基于電流檢測的三相異步電動機熱保護裝置的應用研究

張霞明（浙江省新昌縣門溪水庫管理處，浙江 紹興 312500）

基于電流檢測的三相異步電動機熱保護裝置的應用研究

張霞明
（浙江省新昌縣門溪水庫管理處，浙江 紹興 312500）

針對直接檢測電動機繞組的溫度來保護過載引起的過熱時熱保護裝置需直接埋入電動機繞組里，價格較貴、維修困難等原因，從經濟性比較而言，電流檢測加熱型繼電器是一種經濟可靠的熱保護形式；電流檢測保護裝置既經濟又安全，性能佳。該裝置可與過載保護裝置、短路保護裝置等進行協調配合，能夠有效地進行三相異步電動機熱保護，值得推廣應用。

三相異步電動機；熱保護裝置；電流檢測裝置；加熱繼電器

1　引言

三相異步電動機作為電力拖動設備，在各種生產機械上普遍使用。機械設備的可靠運行對電機的保護與控制的要求更高。傳統的電動機保護是直接檢測電動機繞組溫度，采用雙金屬片溫度繼電器、檢測線圈、熱保護器以及熱教電阻溫度繼電器等，這些裝置需要直接埋入到電動機繞組，因維修困難且不經濟等原因，使用很少。為此，本文重點論述一種基于電流檢測的三相異步電動機熱保護裝置。

2　保護與控制

異步電動機的保護和控制有很大的關系，電動機起動時產生電流是額定電流的3～6倍。此時，接觸器或斷路器觸頭應能承受該電流的考驗，否則會引起觸頭發熱，導致損壞電氣設備；外殼式的斷路器，很難達到此要求。因此，由起動器中的接觸器來承載起動電流不是明智的選擇，需要由配套的保護裝置來完成。

此外，對電動機的控制若采用軟起動的控制系統。正常運行時，可以采用真空斷路器來承載主回路的負荷。這種情況下，需要進行接地，電機的接地螺栓一般在接線盒內，將接地線與電動機線同時引入接線盒，或者利用管路作為接地引線，利用管口的螺栓再將接地線引入接線盒內。高壓或大中型電動機的接地螺栓一般在外殼的底座上，接地方法同變壓器。電器金屬外殼接地線引入同低壓小型電動機，金屬構架的接地直接與接地干線連接或焊接。室內接地干線的敷設，大中型工業廠房、變配電室或設備較多的房間內，常將接地線沿墻明設，有需要接地的設備便直接與地線連接，而干線可在適當的位置和地極相連，有的地極便敷設于室內。

接地點的連接必須焊接或螺栓連接，焊縫（點）要求牢固、飽滿，螺栓連接接觸面要接觸良好，任何時候不得用綁扎方法連接，杜絕接觸不良。

3　基于電流檢測的熱保護

（1）瑞典TXL型MOA泄漏電流分析儀，常配有雷電計數器（環形線匝接口）。

（2）日立公司的避雷器泄漏電流檢測儀，可測總泄漏平均值，也可測3次諧波成分，3次諧波經函數變換為阻性電流的信號量。

以上兩種儀器的基本原理是在MOA閥片劣化后，其阻性電流中的諧波成分明顯增加，通過諧波分析法，反映出全電流中阻性電流的變化，但都不明確表明阻性電流的峰值。因容易受系統諧波含量影響，無法反應MOA表面受污穢受潮等問題。

（3）LCD-4型阻性電流測量儀。其基本原理是利用外加容性電流將流過閥片的IX的容性電流（無功分量）補償掉，而只保留阻性電流分量。

國內眾多廠家生產的測量儀，其原理大致與LCD-4型相似。這種測量方式可在現場帶電測量，測量較簡便。現場測量應注意的問題是：①注意正確選取參考電壓的相位；②現場試驗測量回路應一點可靠接地，接地點的不穩定也將影響測量結果；③220 kV及以上電壓等級避雷器在現場帶電測量時應注意其相間干擾（目前國內有些測量設備也附帶有移相消除相間干擾的功能）。

試驗研究表明：當金屬氧化物避雷器閥片受潮或老化時，阻性電流幅值增加很快，因此監測阻性電流可以有效地監測避雷器絕緣狀況。相關規程規定：當泄漏電流有功分量增加到2倍初始值時，應停電進行檢查。

4　保護裝置與異步電動機的協調配合

為了確保異步電動機的正常運行并對其進行有效的保護，必須考慮異步電動機與保護裝置之間的協調配合。特別是大容量電網中使用小容量異步電動機時，保護的協調配合更為突出。

4.1過載保護裝置與電動機的協調配合

（1）過載保護裝置的動作時間應比電動機起動時間略長一點，如表1所示。

表1　過載保護特性表

由表1可見，電動機過載保護裝置的特性只有躲開電動機起動電流的特性，才能確保其正常運轉；但其動作時間又不能太長，其特性只能在電動機熱特性之下才能起到過載保護作用。

（2）過載保護裝置瞬時動作電流應比電動機起動沖擊電流略大一點。有的保護裝置帶過載瞬時動作功能，則其動作電流應比起動電流的峰值大一些，才能使電動機正常起動。

（3）過載保護裝置的動作時間應比導線熱特性小一點，才能起到供電線路后備保護的功能。

4.2過載保護裝置與短路保護裝置的協調配合

（1）檢查瓷套管有無裂縫，邊緣是否毛糙或損壞，瓷套管與上蓋間的膠合是否牢固，用手輕輕扳動套管時不應活動。

（2）檢查互感器的油位指示器，應無堵塞和滲油現象，油位應達到標準高度，油面太高會使互感器內部產生較大壓力，油面太低將引起過熱或絕緣受損，油面高度一般距油箱蓋約10～15 mm。

（3）檢查互感器的外殼有無漏油或滲油現象，用手轉動油箱上的閥門應轉動靈活。

（4）安裝在混凝土上的互感器，其基礎應達到一定強度。對于裝在成套開關柜內的互感器，只需檢查其接線是否正確、可靠。

（5）搬運互感器時其傾斜角不應超過150°，接到套管上的母線不應使套管受力，以免損壞套管。

（6）一、二次側一般都應裝設熔斷器作短路保護。

（7）互感器外殼及二次側的一端應接地。

（8）電壓互感器二次不得短路。

（9）連接時應注意一、二次接線端子上的極性符號。

5　結束語

異步電動機的保護是電氣裝置和機械設備可靠、正常運轉的關鍵之一。因熱保護裝置直接埋入電動機繞組里，價格較貴、維修困難等原因，從經濟性比較而言，電流檢測加熱型繼電器是一種經濟可靠的熱保護形式；電流檢測保護裝置，既經濟又安全，性能佳。該裝置可與過載保護裝置、短路保護裝置等進行協調配合，能夠有效地進行三相異步電動機熱保護，應該可以推廣應用。

［1］劉錦波，張承慧.電機與拖動［M］.北京：清華大學出版社，2005.

［2］朱仁初，萬伯任.電力拖動控制系統［M］.北京：機械工業出版社，2006.

［3］徐甫榮.交流異步電動機軟起動技術［M］.西安：國家電力公司熱工研究院，2012.

［4］王益全.電動機原理與實用技術［M］.北京：科學技術出版社，2015.

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1672-5387（2016）05-0011-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.004

2016-01-19

張霞明（1973-），男，工程師，研究方向：水電站電氣工程技術。