淺談智能電動(dòng)機保護器在煤礦電機上的應用

目前煤礦系統設備上使用的電機，大部分采用熱繼電器，作為電機的過(guò)載保護元件，因其體積小、結構簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應用。但由于熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩定性差，保護不可靠。受環(huán)境、溫度、本身材料等影響，在保護電機方面，已經(jīng)不能適應現代化煤礦生產(chǎn)的需要。

1 煤礦設備電機損壞原因及改進(jìn)的目的

在維修車(chē)間的維修過(guò)程中，我們發(fā)現，大部分損壞的電機，都是由于過(guò)流、堵轉、過(guò)載、斷相、欠電壓造成。而造成這些電機損壞的原因卻不盡相同，往往保護電路失靈、失效、參數選擇不正確等，都是造成事故電機損壞的罪魁禍首。如果能提前預警，及時(shí)處理，就能大大地避免對設備電機造成的傷害，延長(cháng)其使用壽命，降低了維修成本，提高運行系數。

基于以上原因，對煤礦設備電機的保護改進(jìn)上也勢在必行。目前，市場(chǎng)上電機保護產(chǎn)品未有統一標準，型號規格五花八門(mén)。制造廠(chǎng)商為了滿(mǎn)足用戶(hù)不同的使用需求派生出很多的系列產(chǎn)品，種類(lèi)繁多，功能繁雜，給使用選型帶來(lái)諸多不便。所以我們要根據自己的實(shí)際情況，考慮實(shí)際要求，來(lái)選擇保護模式和方式。

大部分煤礦地處偏僻，環(huán)境惡劣。對電機保護器選型也提出了苛刻的要求。所以在選擇保護器上一定要考慮電機與保護器的合理配用關(guān)系。理想的電機保護器不是功能多，也不是所謂先進(jìn)的，而是應該滿(mǎn)足現場(chǎng)實(shí)際需求，做到經(jīng)濟性和可靠性的統一，具有較高的性能價(jià)格比。

2 智能電機保護器的現場(chǎng)應用與選型

以我們用常見(jiàn)的智能型保護器為例來(lái)說(shuō)明，介紹一下電機保護器外部輸入與保護器的配合關(guān)系，以便給選型和使用提供一些參考。

常見(jiàn)的幾種引起電機故障源輸入信號連接方式。主要有：電壓信號輸入、電流信號輸入、零序信號輸入、溫度信號輸入。電源采用交流220V供電，輸出方式直接采用接觸器控制。

其他輸入輸出功能備選，如模擬量輸出可直接連接電壓表、電流表,以及作為其他外接設備的驅動(dòng)信號。RS485通訊接口可用來(lái)遠程計算機連接監測控制電機，作為大型設備和危險操作場(chǎng)所是*的。開(kāi)關(guān)量信號輸入可作為電機啟動(dòng)模式選擇，使用比較靈活。作為擴展功能備用。

2.1 欠壓、過(guò)壓、缺相保護

2.1.1 欠壓

當供電系統出現不正常的情況，電壓降低到一定程度，電機就會(huì )出現疲勞、堵轉，達到幾倍的過(guò)電流。有時(shí)，在電壓恢復的瞬間，快要停轉或已經(jīng)停轉的電機同時(shí)運轉，會(huì )導致線(xiàn)路電壓的重新下降，在配電系統中要盡量避免。所以，接入欠壓保護是十分必要的。

2.1.2 過(guò)壓

外因：由雷擊引起。

操作過(guò)電壓：由分閘、合閘等開(kāi)關(guān)操作引起線(xiàn)路電感在器件兩端感應出的過(guò)電壓。

當供電系統中，其相電壓高于我們預設的保護電壓值，保護器動(dòng)作，斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)、使KM斷電，主觸頭斷開(kāi)，電機停轉。從而保護電機。

2.1.3 缺相

在煤礦系統中，有相當一部分設備采用三相不接地供電。當供電系統中，某一相斷電，會(huì )使設備電機電流突然變大，使輸入電壓不正常，當電壓值異常于設定值，保護器動(dòng)作。切斷KM接觸器。

2.2 過(guò)流保護

過(guò)流保護是電機保護中的要點(diǎn)，對電機的危害也大。主要包括過(guò)載、短路、堵轉、三相不平衡等。我們把電流互感器作為檢測和輸入元件。

2.2.1 過(guò)載

如果在某種情況下使電機的實(shí)際使用功率超過(guò)電機的額定功率，則稱(chēng)這種現象為電機過(guò)載。過(guò)載電機的工作電流大于其額定電流，通常在1.5倍以?xún)葢獙僬７秶?。一旦超出正常范圍，保護機構動(dòng)作，切斷接觸器，同時(shí)發(fā)出過(guò)載信號。

2.2.2 短路

三相電機的短路情況復雜一些，有單相接地短路，也有相間短路；單相接地短路時(shí)中任意一相與PE線(xiàn)直接短接了，一般不會(huì )燒毀電機，但是會(huì )在電機外殼帶電，容易造成觸電。另外就是相間短路，有兩相短路，也有三相短路，三相短路電流會(huì )大得多。電機內部短路大都是電機繞組絕緣損壞造成的，絕緣損壞一般是電機長(cháng)時(shí)間過(guò)載運行造成。當電機絕緣破壞、內部匝間短路、接線(xiàn)錯誤等，都將發(fā)生短路現象，瞬間的短路電流使保護器動(dòng)作，避免事故進(jìn)一步擴大。

2.2.3 堵轉

當負載突然變大，電機本身內部問(wèn)題（軸承損壞、掃膛）、傳動(dòng)機構、變速器等，上述任何一個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題，都是導致堵轉的原因。堵轉會(huì )使電機電流持續增加，可達額定電流的7倍，時(shí)間稍長(cháng)就會(huì )燒壞電機，當電流值達到保護器設定值時(shí)，保護器動(dòng)作。

2.3 零序保護

零相序保護輸入端，正常運行的電機電流大小、向量之和等于零，零序互感器二次線(xiàn)圈的電流也為零，當發(fā)生接地故障時(shí)，零序互感器二次線(xiàn)圈將出現較大的電流，發(fā)出信號切斷供電，零序保護主要用來(lái)作為漏電保護。

2.4 溫度檢測

高溫是電機絕緣的故障，有時(shí)電流值未達到保護值，但是溫度已經(jīng)高到足以損害絕緣狀態(tài)時(shí)，應該加以保護。在電機內部安裝一個(gè)熱敏元件，當環(huán)境溫度變化、散熱不良等一些原因，設備出現異常致使溫度升高，超出我們設定的溫度范圍，保護器執行保護動(dòng)作，斷開(kāi)電機回路，避免高溫帶來(lái)的設備損害。

以上我們只做了幾種常用的保護措施輸入，對一些不經(jīng)常巡查、距離遠、危險場(chǎng)所（如高溫、腐蝕），應配合遠程控制功能，既保證設備的正常運行，又可保證人員工作正常，使生產(chǎn)順利進(jìn)行。

對于一般電機，以上保護環(huán)節已經(jīng)基本能滿(mǎn)足現場(chǎng)需要。當然還要考慮到現場(chǎng)環(huán)境，如現場(chǎng)濕度、環(huán)境溫度，操作端與執行端距離的要求，設備維護周期，對電網(wǎng)波動(dòng)敏感程度等。

經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)，使我們能夠提前預知電機運行狀態(tài)，在出現問(wèn)題時(shí)，能夠及早判斷。通過(guò)保護器的回看功能，還能判斷出現問(wèn)題的基本位置，為維修維護提供依據。

3 保護器選擇分類(lèi)

現代智能電機保護器還有很多在實(shí)際生產(chǎn)中需要的功能，如回看功能、遠程通訊、遠程控制、多種啟動(dòng)方式選擇等。

保護器在類(lèi)型上分為：一般普通型、數碼顯示監控型、智能監控中文顯示型、專(zhuān)機型。

3.1 一般普通型

結構比較簡(jiǎn)單，主要功能以突出過(guò)載、缺相(三相不平衡)堵轉等故障保護。故障類(lèi)型采用指示燈顯示。

3.2 數碼顯示監控型

數碼顯示監控型保護器，內部電路運用單片機，采用數碼管作為顯示窗口，智能化綜合保護，集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數字設定，用戶(hù)可以自行對各種參數修正。

3.3 智能監中文顯示控型

智能漢字顯示更適合國內，與其他類(lèi)型相比，功能更加完善。此類(lèi)產(chǎn)品對各種參數、狀態(tài)、信息直接在操作面板單元上中文漢顯液晶顯示，使界面更加直觀(guān)醒目，并且支持遠程計算機通訊功能。啟動(dòng)方式有多種選擇，并有存儲回看功能，給后期的維護維修提供了數據依據。

3.4 專(zhuān)機型

針對某臺或某種設備為主的保護器，保護功能相近，外形和接線(xiàn)方式改變，突出性。

4 保護器在選擇上應注意事項

在選擇保護器的同時(shí)，還要考慮到以下幾種因素：

(1)電動(dòng)機主要參數：主要是功率、電壓、電流、頻率方面,為選型提供依據。

(2)使用環(huán)境因素的影響：主要指溫度、濕度、污染等。

(3)電動(dòng)機使用方向：指拖動(dòng)機械設備要求。

(4)控制系統：控制模式有手動(dòng)、自動(dòng)化程序等工作運行。啟動(dòng)方式有直接、降壓、星三角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動(dòng)等啟動(dòng)方式。

(5)安裝要求：在選型上要考慮安裝空間大小，留有足夠的余量，便于散熱及接線(xiàn)、維護、查看方便。

(6)靈敏度要求：是帶載啟動(dòng)還是空載啟動(dòng)，是滿(mǎn)載還是逐漸加載，主要是在電流設定方面要考慮到啟動(dòng)瞬間的電流值與額定電流值之間的時(shí)間差。

(7)其他方面：如生產(chǎn)現場(chǎng)對電動(dòng)機位置的隨意性、啟動(dòng)停止的頻繁程度等。

5 安科瑞ARD系列智能電動(dòng)機保護器介紹與綜合選型

5.1產(chǎn)品簡(jiǎn)介

ARD該系列低壓電動(dòng)機保護器，具有過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能?？膳c接觸器、電動(dòng)機起動(dòng)器等電器元件構成電動(dòng)機控制保護單元，具有遠程自動(dòng)控制、現場(chǎng)直接控制、面板指示、信號報警、現場(chǎng)總線(xiàn)通信等功能。應用范圍：可廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

6 結語(yǔ)

通常選用電機保護器，要充分考慮到電機的過(guò)載能力，避免損壞。提高可靠性和生產(chǎn)的連續性。力爭做到經(jīng)濟合理。在功能選擇上應綜合考慮到電機的本身的價(jià)值、負載類(lèi)型、使用環(huán)境、占主體設備上的重要程度、停止電機運行是否會(huì )對生產(chǎn)造成影響以及影響的程度等因素。

通過(guò)以上改造，必定能改善供電、用電系統的穩定性，并且對煤礦電氣控制系統的自動(dòng)化水平提高了一個(gè)臺階，同時(shí)大大降低了維修成本，提高了電機的運行效率，增加了經(jīng)濟效益，對煤礦生產(chǎn)具有推進(jìn)作用。

【參考文獻】

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[2]  袁春艷.智能電機保護器在煤礦設備電機上的使用與選型

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