智能電動機保護器在石化行業電力監控系統中的應用

化工行業是我國的重要的基礎行業，在國民經濟中具有重要的戰略地位。行業特點本身特點為易燃易爆的工作場合較多，屬于事故多發行業，化工行業滿負荷、大通量連續的運轉，因而對電動機使用的可靠性和穩定性要求極高，一旦發生故障，必須馬上找出故障原因及時排除，以保證連續的生產?；ば袠I系統可包括：電控系統、投料系統、制漿系統、出料過濾系統、灌裝系統等系統，確保電機的平穩運行?；ば袠I典型系統架構見圖1所示。

石化行業電力監控系統通常有如下功能：

· 具有實時數據采集、一次接線圖顯示與操作、參數設置、事件報警、曲線及電能分類管理。

· 實時顯示配電室內的用電狀態等信息；實時顯示投料、制漿等系統設備運行狀態。

· 故障智能分析、負荷分析、設備檔案和電量統計信息上傳等功能。

· 提供低壓一次系統圖界面，便于系統維護通訊狀態監視。

· 提供主要設備用電信息，運行狀態等設備信息。

· 報警及操作記錄。報表查詢及打印，用戶權限管理等。

圖1

石化系統中常用的產品可參見“污水處理廠配電系統中用到的主要產品”。

化工廠應對晃電的措施：

“晃電”指的是電網因雷擊、對地短路、重合閘、設備起動、發電廠故障及其他原因造成電網電壓短時失壓、電網電壓短時大幅度波動、短時斷電數秒等的電能質量事件?；て髽I對系統供電可靠性的要求較高，一旦出現供電系統晃電，會引起保護設備欠壓誤保護、生產設備意外停機，致使生產線癱瘓、事故擴大，導致非常大的經濟損失，甚至對操作人員的安全構成威脅。

使用帶有抗晃電功能的電動機保護器，電動機保護器具有過載、斷相、不平衡、堵轉、阻塞、起動超時、過壓、欠壓、接地、漏電等保護功能；具有電流測量、電壓測量、頻率測量、功率測量等測量功能；具有起動控制、抗晃電功能、失壓重起等控制功能；具有DC 4-20mA變送輸出，MODBUS、PROFIBUS通訊功能，可以提高生產自動化程度，減少設備投資，抗晃電控制回路見圖2所示。圖2工作原因如下：“95、96”接點同圖9中功能描述。“7、8”接點為起動控制繼電器，保護器接收到“SB1”發出點動起動信號，“7、8”吸合并自保持，接觸器KM線圈得電接通電機主回路。保護器接收到“SB2”發出點動停止信號，“7、8”輸出斷開，接觸器KM線圈失電，斷開電機主回路。發生晃電后，線圈KM失電電機主回路被切斷，保護器根據晃電時間長短自動選擇執行“立即重起動”，“分批延時自起動”或“禁止起動”。

圖2

江蘇安科瑞ARD3智能電動機保護器產品介紹

ARD3智能電動機保護器是江蘇安科瑞電器制造有限公司自主研發的產品， 適用于額定電壓至AC 690V、額定電流至AC 800A、額定頻率為50/60Hz的電動機。產品體積小，結構緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和1/4模數及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動化水平。 

ARD3采用模塊化的產品結構形式，包括主體（保護控制功能模塊）、互感器檢測模塊、遠程顯示模塊。根據需要選配ARD3的功能模塊或附件，與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，有遠程自動控制、現場直接控制、面板指示、信號報警、現場總線通信等功能。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、船舶、以及民用建筑等領域。

　  結構精巧、安裝便捷 

智能電動機保護器體積小，結構緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和1/4模數及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動化水平。 

　　顯示直觀、易學易用

高清晰的液晶顯示界面直觀反映測量參數及電動機運行狀態。所有測量數據可通過按鍵輕松翻閱，參數設置可以通過儀表面板進行，也可由通訊口輸入。液晶顯示界面有背光支持，以方便在光線差的環境下使用。  

安全性好、可靠性高 

ARD3電動機保護器遵循高可靠性的工業標準，采用多種隔離及抗干擾措施，能夠可靠地在高干擾電力系統環境中運行,產品業已通過3C認證。

符合標準

l GB14048.1-2000低壓開關設備和控制設備總則

l GB14048.4-2003低壓開關設備和控制設備 機電式接觸器和電動機起動器

l GB/14048.5-2001低壓開關設備和控制設備 控制電路電器和開關元件，第1部分：機電式控制電路電器

l GB/T17626.4-2006電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗

l GB/T17626.5-2006浪涌（沖擊）抗擾度試驗

適用環境

l 工作溫度：-10℃~+55℃

l 貯存溫度：-20℃~+65℃

l 相對濕度：5%~95%不結霜

l 海拔：≤2500m

l 污染等級：2級

l 防護等級：IP20

l 安裝類別：III級

l 運用場合：煤礦、石化、冶煉、電力、船舶、以及民用建筑等領域

性能特點

u 輔助電源支持 AC220/380V 、DC220V/110V。 

測量功能分為基本測量（電流、頻率）和增選測量（電壓（功率、功率因數、相序）、剩余電流（漏電流）、電能）。 

u 具有過載、堵轉、阻塞、欠載、斷相、不平衡、剩余電流（接地/漏電）、溫度、外部故障、相序、過壓、欠壓、欠功率、tE時間等全面的電動機綜合保護功能。 

u 8路 DI支持干結點輸入，可實現遠程主站對電動機運行狀態的遙信監視。 

u 4路 DO輸出，滿足直接起動，星—三角起動，自耦變壓器起動，軟起動等多種起動方式，通過通訊總線可實現遠程主站對電動機進行實時遙控“起/停”操作。 

u  抗晃電確保電動機運行不間斷，重起動功能在短時欠壓、失壓時用于電動機分批重起。 

u 具有標準的 RS-485通訊接口，采用 Modbus-RTU通訊協議，保證了上位機通訊的快速可靠。 

u 具有 DC4-20mA模擬量輸出接口，直接與 DCS系統相接，可實現對現場設備的監控。 

u 具有系統時鐘和 8次故障記錄功能，系統時鐘記錄當前時間（年、月、日、小時、分鐘、秒）；故障記錄功能記錄電動機發生故障的時間，總的運行時間，故障原因，發生故障時電動機的各種參數值（如三相電流、三相電壓、剩余電流、功率因數、熱容比、電機狀態等）。 

u 顯示部分為分體90L，是全中文高清晰的液晶顯示。

u 可以替代各種電量表、信號燈、熱繼電器、電量變送器等常規元件，減少了柜內電纜連接及現場施工量，可靠性和綜合性價比遠高于傳統方案。

功能配置

控制方式：

■ 保護方式

■ 直接起動

■ 雙向起動

■ 雙速起動

■ 電阻降壓起動

■ 星/三角起動（二繼電器）

■ 自耦變壓器起動（二繼電器）

■ 軟起動器配合起動

■ 變頻器配合起動

以上控制方式可以任選一種。

ARD3可以實現以下保護功能：

■ 過載保護

■ 斷相保護

■ 不平衡保護

■ 堵轉保護

■ 欠載保護

■ 外部故障保護

■ 阻塞保護

■ 接地保護

■ 起動超時保護

同時還可以選配以下附加功能：

■ 通訊接口 

■ 剩余電流（漏電）保護

■ 電壓功能（相序保護，過壓、欠壓保護，欠功率保護）

■ 溫度保護（PTC）

■ 4～20mA模擬量輸出

■ tE時間保護

■ 電能計量

■ 失壓重起（抗晃電）（包括電壓、事件記錄功能） 

■ 故障記錄

過載保護 

當電動機在過負載情況下，長時間超過其額定電流運行時，會導致電動機過熱，絕緣降低而燒毀，保護器根據電動機的發熱特性，計算電動機的熱容量，模擬電動機發熱特性對電動機進行保護。

斷相/不平衡保護 

斷相/不平衡故障運行時對電動機的危害很大，當電動機發生斷相或三相電流嚴重不平衡時，如不平衡率達到保護設定值時，保護器按照設定的要求保護，發出停車或報警，確保電動機的安全運行。

堵轉保護 

電動機在起動過程中，由于負荷過大或自身機械原因，造成電動機軸被卡住，而未及時解除故障，將造成電機過熱，絕緣降低而燒毀電機，堵轉保護適用于電動機起動發生此類故障時進行保護，當電流達到動作設定電流時，保護器及時在動作（延時）設定時間內動作或報警，避免電機燒毀。

欠載（欠流）保護

當電動機所帶負載為泵式負載時，電動機空載或欠載運轉會產生危害，保護器提供欠載保護，三相的平均電流與額定電流的百分比低于欠載設定值時，保護器應在動作（延時）設定時間內動作或報警。

外部故障保護 

當保護器檢測到外部故障出現，外部故障開關量有故障信號輸入時，保護器按照設定的要求保護，確保電動機設備安全。

阻塞保護 

阻塞保護適用于電動機運行過程中發生卡死。當電流達到動作設定電流時，保護器及時在動作（延時）設定時間內動作或報警，避免電機燒毀。

起動超時保護 

電動機起動時間到后，若保護器檢測到電動機回路電流仍未下降到110%Ie以下，啟動該保護。針對增安電機，起動時間整定不得超過 1.7倍tE 時間。

剩余電流保護（接地/漏電） 

保護器同時具備接地保護和漏電保護功能，二者只能選一種。接地保護自動計算剩余電流不需要外接互感器，用于保護相線對電動機金屬外殼的短路保護。漏電保護電流是通過增加漏電互感器，檢測出30mA-900mA的故障電流，主要用于非直接接地的保護，以保證人身安全。

相序保護 

當保護器檢測到電動機的電壓相序錯誤時，閉鎖電動機起動，保護電動機安全。 

欠壓保護 

電壓過低會引起電動機轉速降低，甚至停止運行，當主回路電壓低于設定的欠電壓保護值時，保護器按設定的要求進行保護，在動作設定時間內動作或在報警，以避免重要的生產工藝造成混亂，嚴重影響生產。 

過壓保護 

電壓過高引起電動機絕緣程度損傷，當主回路電壓超過設定的保護電壓時，保護器按設定的要求進行保護，在動作設定時間內動作或在報警，以保證電動機設備安全。

欠功率保護

電動機由于傳動裝置損壞，失去機械輸出能力，欠載運行，電動機功率因數較低，但電動機電流很大，大量消耗系統的無功，當負載功率與額定功率的百分比低于設定動作值時，保護器在動作設定時間內動作或報警。

溫度保護 

保護器通過檢測預埋在電動機繞組上的 PTC熱敏電阻的阻值變化，來實現溫度保護功能。 

溫度保護用于低壓（380V）小容量的電動機上，作為長時間過負荷、變負荷和反復短時運行過負荷、斷相、三相不平衡、電源頻率變化、通風不良、環境溫度過高等引起的電機溫度過高的保護。 

欠/失電重起（抗晃電） 

“晃電”指的是由于雷擊、短路或其它原因造成的電網短時電壓波動或短時斷電現象。當現場電動機因晃電而停機時，如電網電壓在允許的時間內恢復正常（回到設定的恢復電壓以上），保護器再起動被晃停的電機，如電網電壓在允許的時間內沒能恢復正常，則保護器將閉鎖程序，不再起動電動機。

Te 時間保護（適用于增安型電動機）

對于增安型電動機，交流繞組在最高環境溫度下達到額定運行穩定溫度后，從開始通過堵轉電流時記起，直至上升到極限溫度所需的時間即為tE 時間。增安型電機的tE 時間通常由電機制造商提供，用戶可以在電機銘牌上找到該數據。

技術參數

u 保護器輔助電源

AC 85V~265V/DC 110V~350V/AC 380V±10%

功耗15VA

u 電機額定工作電壓

AC220V / 380V / 660V，50Hz / 60Hz

u 電動機額定工作電流

2（0.40A-2.00A）（采用小型專用電流互感器檢測模塊）

6.3（1.6A-6.3A）（采用小型專用電流互感器檢測模塊）

25（6.3A-25A）（采用小型專用電流互感器檢測模塊）

100（25A-100A）（采用小型專用電流互感器檢測模塊）

250（63A-250A）（采用外置電流互感器）

800（250A-800A）（采用外置電流互感器）

u 繼電器輸出觸點，額定負載容量

阻性負載：AC250V、6A

感性負載：AC250V、2A

u 開關量輸入

干節點（內置DC24V）

u 通訊

RS485 Modbus協議

智能電動機保護器安裝尺寸 （單位mm ）

　　ARD3主體安裝方式為標準35mm導軌式安裝。

ARD3顯示模塊安裝方式為嵌入式，一體式數碼管顯示。 

ARD3顯示模塊安裝方式為嵌入式，外形尺寸為72mm*72mm，開孔尺寸為 66mm*66mm，分體數碼管顯示（72F）。

ARD3顯示模塊安裝方式為嵌入式，外形尺寸為90mm*50mm，開孔尺寸為 86mm*49mm，分體數碼管顯示（90F）。

ARD3顯示模塊安裝方式為嵌入式，外形尺寸為90mm*70mm，開孔尺寸為 86mm*66mm，分體液晶顯示（90L）。

專利及著作權

ARD3智能電動機保護器專利：電動機保護器液晶顯示單元--外觀專利號200930093483.4；智能電動機保護器--實用新型專利號200920067828.3  

ARD3智能電動機保護器著作權登記號：滬 DGY-2010-0677《安科瑞液晶顯示ARD3主體軟件V1.0》

范例

型    號：ARD2-25/CKSR

輔助電源：AC220V

電機額定電流：6.3A~25A

應用場合：三相電機

測量參數：三相電流、三相平均電流

附加功能：RS485通訊、2路開關量輸入、8個事件記錄

型    號：ARD2F-25/CJMQTSR+90FL

輔助電源：AC220V

電機額定電流： 6.3A~25A

應用場合：三相電機

測量參數：三相電流、PTC電阻值

附加功能：起動控制、溫度保護、報警輸出、RS485通訊接口、Modbus協議、4-20mA模擬量輸出、8個SOE事件記錄

顯示方式：90FL（中文液晶顯示）

型    號：ARD3-250/CLTUEpSR+90L

輔助電源：AC220V

電機額定電流： 63A~250A

應用場合：三相電機

測量參數：三相電流、線電壓、有功功率、功率因數、剩余電流、電能

附加功能：RS485通訊接口、Modbus協議、漏電保護、溫度保護、過壓保護、欠壓保護、相序保護、欠功率保護、8個SOE事件記錄

顯示方式：90L（中文液晶顯示）