MC800型電動機綜合保護器在工礦企業660V供電中的選型應用

天地科技股份有限公司唐山分公司 杜秀峰

1.概述

煤炭工業自1981年開始對煤礦和地面生產系統進行交流660V升壓實驗和設備研制工作以來，經過30多年的發展，交流660V供電電壓在工礦企業中得到了廣泛的應用。相對于交流380V供電電壓，660V供電系統具有節約有色金屬、供電質量和穩定性顯著提升、輸電能力強、電能損耗低等優點。但由于660V電壓在我國仍處于推廣期，尚不完善，依然存在諸如變壓器中性點接地、電氣元件資源量有限、二次回路和繼電保護方案相對復雜等問題。因此，全國各行業設計院都盡量避開對660V供電系統的設計應用，而堅持采用380V供電系統。

本文針對660V供電系統中數字電子式智能電動機綜合保護器（以下簡稱電動機綜合保護器）的選型設計過程進行剖析，為工礦企業電動機保護向智能化、多功能化設計提供參考。

2.常規繼電保護裝置

我國的低壓電動機保護器經歷了全面仿制、自主研發、升級換代、智能化等幾個發展階段。在微處理技術時代之前，以熱繼電器、熔斷器、電磁式電流繼電器以及模擬式電動機保護器為主的常規低壓繼電保護裝置被視為首選產品。盡管這些產品現在依然被應用著，可他們本身存在很多的問題，主要體現在功能單一、結構復雜、體積龐大、安裝空間受限、整定和采樣精度差、容易受到使用環境影響、無法實現多功能一體化保護等方面。

鑒于上述原因，常規電動機保護裝置必將被更先進的技術產品淘汰，而以單片機為基礎的數字電子式智能電動機綜合保護器，它改變了傳統電動機保護與控制模式，極大地彌補了常規繼電保護裝置的缺點。

3.綜合保護器的特性

3.1 保護功能：電動機綜合保護器集成了過載、過電流、欠載、堵轉、缺相/不平衡、啟動加速超時、接地、外部故障、欠電壓、漏電、欠功率等保護功能。

3.2 控制模式：直接、可逆、雙速、星/三角、自藕降壓、電阻降壓等控制模式可任選其一。

3.3 通訊功能：和高壓（6KV以上）微機綜合保護器一樣，低壓綜合保護器多半兼容Modbus-RTU、Profibus-DP或者DeviceNet通訊協議。

3.4 測量功能：可對電動機三相電流、接地電流、電流不平衡率、熱容量、三相電壓、漏電電流、有功功率、功率因數等重要參數進行實時取樣測量。

3.5 其他特性：很多品牌的綜合保護器甚至還集成若干DI、DO、AI等接口；另外，故障信息查詢、啟動參數設定、系統參數設定等功能也必不可少。

4.綜合保護器選型設計

陜西神木縣崔家溝煤礦篩分破碎系統是典型的工礦企業地面生產系統。新建的篩分破碎車間設計處理能力為300萬噸/年。為與井下供電統一供電電壓，建設方要求該系統供電電壓為交流660V。該系統共安裝直接起動電機24臺，符合參數見表1。

表1 篩分破碎車間直接啟動設備負荷統計表

表1中所列電動機，其綜合保護器選用上海納宇電氣有限公司MC800系列，該系列產品選型參數詳見表2。

表2 MC800系列額定電流、運行方式、附加功能對照表

4.1 本體選型

MC800系列保護器采用分體式結構，一套完整的保護器分為本體和附件兩部分。MC800本體的編號規則為“MC800--額定電流--運行方式/附加功能”。電動機運行方式均為直接起動，對照編號為A；額定電流需根據表1中每臺電動機額定電流的符合計算結果來確定。例如，設備101A額定電流為300A，對應表2中使用范圍為250-500A。

附加功能則結合實際情況進行選擇，崔家溝煤礦篩分破碎系統在規劃初期，建設方就提出將供電系統信息化，因此，電動機綜合保護器必須具備標準的通訊協議，因此將Modbus-RTU以及Profibus-DP兩種接口全部選配。對于660V供電系統來說，漏電保護及電壓功能也是必選項，這樣最終確定附加功能編碼為LUMRP。

4.2 附件選型

附件包括顯示模塊、串口通訊電纜、漏電互感器、外部電流互感器。盡管本體可獨立運行，但若要對其參數進行查看或設置，則必須選用MC820顯示模塊以及T9串口通訊電纜。因為本體選配了漏電保護功能，所以每臺電動機需根據電纜線經另外配CT30或CT100漏電互感器。

當電動機額定電流大于100A時，即電動機配置額定電流為250A及以上的MC800系列電動機綜合保護器時，需另外配置CT40型外部電流互感器。由表1可見，篩分破碎車間內直接起動的電機中，101A、201、217A、218A符合上述特征。至此，選型工作全部完成，選型結果詳見表3。

表3 崔家溝煤礦篩分破碎660V供電系統直接啟動電機MC800選型表

5.主回路一次方案設計

通過選型表可以看出，除了電動機起動主回路是否選配外部互感器這一區別外，其控制和通訊要求完全相同，所以不再介紹二次控制和通訊回路的設計。主回路一次方案可分為兩種，詳見圖1。

圖1 崔家溝煤礦篩分破碎660V直接啟動設備主回路一次方案圖

兩種原理區別就在于是否選配CT40外部互感器。MC800系列電動機綜合保護器與其他品牌綜合保護器相比，最特別之處在于沒有選配CT40互感器的回路在接線時，主回路三芯動力電纜順次穿過MC800本體的三個孔即可。而選配了CT40互感器的回路在接線時，需要將3個CT40互感器的S1端子出線分別數次穿過MC800本體的三個穿線孔，再回到各自的S2端子，且每個CT40互感器的S2端子均需要接地。在設計時，手冊中的典型接線方式并沒有提及，需另外咨詢技術方。

6.結論

從崔家溝煤礦篩分破碎車間供電系統的設計過程來看，MC800系列智能電動機綜合保護器能夠實現對工礦企業交流50HZ、額定工作電壓AC380/660V、額定電流800A以下的異步電動機的全方位保護，并完成了對電動機運行參數的測量、操作控制、記錄管理和遠程通訊等功能。其附件配置齊全、典型應用實例更是極大地簡化了設計流程，為工礦企業生產過程控制提供了科學且有效的現場級保護、測控功能。

[1] 蔣麥占.660V配電—節能、省投資、可行[J].電氣工程應用,2008,2.

[2] 顧永輝.工礦企業660V供電[M].煤炭工業出版社,1997,1.