電動機保護繼電器的選型

文/陳冠軍

1 電動機保護繼電器選擇的重要性分析

石油化工是我國國民經濟的支柱性產業，在我國的經濟發展中占據著至關重要的位置，保障石化生產的安全具有重要的意義。石化生產的電氣化設備與儀器眾多，只有確保這些設備與儀器不會出現重大的故障與安全事故，才能確保生產的正常進行。為此，選擇合適的保護繼電器，使電動機等到全方位的保護至關重要，其重要性可以從以下幾個方面進行分析。

一方面，有助于預防電動機故障。在石化生產當中，由于電動機具有機械性好、維護方便、結構簡單，以及價格低等突出的優點而得到了廣泛的應用?？梢哉f，電動機是石化企業生產中最不可或缺的重要組件。而在我國，由于電動機的保護不善導致的故障問題發生頻率該，每年都有大量電動機被燒毀的事故。電動機故障會對于石油化工生產的正常運行帶來嚴重的影響，不僅會帶來直接的經濟損失，其造成的間接損失也是巨大的。在電氣設備故障當中，電動機故障居于首位?？梢哉f，在石油化工生產系統中，電動機就是一個需要改進的薄弱環節。而選擇合適的保護繼電器，可以建立起一道有效的保護防線，減少電動機故障和事故的發生，進而避免其給石油化工企業帶來的損失。

另一方面，有助于促進石油化工的自動化生產。自動化生產是石油化工發展的必然趨勢，而電動機無疑是實現自動化生產中一個至關重要的環節。在自動化生產的背景下，自動控制設備的使用使得電動機需要經常進行起動，頻繁進行制動，以及變負荷、正反轉等操作。電動機面臨的工況無疑會更加復雜多變，使得部分電動機難以適應，進一步增加其出現故障的幾率。石油化工自動化生產程度的不斷提高，對于電動機保護和故障預防的要求都大大提高。這就需要在電動機保護繼電器的選擇上更加謹慎，通過適宜的保護裝置，解決自動化生產過程中電動機的保護和故障預防問題，為石油化工自動化生產水平的提高打下堅實的基礎。

2 電動機保護繼電器選擇的要點分析

大馬力、大功率是電動機發展的一個重要方向，大型電動不僅自身價值昂貴，而且還是為石化生產最重要的動力來源，加強對于電動機的保護刻不容緩。為了確保能夠使用合適的保護繼電器，提高保護的效果，在繼電器的選擇中需要注意以下的要點：

2.1 根據電動機的特征選型

電動機的保護，從原理上看，都與在故障時電動機內部的零序與正序電流急劇升高有關，通常都遵循著單相接地，以及電流速斷的保護思路。在電動機出現內部金屬多相短路后，其電流的幅值在理論上是趨于無窮的，利用這一特征可以實現電流速斷保護，從而確保電動機在出現故障后能夠迅速脫離電網。在啟動上，不同的電動機所需的電流大小相差很大，只有確保起動電流與短路電流有效區分開來，繼電器才能實現電流速斷保護。在選擇保護繼電器的過程中，需要根據電動機的具體特性，選擇與之相適應的繼電器。針對于不易遭受過負荷，并且需要進行空載起動的電動機，在保護繼電器選型的過程中，需要靈敏度高，且切斷故障速度快的繼電器。這類型保護繼電器在短路電流達到整定值后，其動作時間不會受到電流大小的影響，因此可以取得較好的速斷保護效果。而針對遭受過負荷，以及需要進行帶載起動的電動機，則應該選擇能夠躲避過負荷電流，以及起動電流的保護繼電器，從而提高電動機保護的可靠性。

2.2 確定合適的整定值

整定值指的是一個物理量，當達到設定的整定值后，就會觸發某個動作，其是自動控制系統當中的一個重要數值。在對電動機進行電流速斷保護的過程中，無論選擇什么樣的保護繼電器，都需要確定合適的整定值，需要對于繼電器的整定進行科學的計算。在保護繼電器的整定計算過程中，要是起動倍率、可靠系數不合理，會導致繼電器產生拒動、誤動，影響電動機的正常運轉，擾亂正常的石化生產。

保護繼電器可靠系數的整定應該遵循兩個重要的原則：

（1）考慮電動機的過負荷，對于容易出現過負荷的電動機應該采用最大值，不容易過負荷的采用最小值。

（2）要考慮繼電器電流測量元件和電動機之間的電氣距離。

因為如果出現金屬對稱性短路，只要電網電壓不變，電動機的電流衰減時間、輻值主要由二者之間的阻抗來決定，阻抗大則時間與輻值衰減快。所以可靠系數確定需要考慮繼電器電流測量元件和電動機之間的電氣距離。距離長取最小值，短則取最大值。而在保護繼電器整定的過程中，還需要選定電動機起動電流倍率。通常來說電動機的起動電流大小主要取決于其起動轉矩，在電動機的直徑大、空載的情況下，則應該倍率應該取小值，如果相反就取大值。

3 不同類型電動機保護繼電器的選擇探討

保護繼電器也是處在不斷的發展與進步當中，掌握各類保護繼電器的特征，對于合理的選擇具有重要的意義。所以，需要對不同類型電動機保護繼電器進行研究，從而在保護繼電器的選擇中做出合理的抉擇。

3.1 熱繼電器

熱繼電器是電動機保護繼電器的早期產品，其主要是通過負載電流經過發熱元件導致雙金屬片受熱，膨脹系數大的下層金屬片在電流大于整定值后會導致雙金屬片向上彎曲，使二次控制電路觸點被斷開，以達到切斷負載電路，保護電動機的目的。在早期，熱繼電器在電動機的保護中發揮了重要的作用。但是，隨著技術的不斷發展，熱繼電器誤差大、可靠差、靈敏度低，以及穩定性差的缺陷開始凸顯出來，已經無法適應現代電動機的保護需要，其適用性受到了嚴格的限制。在石化生產中，如果是普通小容量交流電機，且在生產過程中不需要進行頻繁啟動，可以根據具體的情況選擇合適的熱繼電器。而在大多數情況下，最好不要將熱繼電器納入選擇的考慮范圍內。

3.2 電子式繼電器

電子式繼電器是繼熱繼電器后的一種重要保護繼電器，相較于熱繼電器，其具有更加突出的優勢。無源電子式繼電器不僅可以實現對稱性故障保護，還可以滿足電動機非對稱性故障保護的需求，并且其配合交流接觸器，還能都會三相電機進行可靠、快速的保護。無源電子式繼電器運用的是電流檢測技術，其具有動作可靠、價格低廉、使用便捷的優點，同時在使用的過程中無火花、無功耗，具有很長的使用壽命，還設計有豐富的指示燈，是替換熱繼電器重要選擇。在石化生產中，電動機保護，可以根據具體的情況選擇價格適中的電子式繼電器，提高保護的效果。

3.3 智能繼電器

智能繼電器是一種以微處理器技術為基礎研制而成的新型保護與控制裝置。電動機的控制與保護主要通過微處理器來完成。智能繼電器可以有效地避免電動機因輕載、過熱、三相不平衡、欠壓，以及斷相等引起的事故，使得電動機及相關的設備得到更加可靠的保護。而且，智能型繼電器還可以將測量、顯示、保護、通訊等多項功能集于一身，無論是現場參數的設定，還是各種相關的操作都更加高效、便捷。相較之下，智能繼電器在價格上更為昂貴，所以在和化工生產中，對于大型電動機及其他重要的電動機可以選擇智能繼電器進行更為可靠的保護。

4 保護器類型在電動機工作條件下的選擇方式

（1）對于工作條件要求不高、操作控制簡單，監護、管理比較隨意，停機對生產影響不大的單機獨立運行電動機，可選用普通型保護器，因普通型保護器結構簡單，在現場安裝接線、替換、操作簡單、方便，具有性價比高等特點。

（2）對于工作條件要求很高，安全性和連續性又很關鍵的，而自動化程度高，且需要專人控制、監護、管理，需組網監控的MCC系統中，應選用中高檔、功能較全的保護器。

（3）對于防爆電機，由于軸承磨損造成偏心，可能導致防爆間隙處摩擦出現高溫，產生爆炸危險，應選擇磨損狀態監測功能。對于大容量高壓潛水泵，由于檢查維護困難，也應選擇磨損狀態監測功能，避免發生掃膛事故造成重大經濟損失。

（4）應用于有防爆要求場所的保護器，要根據應用現場的具體要求，選用相應的防爆型保護器，避免安全事故發生。

5 結語

總之，電動機在化工生產中是提供動力來源的重要設備，其安全與否對于整個生產過程的影響極為重大。電動機保護繼電器的選擇及其整定正確與否,直接影響到安全運行。實踐表明,由于保護繼電器和定值沒有根據現場實際情況選擇和計算,造成電動機保護裝置誤動、拒動的情況時有發生。合適的繼電器能夠為電動機的安全運行提供必要的保障，有效的減少故障的產生及其帶來的危害。所以，應該加強保護繼電器的選型工作，通過合適的繼電器為電動機的運行提供安全保障。