電動機保護與控制回路電氣設計問題淺談

摘要：日新月異的科學技術對電動機保護與控制回路電氣設計提出了更新更高的要求，本文具有針對性地分析研究了控制回路電氣和保護電動機設計中存在的相關問題。并提出了解決方法，對于如何在設計時更好地對回路電氣加以控制以及更為有效地保護電動機，做出了理論上的指導。

關鍵詞：正反轉控制；啟停控制；繼電保護；變電站；電動機

中圖分類號：TM307 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 10-0119-01

在變電站設備運行使用情況中，電動機和回路電氣的控制問題是比較關鍵的兩點。本文對于保護電動機和對回路電氣加以控制兩個目的達成的解決方法是：按照控制和保護要求設計二次電路，選擇一次設備時，可以以電動機的停啟要求作為選擇依據。當高壓電動機在運行過程中的反正轉要求和停啟狀態次數較多時，控制反正轉和進行停啟以接觸器為實施辦法。

一、電動機保護的含義

在概念區分上，電動機的控制和保護是從根本上完全不同的，務必需要區分清楚對于二次電路和一次電路的設計。斷路器在變電站中的選用，必須是自保持型機械保護裝置，防止當控制電源突然中斷時，因為自保持機械型斷路器的存在保護裝置能夠避免跳閘，從而避免了大面積停電的發生。若此刻有事故發生，保護裝置的跳閘可以經由上一級保護動作完成。較為頻繁地停啟電動機，或者工藝提出要求緊急停車時，接觸器應選擇電保持型。如按上文要求選擇的斷路器為自保持機械型時，斷路器將會非常頻繁地進行合分閘動作，若部分機械出現故障，斷路器會選擇無視工藝急需緊急停車的要求，選擇繼續運行而不是停動跳閘，由此造成的損失將是巨大的，故而此時對于短路的保護動作應由斷路器或熔斷器進行。在控制電動機的停啟時，應使用電保持的接觸器，當工藝提出需要進行緊急停車時，接觸器的自保持電路在接收到工藝緊急停車信號時自動斷開，也可以將接觸器的控制電源直接斷開，這樣就極大地提高了其可靠性，保證了斷路器的正常使用。即便出現了緊急停車情況，也能既保證斷路器的高效工作，也能實現部分跳閘而不造成大面積停電。

二、電動微機保護

使用微機對電動機進行保護時，具有極強的保護功能，這種保護措施已經非常廣泛地應用于現今的電氣設計領域中。控制停啟常規的380/220V低壓電動機時，一般都會使用接觸器進行控制，對該型號的低壓電動機的短路保護措施，使用的通常是低壓熔斷器或是低壓斷路器，而保護負荷的儀器設備大多使用熱繼電器實現。保護措施使用微機后，對于低壓電動機的保護動作，包括熱保護、堵轉、斷相、低電壓、過電壓、過負荷、過電流等，微機將會經由接觸器全部實現，但對于短路的保護，低壓熔斷器和低壓斷路器依舊是無法被替代的儀器設備選擇。保護高壓電動機時，高壓斷路器是微機進行保護動作的最優選擇。當高壓電動機出現工藝緊急停車或停啟頻繁的情況時，斷高壓斷路器和微機可經由變電站內的高壓配電室進行保護動作，實現保護高壓電動機的目的；還可以將高壓接觸器和隔離開關設置在現場的高壓電動機旁邊，以此控制工藝緊急停車或是頻繁停啟。同時二次電路還能夠具有較高的可靠性和較為簡單的設計等特征優點。當高壓電動機出現控制反正轉停啟的要求時，應采取上文提到的方法，使用高壓斷路器合微機，在變電站的高壓配電室內進行保護動作，以實現保護高壓電動機的目的；或是將兩臺高壓接觸器和隔離開關設置在現場高壓電動機旁邊，以此實現控制工藝緊急停車與反正轉停啟的目的。如果在變電站高壓配電室內安裝高壓接觸器的話，當發生短路時，保護動作就需要高壓熔斷器來進行，以高壓接觸器為途徑，實現對于熱保護、啟動、堵轉、斷相、低電壓、過電壓、過負荷、過電流的微機保護。常規保護要比二次電路設計更為復雜，后者卻加入了更多的保護功能。應從施工作業現場將控制高壓電動機的工藝停車和停啟的電纜引到變電站高壓配電室內。這種方案適宜于較近的高壓配電室和高壓電動機之間的距離長度。如果高壓配電室與高壓電動機距離比較遠時，即可使用高壓斷路器與微機，在變電站高壓配電室內進行保護動作，以實現保護高壓電動機的目的；或是將高壓接觸器和隔離開關設置在現場高壓電動機旁邊，用以控制工藝停車和啟停，此方案可使外部控制電纜的施工設計大為簡化。如果高壓電動機并未頻繁停啟，或是當高壓電動機不需要控制反正轉啟停時，對于停啟的控制可使用斷路器直接進行，斷路器的操動機構宜為彈簧儲能結構。當高壓電動機的停啟較為頻繁，并且高壓電動機不需要控制反正轉停啟時，斷路器的操動機構可選擇永磁結構。微機在進行保護高壓電動機動作時，采用的通信規約是電力系統內的，因此無法實現控制聯網DCS系統，在對高壓電動機進行設計時，應在DCS系統內引入事故信號、電動機運行新號、控制停啟信號、L2相電流。當使用高壓斷路器和微機對變電站高壓配電室內的高壓電動進行保護時，斷路器的分合閘信號即為控制停啟的信號；微機保護的預告與事故報警信號即為事故信號。斷路器的合閘信號可視作是高壓電動機的運行信號。用高壓接觸器進行控制啟停時，可并聯高壓接觸器的控制啟動信號和啟動控制信號，串聯高壓接觸器的控制停止信號和停止控制信號。可在高壓接觸器的輔助常開接點上取得高壓電動機的運行信號。引出的工藝緊急停車信號和高壓電動機故障信號可視為是事故信號。當自動控制根據液位或壓力進行時，控制調節電動機時可使用變頻器進行操作，這樣將使電能得到有效節約。若控制要求較低時，可通過液位或壓力自動控制電動機的停啟，控制方式必須為位式，電動機的停啟會因漸小的控制調節范圍而愈發頻繁。可使用接觸器，在高壓電動機或變電站高壓配電室內自動控制高壓電動機的停啟。

三、結束語

深入分析研究電動機的保護措施和動作，有效地解決控制回路電氣設計方面的問題，對于更加安全、高效地使用電動機具有非常重要的理論實際指導意義。不僅要實現電動機的高效率低能耗運轉，當出現工藝緊急停車的啟停要求時，更需要采取有效措施和辦法予以滿足和解決相關問題，避免出現大面積停電進而造成巨大的損失。

參考文獻：

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