突變信號(hào)保留下來，而突變信號(hào)中極有可能包含故障的早期特性，這為早發(fā)現(xiàn)故障贏得了時(shí)間，一定程度上提高了被保護(hù)對(duì)象的安全性 ； (4)基于對(duì)設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)干擾情況的考 慮，本文從裝置的軟件、硬件兩方面針對(duì)抗干擾作了分析，提出了軟件、硬件應(yīng)該采取的措施。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 大型電動(dòng)機(jī)保護(hù)方法研究 12 2 大型電動(dòng)機(jī)保護(hù)方法研究 高壓電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用幾乎涵蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，在這些應(yīng)用 領(lǐng)域中電動(dòng)機(jī)常常運(yùn)行在環(huán)境惡劣的場(chǎng)合 (如高溫、高濕、塵埃、腐蝕等 )，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的過流、短路、斷相、絕緣老化等事故頻發(fā)，據(jù)調(diào)查全國約有 20%的電機(jī)因故障被燒毀，近 30%的電動(dòng)機(jī)帶缺陷運(yùn)行，給正常生活和日常維護(hù)造成沉重負(fù)擔(dān)，特別是高壓電動(dòng)機(jī)，大功率電動(dòng) 機(jī)容量大，不僅造價(jià)高，更因?yàn)橥际菓?yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備的重要場(chǎng)合，一旦發(fā)生故障所造成的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失更為慘重。 在本章的后面幾節(jié)中，對(duì)電動(dòng)機(jī)的故障特征及電動(dòng)機(jī)常見的故障和不正常運(yùn)行方式進(jìn)行分析并給出保護(hù)裝置具體實(shí)現(xiàn)的方法。對(duì)稱故障包括過載、堵轉(zhuǎn)和三相短路等，這類故障對(duì)電動(dòng)機(jī)的損害主要是熱效應(yīng)，使繞組發(fā)熱甚至損壞。不對(duì)稱故障有 ： 斷相、逆相、相間短路 、匝間短路等。此類故障明顯特征是電機(jī)電流出現(xiàn)負(fù)序電流和零序電流。電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)負(fù)序和零序分量沒有或很小，旦發(fā)生不對(duì)稱故障則將會(huì)大幅值出現(xiàn)，因此通過檢測(cè)過流幅值、負(fù)序和零序電流分量、電流不平衡率，母線電壓山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 大型電動(dòng)機(jī)保護(hù)方法研究 13 為基礎(chǔ)的故障判據(jù)具有很高的靈敏度和可靠性。當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子繞組短路時(shí)，由于短路而產(chǎn)生的短路電流不僅會(huì)使繞組的絕緣破壞，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)損壞，而且會(huì)導(dǎo)致供電電網(wǎng)電壓下降，從而影響其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行。本文相電流速斷保護(hù)是裝置通過檢測(cè)電動(dòng)機(jī) A、 B、 C 三相工作電流的最大值，算法上能夠自動(dòng)判別電動(dòng)機(jī)是起動(dòng)時(shí)間內(nèi)還是在起動(dòng)時(shí)間后，起動(dòng)時(shí)間內(nèi)和起動(dòng)時(shí)間后的速斷值可分別整定，從而可有效地躲過電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，保護(hù)裝置在判斷電動(dòng)機(jī)電流值大于 速斷保護(hù)的整定值后 ，立即動(dòng)作，跳開電動(dòng)機(jī)。 K2 為過電流倍數(shù)，一般在 2~9 范圍內(nèi)取值。 ISQ： 速斷動(dòng)作電流高值 (電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中速斷電流動(dòng)作值 )(A)。 t： 整定的速斷保護(hù)動(dòng)作 時(shí)限 ms。在電壓恢復(fù)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)，將有數(shù)倍于額定值的大電流流過電動(dòng)機(jī)，使電網(wǎng)電壓降低，同時(shí)電動(dòng)機(jī)端電壓也降低，造成電動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難或根本不能自起動(dòng)。由此可見，為減少供電系統(tǒng)的電壓降，保證重要電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)，保障電動(dòng)機(jī)的安全，應(yīng)設(shè)置欠壓保護(hù)，切除不重要電動(dòng)機(jī)和根據(jù)生產(chǎn)過程及技術(shù)保安條件要求不允許自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。 欠壓保護(hù)的裝設(shè)原則 (l)對(duì)于能自動(dòng)起動(dòng)的重要電動(dòng)機(jī)，不裝設(shè)低壓保護(hù) ： 但當(dāng)裝有自動(dòng)投入裝置的備用機(jī) 械設(shè)備時(shí)，為滿足聯(lián)動(dòng)投入的要求，應(yīng)裝設(shè)帶 10 秒時(shí)限跳閘的低電壓保護(hù)。 (3)當(dāng)電源電壓長(zhǎng)時(shí)間降低或中斷時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)工藝過程和技術(shù)保安條件等要求不允許自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)裝設(shè)帶 10 秒時(shí)限跳閘的低壓保護(hù)。 欠壓保護(hù)整定 在阻力轉(zhuǎn)矩一定的情況下，當(dāng)供電電壓降低到足以引起電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)的電壓 稱為臨界電壓。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，低壓保護(hù)的動(dòng)作電壓，對(duì)不重要的電動(dòng)機(jī)取 ，延時(shí)時(shí)間為 ：對(duì)重要電動(dòng)機(jī)取 ，延時(shí)時(shí)間為 10s(U e 為二次額定電壓 )。 (1)欠壓保護(hù)動(dòng)作值 U 欠 整定范圍： 10~90V，級(jí)差 ； (2)欠壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 t 欠 整定范圍： ，級(jí)差 。 堵 轉(zhuǎn) 保 護(hù) 投 入運(yùn) 行 過 程 中 I a≥ I1 3 I a≥ I1 3 I a≥ I1 3≥ 1amp。 堵轉(zhuǎn)保護(hù)邏輯圖如圖 ： 在啟動(dòng)情況下，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流一般隨啟動(dòng)時(shí)間逐漸減少 ； 而發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電流一般是呈上升趨勢(shì)。保護(hù)裝置應(yīng)能可靠地區(qū)分電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行和堵轉(zhuǎn)。在一定意義上，堵轉(zhuǎn)保護(hù)可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中短路保護(hù)的后備保護(hù)。 負(fù)序過電流保護(hù) 負(fù)序保護(hù)所針對(duì)各類非接地性不對(duì)稱故障，如斷相、不平衡運(yùn)行、局部匝間短路等。以下以斷相為例進(jìn)行分析。由于電動(dòng)機(jī)繞組接法有 Y 形和△形接法兩種，故其斷相表現(xiàn)有所不同。由對(duì)稱分量法分析，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生斷相等不對(duì)稱故障時(shí)，定子電流可分解出負(fù)序電流分量，該電流的取值決定于電動(dòng)機(jī)的負(fù)序阻抗對(duì)正序阻抗的比值，負(fù)序電流會(huì)使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生 2 倍工頻的單相交流電流，造成電動(dòng)機(jī)機(jī)端過熱，轉(zhuǎn)子振動(dòng) ； 另 外，電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行時(shí)由于負(fù)序磁場(chǎng)的存在，基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)質(zhì)量變差，機(jī)能、能量轉(zhuǎn)換能力降低。電源電壓雖對(duì)稱，但由于斷線處出現(xiàn)電壓△ U，所以在電動(dòng)機(jī)端點(diǎn) A、 B、 C 處三相電壓是不對(duì)稱的，電動(dòng)機(jī)負(fù)載越大，斷相時(shí)電壓的不對(duì)稱程度越大。1r 代表定子繞組的電阻， j 39。39。2 代表折算到定子邊的轉(zhuǎn)子繞組電抗和漏抗； 在不計(jì)磁路飽和的影響下，電動(dòng)機(jī) 的運(yùn)行可看成是在正序?qū)ΨQ電壓和負(fù)序?qū)ΨQ電壓分別作用下運(yùn)行的疊加，疊加圖如圖 ： 在正、負(fù)序電壓作用下產(chǎn)生各序相應(yīng)的電流、功率及其轉(zhuǎn)矩，而綜合轉(zhuǎn)矩 M 是在序轉(zhuǎn)矩 Ml 和負(fù)序轉(zhuǎn)矩 M2 的合成。負(fù)序電流產(chǎn)生的負(fù)序轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使輸出轉(zhuǎn)矩和功率減小，在負(fù)載不變情況下，引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，非故障相電流增大，引起繞組過熱而燒毀電動(dòng)機(jī)。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 大型電動(dòng)機(jī)保護(hù)方法研究 19 斷相電流特性分析 如圖 ，對(duì) Y 形接法，設(shè) A 相斷開，流入電動(dòng)機(jī)的電流為： ????????0II0CBA。I () 應(yīng)用三相對(duì)稱分量法：??????????????????）（零序定子電流）（負(fù)序定子電流）（正序定子電流。I 、 B。I 為三相不對(duì)稱電流， a=e j120 176。、 a3=1 由歐拉圖 正、負(fù)序?qū)ΨQ電壓疊加圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 大型電動(dòng)機(jī)保護(hù)方法研究 20 公式 ejφ =cosφ +jsinφ得：?????????????????0II33jI31II33jI31I0BB22BB21。