VCS9642電動機綜合保護裝置講課教案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。VCS9642電動機綜合保護裝置-VCS9642數(shù)字式電動機綜合保護裝置一、概述VCS9642數(shù)字式電動機后備保護裝置，適用于10kV及以下電壓等級的各種系統(tǒng)接線(中性點不接地系統(tǒng)，小電流接地系統(tǒng))中高壓異步電動機綜合保護，作為大中型異步電動機(數(shù)百千瓦以上)內(nèi)部故障、過負荷等的保護?？稍陂_關(guān)柜就地安裝，也可組屏安裝于控制室。1.1裝置系列主要特點裝置采最新一代高性能32位浮點DSP，使產(chǎn)品的穩(wěn)定性和運算速度得到充分保證采集模塊采用16位的A/D轉(zhuǎn)換器，各項測量計算指標輕松達到要求配置大容量的存儲模塊，

2、可記錄10個錄波報告，記錄的事件數(shù)不少于1000條，具有掉電保持功能高精度的時鐘芯片，并配置有GPS硬件對時電路，便于全系統(tǒng)時鐘同步配備高速雙以太網(wǎng)絡(luò)通信接口精心的電氣設(shè)計，整機無可調(diào)節(jié)器件，實現(xiàn)了免調(diào)試概念設(shè)計高等級、高品質(zhì)保證的元器件選用完善的自診斷功能防潮、防塵、抗振動的機箱設(shè)計1.2主要功能配置如下：電流速斷保護過電流保護零序接地保護負序過電流保護過熱保護低電壓保護非電量保護二、技術(shù)參數(shù)2.1額定參數(shù)2.1.1額定直流電壓：220V或110V（訂貨注明）2.1.2額定交流數(shù)據(jù)：a)相電壓Vs=3#0.00%b)線路抽取電壓100V或Vc)交流電流5A或1A（訂貨注明）d)額定頻率50H

3、z2.1.3功率消耗：a)直流回路正常工作時：不大于15W動作時：不大于25Wb)交流電壓回路每相不大于0.5VAc)交流電流回路額定電流為5A時：每相不大于1VA額定電流為1A時：每相不大于0.5VA2.1.4狀態(tài)量電平：220V或110V（訂貨注明2.2主要技術(shù)性能2.2.1采樣回路精確工作范圍電壓：0.5V120V電流：0.08In20In2.2.2接點容量信號回路接點載流容量400VA信號回路接點斷弧容量60VA2.2.3跳合閘電流本裝置跳合閘電流采用自適應(yīng)模式，無需選擇。2.2.4各類元件定值精度電流元件：3%電壓元件：3%時間元件：0s-1s時，誤差不超過40ms；1s以上時，誤差

4、不超過2.5；2.2.5整組動作時間(包括繼電器固有時間)速動段的固有動作時間：1.2倍整定值時測量，不大于30ms2.2.6暫態(tài)超越不大于5%模擬量測量回路精度裝設(shè)專用測量子模件的測控裝置：電流、電壓：0.2級功率、電度：0.5級2.3絕緣性能2.3.1絕緣電阻裝置的帶電部分和非帶電部分及外殼之間以及電氣上無聯(lián)系的各電路之間用開路電壓500V的兆歐表測量其絕緣電阻值，正常試驗大氣條件下，各等級的各回路絕緣電阻不小于100M。2.3.2介質(zhì)強度在正常試驗大氣條件下，裝置能承受頻率為50Hz，電壓2000V歷時1分鐘的工頻耐壓試驗而無擊穿閃絡(luò)及元件損壞現(xiàn)象。試驗過程中，任一被試回路施加電壓時其余

5、回路等電位互聯(lián)接地。2.3.3沖擊電壓在正常試驗大氣條件下，裝置的電源輸入回路、交流輸入回路、輸出觸點回路對地，以及回路之間，能承受1.2/50s的標準雷電波的短時沖擊電壓試驗，開路試驗電壓5kV。2.3.4耐濕熱性能裝置能承受GB7261第21章規(guī)定的濕熱試驗。最高試驗溫度+40、最大濕度95，試驗時間為48小時，每一周期歷時24小時的交變濕熱試驗，在試驗結(jié)束前2小時內(nèi)根據(jù)2.3.1的要求，測量各導(dǎo)電電路對外露非帶電金屬部分及外殼之間、電氣上不聯(lián)系的各回路之間的絕緣電阻不小于1.5M，介質(zhì)耐壓強度不低于2.3.2規(guī)定的介質(zhì)強度試驗電壓幅值的75。2.4電磁兼容性能2.4.1靜電放電抗干擾度通

6、過GB/T17626.21998標準、靜電放電抗干擾4級試驗。2.4.2射頻電磁場輻射抗干擾度通過GB/T17626.31998標準、射頻電磁場輻射抗干擾度3級試驗。2.4.3電快速瞬變脈沖群抗擾度通過GB/T17626.41998標準、電快速瞬變脈沖群抗擾度4級試驗。2.4.4浪涌（沖擊）抗擾度通過GB/T17626.51999標準、浪涌（沖擊）抗擾度3級試驗。2.4.5射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾度通過GB/T17626.61998標準、射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾度3級試驗2.4.6工頻磁場抗擾度通過GB/T17626.81998標準、工頻磁場抗擾度5級試驗2.4.7脈沖磁場抗擾度通過GB/T17626

7、.91998標準、脈沖磁場抗擾度5級試驗。2.4.8阻尼振蕩磁場抗擾度通過GB/T17626.101998標準、阻尼振蕩磁場抗擾度5級試驗。2.4.9振蕩波抗擾度通過GB/T17626.121998標準、振蕩波抗擾度4級試驗。2.5機械性能2.5.1振動裝置能承受GB7261中16.3規(guī)定的嚴酷等級為I級的振動耐久能力試驗。2.5.2沖擊裝置能承受GB7261中17.5規(guī)定的嚴酷等級為I級的沖擊耐久能力試驗。2.5.3碰撞裝置能承受GB7261第18章規(guī)定的嚴酷等級為I級的沖擊耐久能力試驗。2.6環(huán)境條件2.6.3環(huán)境溫度：工作：-1055。貯存：25+85,在極限值下不施加激勵量,裝置不出現(xiàn)

8、不可逆的變化,溫度恢復(fù)后,裝置能正常工作。相對濕度：最濕月的月平均最大相對濕度為90%,同時該月的月平均最低溫度為25且表面無凝露。最高溫度為+40時,平均最大相對濕度不超過50%。大氣壓力：86106kPa（相對海拔高度2km以下）三、保護原理說明3.1啟動時間元件裝置測量電動機起動時間Tstart的方法：當電動機的最大相電流從零突變動10%Ie時開始計時，直到起動電流過峰值后下降到120%Ie時為止，之間的歷時稱為Tstart。（Ie為電動機額定電流。）電動機起動時間過長會造成轉(zhuǎn)子過熱，當裝置實際測量的起動時間超過整定的允許起動時間Tstart時，保護動作于跳閘。異步電動機起動電流特性3.

9、2過熱保護元件綜合考慮了電動機正序、負序電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，為電動機各種過負荷引起的過熱提供保護，也作為電動機短路、啟動時間過長、堵轉(zhuǎn)等的后備。用等效電流Ieq來模擬電動機的發(fā)熱效應(yīng)，即：Ieq=式中：Ieq等效電流I1正序電流I2負序電流K1正序電流發(fā)熱系數(shù)，在電動機啟動過程中K10.5，啟動完畢恢復(fù)K11K2負序電流發(fā)熱系數(shù)，K2=310,可取K26根據(jù)電動機的發(fā)熱模型，電動機的動作時間t和等效運行電流Ieq之間的特性曲線由下列公式給出：tln式中：Ip-過負荷前的負載電流，若過負荷前處于冷態(tài)，則Ip0I啟動電流，即保護不動作所要求的規(guī)定的電流極限值時間常數(shù)，反映電動機的過負荷能力這一判據(jù)

10、充分考慮了電動機定子的熱過程及其過負荷前的熱狀態(tài)。裝置用熱含量來表示電動機的熱過程，熱含量與定子電流的平方成正比，通過換算，將其量綱化成反映電動機過負荷能力的時間常數(shù)。當熱含量值達到時，裝置即跳閘。當熱含量達到Ka，發(fā)過熱告警信號，其中，Ka為告警系數(shù)，其取值范圍為：Ka1。熱報警可整定為熱積累跳閘的(6099.9)，裝置提供實時熱積累值顯示，告警燈光指示和信號接點輸出。根據(jù)電動機可連續(xù)啟動兩次的原則，每次啟動其熱積累不應(yīng)大于50%跳閘值，所以當熱積累值下降到50%以下時，裝置合閘閉鎖接點返回。過熱保護跳閘后，裝置的熱記憶功能啟動，輸出接點一直閉合，直到熱積累值下降到50以下，過熱合閘閉鎖接點

11、返回，這時電動機可以重新啟動。緊急情況，要求立即啟動時，可對裝置進行熱復(fù)歸操作。啟動電流I可按額定電流Ie的1.051.15倍整定。發(fā)熱時間常數(shù)應(yīng)由電機廠提供，如果廠家沒有提供，可按下述方法之一進行估算：=1*GB3如果廠家提供電動機的熱限曲線或一組過負荷能力的數(shù)據(jù)，則按下式計算：求出一組后取較小的值。如已知堵轉(zhuǎn)電流I和允許堵轉(zhuǎn)時間t，也可由下式估算：按下式計算：式中：e為電動機的額定溫升，K為啟動電流倍數(shù)，0為電動機啟動時的溫升，Tstart為電動機的啟動時間。其動作邏輯如下：3.3速斷保護元件速斷保護通過判斷電流的大小來實現(xiàn)的，其整定范圍為(312)Is。速斷保護在電動機起動完畢后自動下降

12、一半。這樣即可以有效地躲過電動機的巨大啟動電流，又可以保證電動機正常起動后提供防備嚴重的過負荷造成的堵轉(zhuǎn)保護。動作時間T1可整定，對于用斷路器控制的電動機整定時間一般較短，而用接觸器控制的電動機整定時間一般較長，可選擇整定為0.3秒。其動作邏輯如下：其中Ia、Ib、Ic為相電流，Isn為速斷電流定值3.4過流保護元件本裝置設(shè)定過流保護，當電流大于整定電流且達到整定時間后，過流保護出口。過流保護在電動機起動時自動退出，起動結(jié)束后自動投入。其中Ia、Ib、Ic為相電流，In為電流定值3.5零序過流保護元件電動機接地電流取決于供電系統(tǒng)接地方式。在不接地或高阻接地系統(tǒng)中，故障電流僅是幾安培，在中阻接地

13、系統(tǒng)中為數(shù)百安培，在直接接地系統(tǒng)中將是更大的數(shù)值。對于具有高的接地故障電流水平的系統(tǒng)，如果三相都裝有電流互感器，零序電流可由三相電流之和取得。在大多數(shù)情況下，為了檢測低的接地電流，常常需要零序電流互感器來取得零序電流。因此，微機式電動機保護設(shè)計為既可用兩相電流互感器加零序電流互感器的方式，也可用三相電流互感器的方式。其動作邏輯如下：其中I0為零序電流，I0zd為零序電流定值3.6負序過流元件負序電流保護主要針對各種非接地性不對稱故障，如：電動機發(fā)生某相斷相時，負序分量的大小因故障前的負荷率而不同，負荷率大于0.7時，健全相才能引起過電流，因此常規(guī)保護不能有效保護不對稱故障。在電動機正常運行時，

14、由于供電電源的不對稱，總存在一定的負序電流，該電流不會超過30%Is，負序保護的整定應(yīng)能躲過此負序電流，即按0.3Is整定。動作時間特性有兩種時限特性可選擇，選擇定時限和反時限，極端反時限動作方程為：其中：tp為時間系數(shù)，范圍是（0.051）Ip為負序電流整定值I為故障負序電流t為跳閘時間注意：整定值部分反時限時間為上面表達式中分子的乘積值，單位是秒，整定范圍是（0.480）。其動作邏輯如下：其中I2為負序電流，I2d為負序電流定值3.7低壓保護元件低壓保護對不能自啟動的電動機，或為了保證安全生產(chǎn)，對不允許自啟動的電動機，在電源電壓消失后，動作于斷路器跳閘，將電動機從電網(wǎng)中自動斷開。當測量電壓

15、U電壓低于定值時，且A、C相電流都為零時，低壓保護動作。其動作邏輯如下：3.8非電量保護接收到非電量信號后，跳閘與否由軟壓板決定。如軟壓板退出，則只作普通遙信用，否則將跳開相應(yīng)所有開關(guān)。四、整定值清單及說明序號定值名稱范圍單位備注1控制字0000FFFF無2速斷電流定值0.2100.0A3速斷時間0.020.00S4過流定值0.2100.0A5過流時間0.23000S6零序電流定值0.045.00A7零序電流時間0.020.00S8負序電流定值0.2100.0A9負序定時限時間0.120.00S10負序反時限時間0.480S采用極端反時限11低電壓定值2.0100.0V線電壓12低電壓動作時間

16、0.020.0S13過熱啟動電流0.220A14發(fā)熱時間常數(shù)63000S15負序電流熱效應(yīng)系數(shù)310一般可取為616過熱報警系數(shù)0.31.0一般可取為70%17散熱時間倍數(shù)15倍倍數(shù)一般可取為4.018非電量1延時0.0100.0S19非電量2延時0.0100.0S20非電量3延時0.0100.0S21電動機額定電流0.520.0A22電動機啟動時間160SS控制字定義：位置1時的含義置0時的含義15備用備用15備用備用13功率接入為線電壓功率接入為相電壓12功率采用兩表法功率采用三表法11開入6為遠方就地開入6為普通開入10CT額定電流為1ACT額定電流為5A9馬達起動判別退出馬達起動判別投

17、入8開入5為開關(guān)合位開入5為普通開入7相電流為三相式CT相電流為兩相式CT6開入12作外部復(fù)歸信號用開入12為普通開入5PT斷線判別退出PT斷線判別投入4控回斷線判別退出控回斷線判別投入3負序過流選反時限方式負序過流選定時限方式2零序保護投跳閘零序保護投告警1過熱閉鎖投入過熱閉鎖退出0過熱告警投入過熱告警退出壓板定義：序號壓板名稱壓板選項1電流速斷投入/退出2過流投入/退出3零序過流投入/退出4負序過流投入/退出5低電壓投入/退出6非電量1投入/退出7非電量2投入/退出8非電量3投入/退出VCS9642保護告警事件信息一覽表事件名稱通信代碼備注裝置上電01HRAM錯誤02HROM錯誤03HAD

18、錯誤04H定值無效05H開出異常06H網(wǎng)絡(luò)1異常07H網(wǎng)絡(luò)2異常08H保護啟動09H電流速斷0AH過流保護0BH零序過流0CH負序過流0DH過熱保護0EH低電壓0FH負序反時限11H過熱閉鎖12H非電量1動作13H非電量2動作14H非電量3動作15H過熱告警16HCT斷線17HPT斷線18H控制回路斷線19H跳閘失敗1AH合閘失敗1BH零流告警1CH遙控跳閘出口1DH遙控合閘出口1EH遙控備用出口11FH遙控備用出口220H未知事件21HVCS9642保護遙測量信息一覽表遙測量名稱通信代碼備注Ua01HUb02HUc03HIa04HIb05HIc06HP07HQ08HCOS09HF0AHVCS

19、9642保護遙信量信息一覽表遙信量名稱通信代碼備注非電量101H非電量202H非電量303H熱復(fù)歸04H開入505H遠方/就地06H開入707H開入808H開入909H開入100AH開入110BH開入120CHHWJ0DHTWJ0EHGPS0FH開出反饋10H五、背板端子圖/操作使用說明液晶顯示畫面1運行顯示畫面：裝置上電后，人機對話系統(tǒng)進入正常顯示畫面：裝置在正常顯示畫面中將輪流顯示當前運行定值區(qū)號、日期及時間信息、電流及電壓的有效值及相角等信息。2主菜單畫面在正常顯示畫面下按【確認】鍵進入主菜單，主菜單如下【主菜單】測量顯示采樣顯示開入顯示事件報告壓板投退定值整定通訊設(shè)置時間設(shè)定開出傳動偏

20、置調(diào)整增益調(diào)整版本信息進入主菜單后，可以用“”鍵、“”鍵、“”鍵或“”鍵選擇相應(yīng)的菜單項，按【確認】鍵進入相應(yīng)的子菜單或執(zhí)行相應(yīng)的操作，按【退出】鍵返回到前一畫面。2.1測量顯示進入本菜單后MMI每隔3秒定時刷新各測量值的大小?！緶y量顯示】Ua0.001VUb0.005VUc0.004VIa0.003AIb0.010AIc0.009AP0.000WQ0.000VarCOS0.000用“”鍵和“”鍵或者“”鍵和“”鍵翻行，可觀察各測量量的大小。2.2采樣顯示進入本菜單后MMI每隔3秒定時刷新模擬量通道的有效值和相角?！静蓸语@示】Ua0.008V0.000Ub0.003V-0.009Uc0.007

21、V-1.681Ia0.003A-13.6Ib0.010A-9.9Ic0.009A-16.3Uab0.005V-7.10Ubc0.002V2.13Uca0.008V-10.76用“”鍵和“”鍵或者“”鍵和“”鍵翻行，可觀察各模擬量通道的有效值和相角。2.3開入顯示進入本菜單后MMI每隔3秒定時刷新開入量狀態(tài)。開入顯示彈簧未儲能（分）刀閘1位置（分）刀閘2位置（分）刀閘3位置（分）閉鎖重合閘（分）開入6（分）開入7（分）開入8（分）開入9（分）用“”鍵和“”鍵或者“”鍵和“”鍵翻行查看。2.4事件報告如果系統(tǒng)中沒有事故報告，MMI將會顯示消息框，提示沒有事故報告。報告顯示沒有事件報告!如果系統(tǒng)中有

22、事故報告，將會顯示事故報告瀏覽窗口，用“”鍵和“”鍵查看上一份或下一份報告，“”鍵和“”鍵查看當前報告的前一記錄或下一記錄事件報告編號：001名稱：過流段類型：動作時間：2011.11.1810:36:12.375參數(shù)：無參數(shù)2.5壓板投退進入本菜單后，用“”鍵和“”鍵或者“”鍵和“”鍵翻行查看要查看的壓板狀態(tài)。用“”鍵和“”鍵選擇壓板的投入與退出狀態(tài)，按【確認】鍵執(zhí)行壓板狀態(tài)修改操作。壓板投退電流段退出電流段退出電流段退出零序段退出零序段退出零序段退出電流加速段退出零序加速段退出電流反時限退出2.6定值整定在設(shè)置內(nèi)容菜單下選擇定值整定，按【確認】鍵進入定值整定窗口：定值修改控制字10000控

23、制字20000電流段定值100.0A電流段定值100.0A電流段定值100.0A電流段時間5.000S電流段時間20.00S電流段時間20.00S零序段定值20.00A進入定值整定窗口后，可以用“”鍵、“”鍵、“”鍵或“”鍵選擇修改位置，用“”鍵和“”鍵進行數(shù)值修改。壓板控制字和控制字中有效位的內(nèi)容，可撳“”鍵,并保持3秒左右，顯示出控制字有效位內(nèi)容的選擇子菜單。在此子菜單中，可以方便的對控制字有效位進行投退?？刂谱?.電流段不帶方向電流段不帶方向電流段不帶方向電流段無壓閉鎖電流段無壓閉鎖電流段無壓閉鎖電流加速無壓閉鎖零序段不帶方向零序段不帶方向控制字2.非同期方式檢同期選UA功率采用三表發(fā)功率接入為相電壓開入6為普通開入開入12為普通開入修改完畢后，按【確認】鍵確認操作。若要放棄修改，按【退出】鍵，系統(tǒng)將放棄本次修改操作并返回定值修改主菜單。確認全部修改完畢后，按【確認】鍵進行固化操作。若要放棄修改，按【退出】鍵，系統(tǒng)將放棄本次修改操作并返回上一級菜單。按【確認】鍵進行固化操作，系統(tǒng)提示輸入固化密碼，輸入正確密碼后，一會兒提示定值固化成功。2.7通訊設(shè)置在設(shè)置內(nèi)容菜單下選擇通訊設(shè)置，按【確認】鍵進入通訊設(shè)置窗口：通訊設(shè)置網(wǎng)絡(luò)1設(shè)置172.020.020.020網(wǎng)絡(luò)2設(shè)置172.020.020.021IP地址為4個由“.”號分隔的字節(jié)組成，每個字節(jié)表示為一個0-255