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实用电工速算口诀

已知变压器容量,求其各电压等级侧额定电流
口诀 a :
容量除以电压值,其商乘六除以十。
说明:适用于任何电压等级。
在日常工作中,有些电工只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。将以上口诀简化,则可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀:
容量系数相乘求。
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已知变压器容量,速算其一、二次保护熔断体(俗称保险丝)的电流值。
口诀 b :
配变高压熔断体,容量电压相比求。
配变低压熔断体,容量乘9除以5。
说明:
正确选用熔断体对变压器的安全运行关系极大。当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时,熔体的正确选用更为重要。这是电工经常碰到和要解决的问题。
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已知三相电动机容量,求其额定电流
口诀(c):容量除以千伏数,商乘系数点七六。
说明:
(1)口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。由公式及口诀均可说明容量相同的电压等级不同的电动机的额定电流是不相同的,即电压千伏数不一样,去除以相同的容量,所得“商数”显然不相同,不相同的商数去乘相同的系数0.76,所得的电流值也不相同。若把以上口诀叫做通用口诀,则可推导出计算220、380、660、3.6kV电压等级电动机的额定电流专用计算口诀,用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时,容量千瓦与电流安培关系直接倍数化,省去了容量除以千伏数,商数再乘系数0.76。
三相二百二电机,千瓦三点五安培。
常用三百八电机,一个千瓦两安培。
低压六百六电机,千瓦一点二安培。
高压三千伏电机,四个千瓦一安培。
高压六千伏电机,八个千瓦一安培。
(2)口诀c 使用时,容量单位为kW,电压单位为kV,电流单位为A,此点一定要注意。
(3)口诀c 中系数0.76是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。功率因数为0.85,效率不0.9,此两个数值比较适用于几十千瓦以上的电动机,对常用的10kW以下电动机则显得大些。这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差,此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。
(4)运用口诀计算技巧。用口诀计算常用380V电动机额定电流时,先用电动机配接电源电压0.38kV数去除0.76、商数2去乘容量(kW)数。若遇容量较大的6kV电动机,容量kW数又恰是6kV数的倍数,则容量除以千伏数,商数乘以0.76系数。
(5)误差。由口诀c 中系数0.76是取电动机功率因数为0.85、效率为0.9而算得,这样计算不同功率因数、效率的电动机额定电流就存在误差。由口诀c 推导出的5个专用口诀,容量(kW)与电流(A)的倍数,则是各电压等级(kV)数除去0.76系数的商。专用口诀简便易心算,但应注意其误差会增大。一般千瓦数较大的,算得的电流比铭牌上的略大些;而千瓦数较小的,算得的电流则比铭牌上的略小些。对此,在计算电流时,当电流达十多安或几十安时,则不必算到小数点以后。可以四舍而五不入,只取整数,这样既简单又不影响实用。对于较小的电流也只要算到一位小数即可。
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*测知电流求容量
测知无铭牌电动机的空载电流,估算其额定容量
口诀:
无牌电机的容量,测得空载电流值,
乘十除以八求算,近靠等级千瓦数。
说明:口诀是对无铭牌的三相异步电动机,不知其容量千瓦数是多少,可按通过测量电动机空载电流值,估算电动机容量千瓦数的方法。
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测知电力变压器二次侧电流,求算其所载负荷容量
口诀:
已知配变二次压,测得电流求千瓦。
电压等级四百伏,一安零点六千瓦。
电压等级三千伏,一安四点五千瓦。
电压等级六千伏,一安整数九千瓦。
电压等级十千伏,一安一十五千瓦。
电压等级三万五,一安五十五千瓦。
说明:
(1)电工在日常工作中,常会遇到上级部门,管理人员等问及电力变压器运行情况,负荷是多少?电工本人也常常需知道变压器的负荷是多少。负荷电流易得知,直接看配电装置上设置的电流表,或用相应的钳型电流表测知,可负荷功率是多少,不能直接看到和测知。这就需靠本口诀求算,否则用常规公式来计算,既复杂又费时间。
(2)“电压等级四百伏,一发零点六千瓦。”当测知电力变压器二次侧(电压等级400V)负荷电流后,安培数值乘以系数0.6便得到负荷功率千瓦数。
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测知白炽灯照明线路电流,求算其负荷容量
照明电压二百二,一安二百二十瓦。
说明:工矿企业的照明,多采用220V的白炽灯。照明供电线路指从配电盘向各个照明配电箱的线路,照明供电干线一般为三相四线,负荷为4kW以下时可用单相。照明配电线路指从照明配电箱接至照明器或插座等照明设施的线路。不论供电还是配电线路,只要用钳型电流表测得某相线电流值,然后乘以220系数,积数就是该相线所载负荷容量。测电流求容量数,可帮助电工迅速调整照明干线三相负荷容量不平衡问题,可帮助电工分析配电箱内保护熔体经常熔断的原因,配电导线发热的原因等等。
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测知无铭牌380V单相焊接变压器的空载电流,求算基额定容量
口诀:
三百八焊机容量,空载电流乘以五。
单相交流焊接变压器实际上是一种特殊用途的降压变压器,与普通变压器相比,其基本工作原理大致相同。为满足焊接工艺的要求,焊接变压器在短路状态下工作,要求在焊接时具有一定的引弧电压。当焊接电流增大时,输出电压急剧下降,当电压降到零时(即二次侧短路),二次侧电流也不致过大等等,即焊接变压器具有陡降的外特性,焊接变压器的陡降外特性是靠电抗线圈产生的压降而获得的。空载时,由于无焊接电流通过,电抗线圈不产生压降,此时空载电压等于二次电压,也就是说焊接变压器空载时与普通变压器空载时相同。变压器的空载电流一般约为额定电流的6%~8%(国家规定空载电流不应大于额定电流的10%)。这就是口诀和公式的理论依据。
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已知380V三相电动机容量,求其过载保护热继电器元件额定电流和整定电流
口诀:
电机过载的保护,热继电器热元件;
号流容量两倍半,两倍千瓦数整定。
说明:
(1)容易过负荷的电动机,由于起动或自起动条件严重而可能起动失败,或需要限制起动时间的,应装设过载保护。长时间运行无人监视的电动机或3kW及以上的电动机,也宜装设过载保护。过载保护装置一般采用热继电器或断路器的延时过电流脱扣器。目前我国生产的热继电器适用于轻载起动,长时期工作或间断长期工作的电动机过载保护。
(2)热继电器过载保护装置,结构原理均很简单,可选调热元件却很微妙,若等级选大了就得调至低限,常造成电动机偷停,影响生产,增加了维修工作。若等级选小了,只能向高限调,往往电动机过载时不动作,甚至烧毁电机。(3)正确算选380V三相电动机的过载保护热继电器,尚需弄清同一系列型号的热继电器可装用不同额定电流的热元件。热元件整定电流按“两倍千瓦数整定”;热 元件额定电流按“号流容量两倍半”算选;热 继电器的型号规格,即其额定电流值应大于等于热元件额定电流值。
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已知380V三相电动机容量,求其远控交流接触器额定电流等级
口诀:
远控电机接触器,两倍容量靠等级;
步繁起动正反转,靠级基础升一级。
说明:
(1)目前常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20等系列,较适合于一般三相电动机的起动的控制。
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已知小型380V三相笼型电动机容量,求其供电设备最小容量、负荷开关、保护熔体电流值
口诀:
直接起动电动机,容量不超十千瓦;
六倍千瓦选开关,五倍千瓦配熔体。
供电设备千伏安,需大三倍千瓦数。
说明:
(1)口诀所述的直接起动的电动机,是小型380V鼠笼型三相电动机,电动机起动电流很大,一般是额定电流的4~7倍。用负荷开关直接起动的电动机容量最大不应超过10kW,一般以4.5kW以下为宜,且开启式负荷开关(胶盖瓷底隔离开关)一般用于5.5kW及以下的小容量电动机作不频繁的直接起动;封闭式负荷开关(铁壳开关)一般用于10kW以下的电动机作不频繁的直接起动。两者均需有熔体作短路保护,还有电动机功率不大于供电变压器容量的30%。总之,切记电动机用负荷开关直接起动是有条件的!
(2)负荷开关均由简易隔离开关闸刀和熔断器或熔体组成。为了避免电动机起动时的大电流,负荷开关的容量,即额定电流(A);作短路保护的熔体额定电流(A),分别按“六倍千瓦选 开关,五倍千瓦配熔件”算选,由于铁壳开关、胶盖瓷底隔离开关均按一定规格制造,用口诀算出的电流值,还需靠近开关规格。同样算选熔体,应按产品规格选用。
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已知笼型电动机容量,算求星-三角起动器(QX3、QX4系列)的动作时间和热元件整定电流
口诀:
电机起动星三角,起动时间好整定;
容量开方乘以二,积数加四单位秒。
电机起动星三角,过载保护热元件;
整定电流相电流,容量乘八除以七。
说明:
(1)QX3、QX4系列为自动星形-三角形起动器,由三只交流接触器、一只三相热继电器和一只时间继电器组成,外配一只起动按钮和一只停止按钮。起动器在使用前,应对时间继电器和热继电器进行适当的调整,这两项工作均在起动器安装现场进行。电工大多数只知电动机的容量,而不知电动机正常起动时间、电动机额定电流。时间继电器的动作时间就是电动机的起动时间(从起动到转速达到额定值的时间),此时间数值可用口诀来算。
(2)时间继电器调整时,暂不接入电动机进行操作,试验时间继电器的动作时间是否能与所控制的电动机的起动时间一致。如果不一致,就应再微调时间继电器的动作时间,再进行试验。但两次试验的间隔至少要在90s以上,以保证双金属时间继电器自动复位。
(3)热 继电器的调整,由于QX系列起动器的热电器中的热元件串联在电动机相电流电路中,而电动机在运行时是接成三角形的,则电动机运行时的相电流是线电流(即额定电流)的1/√3倍。所以,热继电器热元件的整定电流值应用口诀中“容量乘八除以七”计算。根据计算所得值,将热继电器的整定电流旋钮调整到相应的刻度-中线刻度左右。如果计算所得值不在热继电器热元件额定电流调节范围,即大于或小于调节机构之刻度标注高限或低限数值,则需更换适当的热继电器,或选择适当的热元件。
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已知笼型电动机容量,求算控制其的断路器脱扣器整定电流
口诀:
断路器的脱扣器,整定电流容量倍;
瞬时一般是二十,较小电机二十四;
延时脱扣三倍半,热脱扣器整两倍。
说明:(1)自动断路器常用在对鼠笼型电动机供电的线路上作不经常操作的断路器。如果操作频繁,可加串一只接触器来操作。断路器利用其中的电磁脱扣器(瞬时)作短路保护,利用其中的热脱扣器(或延时脱扣器)作过载保护。断路器的脱扣器整定电流值计算是电工常遇到的问题,口诀给出了整定电流值和所控制的笼型电动机容量千瓦数之间的倍数关系。
(2)“延时脱扣三倍半,热脱扣器整两倍”说的是作为过载保护的自动断路器,其延时脱扣器的电流整定值可按所控制电动机额定电流的1.7倍选择,即3.5倍千瓦数选择。热脱扣器电流整定值,应等于或略大于电动机的额定电流,即按电动机容量千瓦数的2倍选择。
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已知异步电动机容量,求算其空载电流
口诀:
电动机空载电流,容量八折左右求;
新大极数少六折,旧小极多千瓦数。
说明:
(1)异步电动机空载运行时,定了三相绕组中通过的电流,称为空载电流。绝大部分的空载电流用来产生旋转磁场,称为空载激磁电流,是空载电流的无功分量。还有很小一部分空载电流用于产生电动机空载运行时的各种功率损耗(如摩擦、通风和铁芯损耗等),这一部分是空载电流的有功分量,因占的比例很小,可忽略不计。因此,空载电流可以认为都是无功电流。从这一观点来看,它越小越好,这样电动机的功率因数提高了,对电网供电是有好处的。如果空载电流大,因定子绕组的导线载面积是一定的,允许通过的电流是一定的,则允许流过导线的有功电流就只能减小,电动机所能带动的负载就要减小,电动机出力降低,带过大的负载时,绕组就容易发热。但是,空载电流也不能过小,否则又要影响到电动机的其他性能。一般小型电动机的空载电流约为额定电流的30%~70%,大中型电动机的空载电流约为额定电流的20%~40%。具体到某台电动机的空载电流是多少,在电动机的铭牌或产品说明书上,一般不标注。可电工常需知道此数值是多少,以此数值来判断电动机修理的质量好坏,能否使用。
(2)口诀是现场快速求算电动机空载电流具体数值的口诀,它是众多的测试数据而得。它符合“电动机的空载电流一般是其额定电流的1/3”。同时它符合实践经验:“电动机的空载电流,不超过容量千瓦数便可使用”的原则(指检修后的旧式、小容量电动机)。口诀“容量八折左右求”是指一般电动机的空载电流值是电动机额定容量千瓦数的0.8倍左右。中型、4或6极电动机的空载电流,就是电动机容量千瓦数的0.8倍;新系列,大容量,极数偏小的2级电动机,其空载电流计算按“新大极数少六折”;对旧的、老式系列、较小容量,极数偏大的8极以上电动机,其空载电流,按“是小极多千瓦数”计算,即空载电流值近似等于容量千瓦数,但一般是小于千瓦数。运用口诀计算电动机的空载电流,算值与电动机说明书标注的、实测值有一定的误差,但口诀算值完全能满足电工日常工作所需求。
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已知电力变压器容量,求算其二次侧(0.4kV)出线自动断路器瞬时脱扣器整定电流值
口诀:
配变二次侧供电,最好配用断路器;
瞬时脱扣整定值,三倍容量千伏安。
说明:
(1)当断路器作为电力变压器二次侧供电线路开关时,断路器脱扣器瞬时动作整定值,一般按
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电工需熟知应用口诀
巧用低压验电笔
低压验电笔是电工常用的一种辅助安全用具。用于检查500V以下导体或各种用电设备的外壳是否带电。一支普通的低压验电笔,可随身携带,只要掌握验电笔的原理,结合熟知的电工原理,灵活运用技巧很多。
(1)判断交流电与直流电口诀
电笔判断交直流,交流明亮直流暗,
交流氖管通身亮,直流氖管亮一端。
说明:
首先告知读者一点,使用低压验电笔之前,必须在已确认的带电体上验测;在未确认验电笔正常之前,不得使用。判别交、直流电时,最好在“两电”之间作比较,这样就很明显。测交流电时氖管两端同时发亮,测直流电时氖管里只有一端极发亮。
(2)判断直流电正负极口诀:
电笔判断正负极,观察氖管要心细,
前端明亮是负极,后端明亮为正极。
说明:
氖管的前端指验电笔笔尖一端,氖管后端指手握的一端,前端明亮为负极,反之为正极。测试时要注意:电源电压为110V及以上;若人与大地绝缘,一只手摸电源任一极,另一只手持测民笔,电笔金属头触及被测电源另一极,氖管前端极发亮,所测触的电源是负极;若是氖管的后端极发亮,所测触的电源是正极,这是根据直流单向流动和电子由负极向正极流动的原理。
(3)判断直流电源有无接地,正负极接地的区别口诀
变电所直流系数,电笔触及不发亮;
若亮靠近笔尖端,正极有接地故障;
若亮靠近手指端,接地故障在负极。
说明:
发电厂和变电所的直流系数,是对地绝缘的,人站在地上,用验电笔去触及正极或负极,氖管是不应当发亮的,如果发亮,则说明直流系统有接地现象;如果发亮在靠近笔尖的一端,则是正极接地;如果发亮在靠近手指的一端,则是负极接地。
(4)判断同相与异相口诀
判断两线相同异,两手各持一支笔,
两脚与地相绝缘,两笔各触一要线,
用眼观看一支笔,不亮同相亮为异。
说明:
此项测试时,切记两脚与地必须绝缘。因为我国大部分是380/220V供电,且变压器普遍采用中性点直接接地,所以做测试时,人体与大地之间一定要绝缘,避免构成回路,以免误判断;测试时,两笔亮与不亮显示一样,故只看一支则可。
(5)判断380/220V三相三线制供电线路相线接地故障口诀
星形接法三相线,电笔触及两根亮,
剩余一根亮度弱,该相导线已接地;
若是几乎不见亮 ,金属接地的故障。
说明:
电力变压器的二次侧一般都接成Y形,在中性点不接地的三相三线制系统中,用验电笔触及三根相线时,有两根比通常稍亮,而另一根上的亮度要弱一些,则表示这根亮度弱的相线有接地现象,但还不太严重;如果两根很亮,而剩余一根几乎看不见亮,则是这根相线有金属接地故障。
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现场急救触电才人工呼吸法
触电人脱离电源后,应立即进行生理状态的判定。只有经过正确的判定,才能确定抢救方法。
(1)判定有无意识。救护人轻拍或轻摇触电人的户膀(注意不要用力过猛或摇头部,以免加重可能存在的外伤),并在耳旁大声呼叫。如无反应,立即用手指掐压人中穴。当呼之不应,刺激也毫无反应时,可判定为意识已丧失。该判定过程应在5S内完成。
当触电人意识已丧失时,应立即呼救。将触电人仰卧在坚实的平面上,头部放平,颈部不能高于胸部,双臂平放在驱干两侧,解开紧身上衣,松开裤带,取出假牙,清除口腔中的异物。若触电人面部朝下,应将头、户、驱干作为一个整体同时翻转,不能扭曲,以免加重颈部可能存在的伤情。翻转方法是:救护人跪在触电人肩旁,先把触电人的两只手举过头,拉直两腿,把一条腿放在另一条腿上。然后一只手托住触电人的颈部,一只手扶住触电人的肩部,全身同时翻转。
(2)判定有无呼吸。在保持气道开放的情况下,判定有无呼吸的方法有:用眼睛观察触电人的胸腹部有无起伏;用耳朵贴近触电人的口、鼻,聆听有无呼吸的声音;用脸或手贴近触电人的口、鼻,测试有无气体排出;用一张薄纸片放在触电人的口、鼻上,观察纸片是否动。若胸腹部无起伏、无呼气出,无气体排出,纸片不动,则可判定触电人已停止呼吸。该判定在3~5S内完成。

矿井主排水PLC自动控制系统

矿井主排水PLC自动控制系统

本方案采用PLC自动检测水井水位和其它参数,根据水井水位的高低、矿井用电信息等因素,建立数学模型,合理调度水泵运行,可以达到避峰填谷及节能的目的。以下就PLC在煤矿井下主排水控制系统的组成、系统的功能和特点及应用状况作具体详细介绍。

1、概述

随着计算机控制技术的迅速发展,以微处理器为核心的可编程序控制器(PLC)控制已逐步取代继电器控制,普遍应用于各行各业的自动化控制领域。煤炭行业也不例外,但目前煤矿井下主排水系统仍多采用继电器控制,水泵的开停及选择切换均由人工完成,还做不到根据水位或其它参数自动开停水泵,这将严重影响井下主排水泵房的管理水平和经济效益的提高 。

现场排水系统简述:井下原有1口主水井和1口副水井,两个水井下面相互贯通,每个水井中配备两台潜水泵,2趟排水管路。即4台水泵均配备独立的4趟排水管路。由于两口水井底部相互贯通,正常涌水时,主水井中1台水泵工作,1台备用。当1台水泵在工作时,任不能满足排水要求而使水井水位超高限时,PLC自动控制启动另一台备用水泵。此时如果任不能满足排水要求,PLC自动控制启动副井中的水泵。紧急情况下可以同时启动所有排水泵工作。当水井水位下降到最低水位时,PLC自动控制水泵停止运行。各水井及水泵运行参数自动检测,动态显示,并将数据传送到地面生产调度中心,进行实时监测及报警显示。

系统通过检测水仓水位和其它参数,控制水泵轮流工作与适时启动备用泵,合理调度4台水泵运行。系统通过触摸屏以图形、图像、数据、文字等方式,直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水井水位、电机工作电流、电机温度、轴承温度、4趟排水管流量等参数,并通过通讯模块与综合监测监控主机实现数据交换。该系统具有运行可靠、操作方便 、自动化程度高等特点,并可节省水泵的运行费用。

2、系统组成

井下主排水泵自动化控制系统由数据自动采集、自动轮换工作、自动控制、后台监控系统及故障记录报警和通讯接口等5个部分组成。

2.1数据自动采集与检测
数据自动采集与检测主要分为两类:

模拟量检测的数据主要有:水井水位、电机工作电流、水泵轴温、电机温度、4趟排水管流量

数字量检测的数据主要有:手动自动控制信号、远方就地控制信号、水泵运行停止状态、水泵故障信号、水泵启动柜断路器状态、电动阀的工作状态与启闭位置、电磁阀状态等

数据自动采集主要由PLC实现,PLC模 拟量输入模块通过传感器连续检测水井水位,将水位变化信号进行转换处理,计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率,从而判断矿井的涌水量,控制排水泵的 启停。电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器与变送器,主要用于监测水泵、电机的运行状况,超限报警,以避免水泵和电机损坏。PLC的数字量输入模块将各种开关量信号采集到PLC中作为逻辑处理的条件和依据,控制排水泵的启停。

2.2自动轮换工作

为了防止因备用泵及其电气设备或备用管路长期不用而使电机和电气设备受潮或其他故障未 经及时发现,当工作泵出现紧急故障需投入备用泵时,而不能及时投入以至影响矿井安全,本系统程序设计了4台 泵自动轮换工作控制,控制程序将水泵启停次数及运行时间和管路使用次数及流量等参数自动记录并累计,系统根据这些运行参数按一定顺序自动启停水泵和相应管 路,使各水泵及其管路的使用率分布均匀,当某台泵或所属阀门故障、某趟管路漏水时,系统自动发出声光报警,并在触摸屏上动态闪烁显示,记录事故,同时将故 障泵或管路自动退出轮换工作,其余各泵和管路继续按一定顺序自动轮换工作,以达到有故障早发现、早处理,以免影响矿井安全生产的目的。

2.3自动控制

系统控制设计选用了德国西门子公司S7 200型PLC为控制主机,该机为模块化结构,由PLC机架、CPU、数字量I/O、模拟量输入、电源、通讯等模块构成。

为了保证井下安全生产,系统可靠运行,水位信号是水泵自动化一个非常重要的参数,因此,系统采用了国外著名厂家的防暴超声波液位计做为水位信号的采集及传输,并设置了两套水位传感器,模拟量和开关量传感器,两套传感器均设于水井的排水配水井内,PLC将接受到的模拟量水位信号分成若干个水位段,计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率,从而判断矿井的涌水量,并根据现场具体情况启动或停止水泵。

2.4后台监控系统

后台监控系统系统采用我公司自主研发的最新组态软件RD2000,以强大得Windows 2000 Server为平台,基于SQL Server 2000数据库处理系统,通过图形动态显示水泵运行状态,水井水位状态,采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警。

用图形填充以及趋势图、棒状图方式和数字形式准确实时地显示水井水位,并在启停水泵的水位段发出预告信号和低段、超低段、高段、超高段水位分段报警,用不同音响形式提醒工作人员注意。

采用图形、趋势图和数字形式直观地显示管路的瞬时流量及累计流量,对井下用电负荷的监测量、电机电流和水泵瞬时负荷及累计负荷量、水泵轴温、电机温度等进行动态显示、 超限报警,自动记录故障类型、时间等历史数据,并在屏幕下端循环显示最新出现的故障,以提醒工作人员及时检修,避免水泵和电机损坏。

打 印分为正常打印和异常打印,有定时启动、人工启动、和事件驱动三种启动方式。定时打印所需的各种报表,打印周期可自由设定;人工启动,由操作人员通过人机 界面召唤启动打印;事件驱动,由系统自动根据事件处理结果输出。包括:远动状态、设备投退、遥测越限、遥控操作记录、遥信变位、事件记录、系统设备故障、 交接班记录。

监控主机采用原装研华工控机采用总线网络结构,主站系统和外部计算机系统采用多种灵活方式连接。各个节点硬件配置:显卡、声卡、显示器、网卡、打印机等。

2.5通讯接口

PLC通过通讯接口和通讯协议,与后台监控主机通讯,将水泵机组的工作状态与运行参数传至监控主机,完成各数据的动态显示;同时,操作人员也可利用监控系统地操作界面将操作指令传至PL C,控制水泵运行。PLC同时将水泵机组的运行状态与参数经安全生产监测系统分站传至地面生产调度监控中心主机,与全矿井安全生产监控系统联网,管理人员在地面即可掌握井下主排水系统设备的所有检测数据及工作状态,又可根据自动化控制信息,实现井下主排水系统 的遥测、遥控,并为矿领导提供生产决策信息。监控主机可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表,记录系统运行和故障数据,并显示故障点以提醒操作人员注意。

3、系统功能及特点

l PLC控制程序采用模块化结构,系统可按程序模块分段调试,分段运行。该程序结构具有清晰、简捷、易懂,便于模拟调试,运行速度快等特点。

l 系统根据水位和压力控制原则,自动实现水泵的轮换工作,延长了水泵的使用寿命。

l PLC自动检测水位信号,计算单位时间内不同水位段水位的上升速率,从而判断矿井的涌水量,自动投入和退出水泵运行台数,合理地调度水泵运行。

l 监控主机上动态监控水泵及其附属设备的运行状况,实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压等参数,超限报警,故障画面自动弹出,故障点自动闪烁。具有故障记录,历史数据查询等功能。

l 系统具有通讯接口功能,PLC可同时与触摸屏及地面监测监控主机通讯,传送数据,交换信息,实现遥测遥控功能。

l 系统控制具有自动、手动工作方式。自动时,由PLC检测水位、压力及有关信号,自动完成各泵组运行,不需人工参与;手动工作方式时,由工作人员选择某台或几台泵组投入,PLC自动完成已选泵组的启停和监控工作;当某台水泵及其附属设备发生故障时,该泵组将自动退出运行,不影响其它泵组正常运。PLC柜上设有该泵的禁止启动按钮,设备检修时,可防止其他人员误操作,以保证系统安全可靠。

l 系统可方便的与厂内其他控系统互联。预留足够的升级接口,能很容易的接入如排风系统监控、瓦斯报警系统监控,视频系统监控等。

RS232·RS422·RS485详细介绍

1、RS-232-C

RS-232-C是美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写,232为标识号,C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线,包括一个主通道和一个辅助通道。

在多数情况下主要使用主通道,对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一条接收线及一条地线。

RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

RS-232-C标准规定,驱动器允许有2500pF的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用150pF/m的通信电缆时,最大通信距离为15m;若每米电缆的电容量减小,通信距离可以增加。

传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信。

2、RS-485

RS-485总线,在要求通信距离为几十米到上千米时,广泛采用RS-485 串行总线。RS-485采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度,能检测低至200mV的电压,故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用半双工工作方式,任何时候只能有一点处于发送状态,因此,发送电路须由使能信号加以控制。

RS-485用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统,其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

3、RS-422

RS422总线,RS485和RS422电路原理基本相同,都是以差动方式发送和接受,不需要数字地线。差动工作是同速率条件下传输距离远的根本原因,这正是二者与RS232的根本区别,因为RS232是单端输入输出,双工工作时至少需要数字地线 。发送线和接受线三条线(异步传输),还可以加其它控制线完成同步等功能。RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响,而RS485只能半双工工作,发收不能同时进行,但它只需要一对双绞线。RS422和RS485在19kpbs下能传输1200米。用新型收发器线路上可连接台设备。

RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的,RS-232在1962年发布,命名为EIA-232-E,作为工业标准,以保证不同厂家产品之间的兼容。

RS-422由RS-232发展而来,它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定 义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mb/s,传输距离延长到4000英尺(速率低于100kb/s时),并允许在一条平衡总线上连接最多10个 接收器。

RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围,EIA又于1983年在RS- 422基础上制定了RS-485标准,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展 了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀,所以在通讯工业领域,仍然习惯将上述标准以 RS作前缀称谓。

RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议,在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。因 此在视频界的应用,许多厂家都建立了一套高层通信协议,或公开或厂家独家使用。如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异 的,视频服务器上的控制协议则更多了,如Louth、Odetis协议是公开的,而ProLINK则是基于Profile上的。

二、RS-232串行接口标准

目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。

图1

收、发端的数据信号是相对于信号地,如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚(信号地)的电平,DB25各引脚定义参见图1。典型 的RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5~+15V,负电平在-5~-15V电平。当无数据传输时,线上为 TTL,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3~+12V与-3~-12V。由于 发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。RS -232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负载为3~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。其有关电气参数参见表 1。

规定

RS232

RS422

R485

工作方式

单端

差分

差分

节点数

1收、1发

1发10收

1发32收

最大传输电缆长度

50英尺

400英尺

400英尺

最大传输速率

20Kb/S

10Mb/s

10Mb/s

最大驱动输出电压

+/-25V

-0.25V~+6V

-7V~+12V

驱动器输出信号电平
(负载最小值)

负载

+/-5V~+/-15V

+/-2.0V

+/-1.5V

驱动器输出信号电平
(空载最大值)

空载

+/-25V

+/-6V

+/-6V

驱动器负载阻抗(Ω)

3K~7K

100

54

摆率(最大值)

30V/μs

N/A

N/A

接收器输入电压范围

+/-15V

-10V~+10V

-7V~+12V

接收器输入门限

+/-3V

+/-200mV

+/-200mV

接收器输入电阻(Ω)

3K~7K

4K(最小)

≥12K

驱动器共模电压

-

-3V~+3V

-1V~+3V

接收器共模电压

-

-7V~+7V

-7V~+12V

表1

三、 RS-422与RS-485串行接口标准

1.平衡传输

RS-422、RS-485与RS-232不一样,数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B,如图2。

图2

通常情况下,发送驱动器A、B之间的正电平在+2~+6V,是一个逻辑状态,负电平在-2~6V,是另一个逻辑状态。另有一个信号地C,在RS-485中 还有一“使能”端,而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高 阻状态,称作“第三态”,即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。
接收器也作与发送端相对的规定,收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连,当在收端AB之间有大于+200mV的电平时,输出正逻辑电平,小于-200mV时,输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。参见图3。

图3

2.RS-422电气规定

RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特性。图5是典型的RS-422四线接口。实际上还有一根信号地线,共5 根线。图4是其DB9连接器引脚定义。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可 接10个节点。即一个主设备(Master),其余为从设备(Salve),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗 为4k,故发端最大负载能力是10×4k+100Ω(终接电阻)。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各装置之间 任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。

图4

图5

RS-422的最大传输距离为4000英尺(约1219米),最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以 下,才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。

RS-422需要一终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。

RS-422有关电气参数见表1

3.RS-485电气规定

由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的,所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信,参见图6。

而采用四线连接时,与RS-422一样只能实现点对多的通信,即只能有一个主(Master)设备,其余为从设备,但它比RS-422有改进, 无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。参见图7。

图6

图7

RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485是-7V至+12V之间,而RS-422在-7V至+7V之间,RS- 485接收器最小输入阻抗为12k,RS-422是4k;RS-485满足所有RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中 应用。

RS-485有关电气规定参见表1。

RS-485与RS-422一样,其最大传输距离约为1219米,最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率 以下,才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。

RS-485需要2个终接电阻,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。

电动机保护装置新技术

1. 引言

虽 着微机在继电保护的应用,其快速的计算性、良好的存储及强大的网络功能,为电动机的综合保护提供许多常规继电保护无法完成的技术和功能。本文将介绍目前国 内外微机电动机保护装置(以下简称保护装置)最新的,以及常规继电保护所不具备的技术和功能及应用,为全面了解微机电动机保护提供参考。

2. 过负荷保护新功能

与常规机电式单曲线过负荷保护不同,保护装置通常提供标准、I2t、防爆电动机及自定义等多种过负荷曲线供用户选择,而且自定义过负荷保护曲线还可以随着电动机启动时机端电压的不同,在最小允许启动电压和额定电压之间动态变化,而目前多数保护装置主要采用的是热映像和温度传感器过负荷保护。

3. 接地故障保护新功能

3.1. 启动与运行保护功能分别设置

保护装置可将接地保护的启动与运行保护功能分别设置。例如,启动时设为跳闸,运行时设为发信号。

3.2. 间歇性接地故障保护

对于最初绝缘损坏由电弧作用引起的瞬时间歇性接地故障,保护装置也可将故障保护设置为延时复归,如在设定的复归时间内再次发生故障,接地保护将继续维持启动状态,这样就加宽了瞬时间歇性接地故障的脉冲宽度,可使此类故障在崩烧前得到保护。

3.3. 零序方向接地保护

保护装置中的零序方向接地保护可以设定至0.2%IN,能满足其继电特征角整定为0,且整定值在小范围内可调的要求,所以在实际应用中是很成功的。

3.4. 零序功率方向保护

由于零序功率测量是基于VO和IO检测得到的结果,因而其抗误动作的安全性大大提高,而一些铁芯平衡式电流互感器却常会在无接地故障时产生误动作输出。这也是为什么零序方向接地故障保护装置中需要设计可调极化整定值VO的原因。零序方向功率保护继电特征角的整定与零序方向接地保护相同[11]。

4. 低/过电压保护新功能

保护装置的低电压和过电压保护均可具有两段,通常I段具有反时限或定时限跳闸特性,Ⅱ段具有定时限跳闸特性,根据电压变化的严重程度动作时间亦不同。

低电压保护反时限特性计算公式如下:

过电压保护反时限特性计算公式如下:

式中: t—动作时间,秒;K—时间常数整定值;U—保护装置输入电压标幺值。

5. 整定值自动加倍功能

保护装置是对电动机进行综合性保护的装置,设有许多常规继电保护无法完成的保护技术,自动加倍功能就是其中之一。

5.1. 电流速断保护自动加倍功能

该功能是将电动机电流速断保护的整定值,设定的低于电动机的启动电流,可提高电流速断保护的灵敏系数,电动机启动时整定值自动加倍,可躲过Ist及其非周期分量。通常为:
式中:
    Iset.db—电流速断保护自动加倍功能整定值; Ist—电动机起动电流[2]。

5.2. 差动保护自动加倍功能

与电流速断保护自动加倍功能相适,该功能是在电动机启动过程中将差动保护最小动作电流和比率制动系数自动加倍,以防止在电动机较大的启动电流下,由于始末端TA不平衡电流引起差动保护误动作。

在应用时应当注意,当距被保护电动机较近的供配电系统发生短路时,电动机将向短路点馈出短路电流,馈出电流的幅值和维持时间与短路的形式及电动机至短路点的电气距离以及电动机的负荷率有关。如果发生的是近距离金属性短路,电动机的馈出短路电流约为Ist,并伴有非周期分量,因此,将导致保护误动。另外,如果电动机参加再起动,当供配电系统发生瞬时失压[3],如果不采用闭锁,自动加倍功能的使用也会使保护误动。因此,在满足保护灵敏系数时不宜使用自动加倍功能。

6. 不平衡保护保护

装置具有不平衡保护,其监测不平衡电流的方法分为负序分量法与差流法

6.1. 负序分量法

利用负序电流完成的不平衡保护有以下优点:

反时限特性能够忽略轻微的瞬时不平衡,但能快速检出严重的不平衡状态,还可选择性地清除系统中出现的外部两相故障;可以避免由于启动电流造成电流互感器饱和而引起的不必要的跳闸发生;可以保证快速切除故障,而且在使用熔断器保护电动机时仍可与熔断器相配合。

负序保护的反时限特性公式为:
  式中:τ一负序反时限时间常数;I2一负序测量值;IN一电动机额定电流。

6.2 差流法
    通过相差流完成不平衡的方法简单。

平均差流法

平均差流法不平衡保护的计算公式如下:
    当; 当 ;
  式中: Iav-平均相电流; Imax-最大相电流;
    6.2.2最大差流法
    最大差流法不平衡保护的计算公式如下:
  当 ;当 ;
  式中: Imin一最小相电流[4]。

7. 低电流保护

保护装置设有低电流保护,对电动机与驱动设备突然丢失负荷及传动带或轴断裂进行保护。只有当电动机有功功率大于5%IN且断路器接通时保护装置才投入。在启动过程中及空载情况下,有时功率也达不到保护整定值,这时有必要在一定时间内闭锁该保护。

8. 电动机过热禁止再启动保护

当电动机因过热保护切除后,保护装置检查电动机的过热比是否降低到整定的过热闭锁值以下,如否,则保护出口继电器不返回,禁止电动机再启动,避免由启动电流引起过高温升损坏电动机。紧急情况下,如在过热比较高时,需启动电动机,可以按装置面板上的“复归”键,人为清除装置记忆的过热比值为零。

9. 堵转保护

9.1. 启动期间堵转保护

该保护仅在电动机启动期间投入,但需在电动机上装设转速检测装置,输出数字信号作为保护装置的输入。在电动机起动期间,如果在该保护延迟时间结束时转速输入仍为零,则表明电动机堵转。

9.2. 正常运行期间堵转保护

该功能是在启动及再起动期间以外投入,通常整定方式与超时起动保护相同。另外,整定时间也可以小于电动机正常启动时间,但必须在再起动期间闭锁该保护[5]。

9.3. 异步电动机自适应堵转保护

自适应堵转保护是根据异步电动机堵转与正常运行状态时转差率的差别,以视在阻抗的相角作为判据实现的。利用该方法能对起动与正常运行过程中发生的堵转实现快速保护,解决了常规保护不能保护堵转时间小于起动时间的难题[6]。

10. 超时起动保护

该保护是仅在电动机启动时投入的定时限保护,作为过负荷及启动期间堵转保护的补充。通常电流整定值为过负荷电流整定值的两倍,整定时间为电动机正常启动时间的1.2倍,但应小于电动机的耐受时间。

11. 磁平衡差动保护

磁平衡差动保护是在电动机出线盒内配有专用磁平衡互感器,无论电动机容量如何互感器的变比均为50/5A,同相线圈的始端和末端共同穿过互感器,主要用于相间短路或匝间短路的主保护。在电动机起动过程中,保护增设短延时以躲过电动机起动过程中瞬时暂态峰值电流。磁平衡差动保护是与其他保护、控制、测量及通讯共同装设在同一保护装置中[8]。

12. 同步电动机保护

同步电动机除了一些常规的保护功能外还需要一些特殊的保护功能。

12.1. 失步保护

同步电动机失步会出现过电流、功率因素极低和转矩脉动,导致最终停机。保护装置检测电动机的功率因素低于整定值时,经过一段延迟时间发出跳闸信号。

12.2. 失磁保护

该保护以电动机机端视在阻抗反映低励或失磁故障,由两个阻抗圆构成,一个为静稳边界阻抗圆,另一个为稳态异步边界阻抗圆。电动机发生低励或失磁故障后,总是先通过静稳边界进入稳态异步运行。根据失磁过程中机端阻抗的变化轨迹,采用阻抗原理作为电动机的低励或失磁故障保护。

12.3. 逆功率保护

当馈线断电时,由于负载的惯性,同步电机变成了发电机,感应电机开始以发电机的形式工作。逆功率保护的目的是检测逆向的能量流,避免电机把出现的故障馈送到电网上。

12.4. 低频率保护

保护装置的低频率保护的整定取决定于实际的系统,因为即便是在正常运行状态下,系统频率也是可能存在偏差的。为了使电动机在电源频率发生波动时不会产生不必要的跳闸,应确定最低电源频率并将保护整定到该值以下。

12.5. 转子一点接地保护

该保护采用乒乓式开关切换原理,由微机控制的电子开关闭合或断开时,测得的测量电阻上电压差,通过求解两个不同的接地回路方程,实时计算转子接地电阻和接地位置。当接地电阻小于或等于整定值时,经延时发出信号或动作于跳闸。

13. 可编程方案逻辑

保护装置可以实现丰富的可编程方案逻辑功能,用户可以根据需要自己编程电动机起动次数限制、工艺联锁控制、紧急起动、跳闸输出接点自保持、接点输入、输出参数、LED指示灯等定义保护和控制的逻辑功能,满足独特需要的特殊功能的保护。

14. 多套整定值的切换

保护装置可设有多套整定值,通过输入接点或远程控制可在各套整定值之间切换,可完成降压启动及双速电动机等精确保护。

15. 负荷终端保护

将电动机、变压器及线路等的各种保护综合为统一的负荷终端保护是保护装置方向的发展。利用模块化技术,负荷终端保护装置不但可完成上述各种电动机保护,而且可作为各种变压器、线路及其他电器设备的保护。

16. 报警及控制功能

保护装置除保护功能外还具有报警及控制功能等其它功能。

16.1. 过热预报警

当热状态达到过热预报整定值时保护装置将发出报警信号,通常,过热预报整定值用电动机热状态的百分比表示。

16.2. 控制回路异常报警

保护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,经延时控制回路发出异常报警信号。

16.3. 启动时闭锁过热跳闸

当电动机的启动条件较为恶劣时,如较长的启动时间或很大的启动电流,这种情况下,有可能需要闭锁保护装置的热过负荷功能。当投入该功能后,如果在电动机启动结束前,计算得出的热状态达到90%,那么在剩余的启动时间内,该值将被一直保持为90%。直到启动结束后,保护装置才解除闭锁。需要注意的是,该禁止功能不影响过热报警动作。

16.4. 短时重复启动闭锁

该项功能用于防止运行人员在较短的时间内频繁地起动电动机。闭锁热状态整定值宜根据电动机的热再启动承受能力而定。当热状态回落至整定值以下时,将解除启动闭锁功能。

16.5. 低电压启动闭锁

该功能用于防止电动机在低电压时启动。典型整定是为80% - 90%Vn。

16.6. 逆相序闭锁

保护装置可检测电动机输入电压的相序及幅值。在正常情况下,电动机正序电压应大于负序电压,且三相电压应大于整定值,如果不满足将发出报警,并闭锁控制回路。只有当供电相序正确,电压幅值符合要求时才能启动电动机。

16.7. 接触器互锁控制功能

保护装置可以对两台接触器的控制,实现保护装置内部互锁,可以安全可靠地保证电动机的正、反转运行。

16.8. 熔断器闭锁

对于采用F-C柜控制的电动机,当保护电流超过熔断器遮断电流整定值时,保护装置闭锁电流保护出口,并发出闭锁信息,而后,如电流突变为零而接触器仍吸合,即发出熔断器熔断指示信号 [9]。

16.9. 差流越限告警

当任一相差电流大于0.08In,持续时间超过10 秒时,保护装置发出差流越限告警信息。在电动机起动过程中,不判断差流越限[10]。

16.10. 差动保护TA断线检测功能

延时差流越限告警功能:装置实时检测差流,当任一相差流大于0.2倍门槛电流整定值时间超过10秒时,发差流越限告警信号,但不闭锁差动保护, 这也兼起保护装置交流回路的自检功能。

瞬时TA断线告警在差流越限或差流大于差动门坎时投入,当此时最大相电流大于“TA断线投入上限”定值时(此定值由用户给定,一般为1In),不进行该侧TA断线判别,某侧三相电流中只有一相为零时,才认为是TA断线。

16.11. 差动保护TA断线闭锁功能

与常规的保护不同,保护装置的TA断线报警和闭锁功能是在差动组件动作后进行判别的。为防止瞬动时TA断线的误闭锁,下述任意一个条件满足均不进行TA断线判别:
    ¨ 比率差动保护起动前各侧最大相电流小于0.08In;
    ¨ 比率差动保护起动后最大相电流大于1.2In;
    ¨ 比率差动保护起动后电流比起动前电流增加。
    机端与中性点两侧六路电流同时满足下列条件认为是TA断线:
    ¨ 一侧TA的一相或两相电流减小至比率差动保护起动;
    ¨ 其余各路电流不变。

可选择TA断线发报警信号的同时是否闭锁差动保护。如果保护装置中的差动保护退出运行,则TA断线的报警和闭锁功能自动退出。当TA断线条件不满足后,TA断线信号及指示灯自动复归,并自动解除保护出口闭锁[7]。

16.12. 跳闸回路监视

保护装置可以在断路器开断和合闸状态下,对跳闸回路进行监视。监视是通过光电隔离输入接点和可编程的方案逻辑来实现。

16.13. TV断线检测

TV 断线后,闭锁低电压保护,发出报警信号,待电压恢复正常后保护返回。

16.14. 紧急重启动

如果电动机对生产工艺和安全比电动机保护更为重要,即使在严重过载条件下也必须持续运行,可投入本功能。此时清除保护装置中的热记忆。

16.15. 再起动功能

当供配电系统发生电压骤降时,保护装置可以将停运的电动机在设定的时间自动恢复至运行状态。

16.16. 断路器状态监视功能

对于断路器的每一次跳闸,保护装置都将予以记录。每当保护装置发出一次跳闸指令,断路器状态监视计数器就会更新一次。

16.16.1. 断路器分断电流监视

油断路器换油周期根据故障跳闸次数来确定,气体/真空断路器需要测试压力。保护装置监视故障电流的平方和的累计值,以便于对断路器状态作出更准确的判断。

16.16.2. 断路器操作次数监视

断路器的每一次操作都会使其部件受到一定程度的磨损。所以,应根据断路器的操作次数来确定定期维护。适当的设定维护整定值可以让保护装置在断路器达到预设的动作次数后发出报警信号,提醒维护人员适时对断路器进行常规维护。

某些断路器如油开关,在不进行维护的情况下,只允许动作一定的次数。这是因为每一次的故障跳闸都会使油炭化,从而降低绝缘性能。此时,应设定合适的维护报警整定值,以提醒维护人员及时对断路器进行油样绝缘测试或全面的维护保养。

16.16.3. 断路器动作时间监视

断路器动作迟缓也是操作机构需要维护的征兆之一。所以保护装置设计报警整定值,可变范围在5–500ms之间。该时间的整定取决于断路器本身的设计动作时间。

16.17. 断路器的控制

断路器用就地/远 程选择开关可实现远程控制及保护跳闸。断路器合、跳闸控制脉冲宽度可以由合、跳闸脉冲持续时间来进行整定,以保证在控制脉冲消失前,断路器已经完成合闸和 跳闸操作。如果在出现合闸命令的同时,出现了保护跳闸信号,保护跳闸信号优先于合闸命令。如果断路器未能响应控制命令,那么当相应的合闸或跳闸控制脉冲消 失后,保护装置将产生断路器跳闸失败或断路器合闸失败的报警信号。

16.18. 远方和就地控制功能

保 护装置面板上装有就地控制按钮,通过面板上的控制按钮可以方便地对电动机实施启、停控制;另外通过保护装置的外接端子,可以实现电动机的远方硬手操的启、 停控制;通过现场通讯总线方式,也可以实现对电动机的远方软手操的启、停控制。保护装置面板上设有远方和就地控制切换开关,可以实现远方和就地控制的互为 闭锁。

此外,保护装置还具有两次起动间的最小时间间隔及允许再起动控制功能,以及电动机全部运行时间(包括启动条件下)及最后一次成功启动过程中的最大平均电流监视和记录等功能。

17. 非保护功能

保护装置还集成许多常规保护不具备的非保护功能。

17.1. 测量功能

保护装置内部设有高速采集芯片,通过对采集的数据进行滤波计算之后,显示各序电流、各序电压、热状态、功率因数、频率、功率、电度、轴承温度及累计运行时间等物理量,实现就地监测;同时,这些量也可以通过通讯总线或其它输入接口传送到控制中心,实现远方监测功能。

17.2. 通讯功能

保护装置具有标准的ProfiBus-DP接口或双线ModBus@RTU协议RS485通讯接口。无论哪种总线接口,都可以方便、快捷地实现与监控系统、PLC通讯联网,从而实现远方智能管理,完成遥测、遥信及遥控等功能。

串口的作用是在保护装置和各种远端的计算机、可编程控制器(PLC)以及分散控制系统 (DCS)之间进行通信。可以用来安装在计算机查看电动机的状态、实时数据,查看或者修改设置。

17.3. 自检功能

保 护装置设有自检功能,在开机及正常运行中不断对硬件及软件进行自检,监视运行时的故障状态,如果自检系统检测到内部故障或控制电源消失等异常现象,所有保 护功能和输出接点都将被闭锁,以防止保护装置误动作,此时,状态指示灯熄灭或闪烁,并在显示屏上显示故障信息,实现快速故障分析,同时维护端子打开(看门 狗电路),接点接至适当的系统信号输入,将根据故障类型做出相应的处理,故障消失后可以迅速复位并恢复正常运行。

17.4. 固件升级

嵌入保护装置内系统最底层的工作软件称为固件。通过面向对象的设计和编程技术设计各种功能模块方式,生成保护类。在这个保护类中,保护组件如延时过电流、瞬时过电流、电流差动、低电压、过电压、低频、距离等都是类中的对象。可以安装在任何保护装置中,用于测量、I/O 控制、HMI、通信,或者系统中的其它任何功能体,获得与硬件构造一样的模块性、可测量性和灵活性。固件可通过软件就地或远程进行升级[8]。

电动机监控和统计功能

保护装置记录下各种数据以供电动机维修保养计划作参考。由电动机统计功能所存储的信息包括:
    ¨ 运转和停止时间; ¨ 总的兆瓦小时;¨ 启动次数;¨ 启动时间和电流的平均值和峰值;¨ 运转时电流和功率的平均值和峰值; ¨ RTD温度的平均值和峰值; ¨ 所检测到的电动机参数;¨ 保护元件发出警告和跳闸次数。

17.5. 负荷和事件记录及故障录波

保护装置投用后,负荷记录、事件记录及故障录波对电动机故障的分析非常重要。

保护装置负荷记录功能可以跟踪记下电动机的相电流和中心点电流的幅值、热容的百分数、不平衡电流的百分数、相间电压值、有功功率值、无功功率值、视在功率值及系统频率等负荷及使用情况[12]。

保护装置可以存储带时标的事件记录,并由电池备电。这些记录可通过通讯端口提取或通过面板上的液晶显示器显示。保护装置内的故障录波器可录入故障前后的波形,每个周波为32点采样,记录内容包括模拟数据通道、逻辑开入、开出数据通道以及系统频率。录波的触发方式为任一被选保护报警信号、动作越限信号、逻辑开入信号以及远控命令,所有通道和触发源均可由用户设置,并存储在有电池备电的内存中,也可以经远程通信从保护装置中提取。

17.6. GPS 对时

各保护装置内的时标对事件记录和故障录波非常重要,通过与变电站自动化主站通信可得到年月日时分秒的信息,也可通过GPS接收器实现毫秒级对时,精度可小于1ms。

18. 保护装置调试

18.1. 密码保护

保护装置的整定值、延时、通信参数、输入输出的功能分配等受密码保护。保护装置访问级别通常分为二级。读取所有的设定、预警、事件记录和故障记录不需要密码。输入第一级密码,授权操作者可将LEDs、故障和预警状况复位,并可将事件和故障记录清除。输入第二级密码,授权操作者可在第一级的基础上完成所有其它的设定。用户可自行修改密码,如果密码不小心遗忘,用户可与制造商联系,提供保护装置的序列号,以获得该保护装置的备用密码。

18.2. 安全钥匙开关

除了密码保护外,安全钥匙开关是另一种典型的设置允许接线方式。设置允许接线端必须被短接,才能通过控制面板的键盘存储新的设置,但通过串口传来的设置命令不受安全钥匙开关的控制。

18.3. 保护装置设置

保护装置可存储多套保护定值。在运行保护装置以前,必须先进行系统参数以及保护参数的设置,有以下几种方法可以进行设置:
    ¨ 通过前面的控制面板,利用上面的各种按键以及显示屏进行设置;
    ¨ 通过通讯接口,利用保护装置调试软件进行设置。

19. 结束语

本文仅介绍了目前国内外微机电动机保护装置采用的部分最新技术和功能,随着计算机技术的发展以及在继电保护的应用,将会有更多的电动机保护新技术和新功能供您使用。


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