赵丹
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：在工业实践中，电机会由于电性原因发生负荷、缺相、层间短路及线间短路，线圈的接地漏电，瞬间过电压等问题，使电机造成损坏，并且还会因为机械原因，如堵转、电机转动体遇到固体时，因轴承磨损或润滑油缺乏出现热传导现象，损坏电机。所以要做好对电机的保护措施，为其正常运转提供保障，避免频繁出现事故，将损失减小到低。文章主要以北京京能未来燃气脱硝系统2拌稀释排烟风机在运行过程中频繁停车事故为例，分析了2挣稀释排烟风机频繁停车的原因，并经过对控制回路相关改进，消除了相关故障。
关键词：马达保护器；频繁停车；控制回路改进
0 引言
马达保护器作为现代工业380V配电系统中很一个重要的保护装置，凭借其性能稳定、全面的保护、监视功能以及低廉的价格优势在低压配电系统大量应用。在生产自动化程度不断提高的过程中，电机需要更加频繁地进行启动、制动、正反转和变负荷，这对马达保护器的要求也越来越高。此外，工作环境比较恶劣，通常为腐蚀、多尘、高温、潮湿等场合，这 样马达保护器 也容易频繁出现跳闸故障。因此，需要我们深入分析导致马达保护器频繁出现跳闸的原因，有针对性地采取改进和处理措施 ，解决马达保护器频繁跳闸的问题，保障机电设备的正常工作。
1设备故障情况概述
北京京能未来燃气热电有限公司脱销系统2#稀释排烟风机启动后运行正常，马达保护 器显示电流与实际电流一致，指示状态与实际状态相符合，但在运行过程中不定时频繁停车，装置记录DI停车，但检查DCS系统记录，远方未发出停止信号；检查装置外回路中间继电器动作情况正常，接线无松动现象：检查电机绝缘、温度无异常，控制柜内温度无异常，重新启动系统继续正常运行，运行过程中重复停车。由于2#稀释排烟风机频繁停车，造成公司NOX排放值间断性超出公司内部控制值(15mg) ，给工厂环保工作造成巨大压力，同时也给公司经济利益造成一定损失。
2#稀释排烟风机控制回路原始状态：2#稀释排烟风机采用马达保护器控制、保护，远方、就地切换控制，启动信号控制中间继电器，继电器节点用于控制马达保护器DI输入；马达保护器接收到启动电平信号后马达保护器D0节点动作发出合闸命令作用于主回路接触器 ；风机运行过程中，马达保护器状态显示正确，与实际状态相一致；但在2#稀释排烟风机运行过程中，装置不定时停车，装置记录DI停车，但检 查控制回路并未发出停车命令。
2 稀释排烟风机频繁停车原因分析
经过现场多次试验，对试验结果分析，分析频繁停车可能原因有如下几点。
(1)马达保护器个体对电平信号扫描精度不够，造成马达保护器DI接收到的电平信号存在短暂丢失现象，导致马达电保护器误认为启动信号消失，同时DO所发出的合闸命令也随之消失，造成风机停车。
(2) 误动作。导致出现误动作的原因有很多，既有线路上的问题，保护器本身也存在一定问题 。在认真检查马达保护器后，导致出现误动作的原因有以下几点：①连线出现错
误，不能让三相处于平衡状态，保护器容易出现误动作。部分保护器后方零线接地，也有一些连接到其他零线上，并且保护器后方相线也 连接到其他支路同相相线上，负荷跨接在保护器电源侧和负载侧，再将负载接通后，保护器会因此出现误动作。②绝缘恶化。保护器后方一相对地绝缘有损坏，降低了对地绝缘的不对称性，因此有不平衡的泄露电流产生，导致保护器出现误动作。⑨合闸无法同步进行，此时先合闸的一相产生了较大的泄露电流，造成保护器出现误动作。④保护器质量 问题。因为零件质量不高，并且也没有较好地进行装配 ，这样降低了马达保护器 的稳定性和可靠性，从而产生误动作。
-
拒动作。虽然拒动作比误动作少见，但是由于其造成的危险性很大，所以要尽量避免 。本次故障出现的拒动作主要原因分析如下：①接线错误 ，在保护器内部接入了用电设备外壳上的保护线，即PE线，这样设备会发生漏电，从而引起拒动作。②没有选择适宜的动作电流。选择了较大的保护器动作 电流，造成保护器发生拒动作。⑨零件设备质量偏低，存在着很多质量问题，比如互感器二次回路断路等，造成保护器出现拒动作。④ 线路绝缘阻抗下降，线路过长。因为一部分电ji电流沿着保护器后方绝缘阻抗流过保护器并返回电源 ，此过程没有通过 电网工作接地和保护器前方绝缘阻抗，造成保护器出现拒动作 。
3 采取的措施
在马达保护器运转过程中，必须确保其外壳、各部件、连接端子的清洁，并且不能出现损坏。此外，要牢固地进行连接 ，端子处不能有变色 的问题 ，马达保护器的开关能够灵活操作 。再将马达保护器安装完成后，要进行试验，检查其工作特性是否达标，只有检验合格后方可投入到实际使用中。当然在使用中还应该定期对其可靠性进行检验 ，为有效防止试验 电阻被烧坏，试验的次数要合理控制好。
马达保护器在投入使用后，外壳胶木件的温度 必须在65％以下，外壳金属件的温度要在55％以下。保 护器一次电路各部绝缘电阻要在 1．5M Q 以上 。马达保护器出现掉闸问题后，需要立即查找原因，争取及时排除所有故障，之后再合闸送电。
结合分析的停车原因，制定了相应的改进措施并咨询马达保护器厂家意见后对整体回路进行了如下改进 ：将装置启动信号由原来中问继电器控制的电平信号改成直接由DCS系统或就地按钮发出的脉冲信号，同时增加停车DI输入，同样采用脉冲输入；启动、停止信号采用常开脉冲。由马达保护器本身保持接 触器动作，风机运行；当远方DCS发出启动信号时，装置接收脉冲信号，装置DO发出合闸命令作用于主回路接触器，风机启动；当远方DCS发出停止信号时，装置D0输出消失 ，主回路接触器跳开，风机停机。改进后2#稀释排烟风机运行稳定，连续运行未出现自动停机现象。
4 马达保护器控制回路改进的意义
(1) 改动前装置频繁发出停车命令，造成2#稀释排烟风机停用，导致NOX等排放物超过公司控制值 (15mg／m3)，虽然远远低于北京市对NOX的排放控制值 (30mg／m3)，但是N0X排放增多对环境污染造成的影响加大 ；同时N0X排放物增多，按照目前环保相关法规规定，按照污染物排放多少缴纳排污费用，因此，风机停用造成N0x排放量增加将需缴纳大量排污费。经过改进控制回路接线方式，保证2#稀释排烟风机稳定运行，N0X排放一直保持在公司控制值以下，节省了大量排污费，实现了经济效益的提升。
(2) 控制回路改进前，由于2#稀释排烟风机频繁跳闸，给整体脱销系统运行造成一定影响，给机组安全稳定运行带来一定的隐患。在马达保护器频繁出现跳闸问题后，如果不及时进行处理，会造成巨的经济效益损失 ，影响正常工作的开展。因此，需要更换相关设备，保证机组、系统的正常运行；本次控制 回路改进，节省了更换相关设备的购置费用，并且有 效解决了马达保护器频繁跳闸的问题 ，保障了电机设备的正常运行。
(3) 装设具有延时重合闸功能的保护器。将带延时漏电保护的断路器装设在电源干线上 ，通常在短路保护、过载保护的断路器下端进行安装，增装一变比为1：1的零序电流互感器和脱扣器。如果保护回路中发生接地故障，互感器将剩余电流检测出来，并在脱扣器作用下，造成断路器出现跳闸。在《低 压配电设计 规范》中，此级漏电保护动作电流要在500mA以下，才能确保安全，这是因为低于500mA电弧不会导致起火。但如果线路正常泄露电流过大。也可以选择超过500mA的动作电流 ，防止由于跳闸而引起停电故障。这一级保护通常不选择一般漏电保护器，也不使用漏电继电器与接触器组合的漏电保护，原因是电源干线上金属性接地故障电流很大，而一般漏电保护器的接触器和断流能力在300A以下，无法将过大的电流完全切断。当前，我国有很多厂家能够生产这种带延时漏电保护功能的塑壳式断路器，其额定电流为100—400A，漏电保护动作电流为30mA-2A，延时动作时间为0．2-0．8s，短路电流开断能力为3—6．5kA，通过装设这种保护器，能够有效解决频繁跳闸的问题 。
(4) 马达保护器安装使用注意事项。要注重布局的合理性，严格按照控制单元与执行单元，馈电单元与测量单元、强电元件与弱电原件分开布置组装的原则进行。在将多个马达保护器安装在 同一个低压配 电盘柜、箱内时，要集中布置马达保护器，安装时保证朝着同一个方向，并串联连接好马达保护器问的通讯线，应在盘柜和箱体容易引出部位的接线端子处留出网络连接 线端子。与马达保护器相匹配的电流互感器与普通电力互感器不同，是通过特殊制作而成的，必须在控制器配套的电流互感器模块连接控制器本体提供的电流输入端子(IA，IB，IC，IN)。在安装马达保护器配套的电流互感器时，主回路A，B，C三相要和互感器A，B，C三相分别进行对应，穿线过程中互感器进出线放线要保持一致的方向和顺序，按照ABC，BCA，CAB正序方向接入，这样马达保护器才能正常工作。要正确设置电流互感器CT变比数，不然网络监控系统会 由于设备运行电流不正常报警停机或显示异常。只有正确安装好马达保护器，才能避免其频繁出现跳闸问题。
5 安科瑞智能电动机保护器介绍
5.1产品介绍
智能电动机保护器(以下简称保护器)，采用单片机技术，具有抗干扰能力强、工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器能对电动机运行过程中出现的过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转、阻塞、外部故障等多种情况进行保护，并设有SOE故障事件记录功能，方便现场维护人员查找故障原因。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、以及民用建筑等领域。本保护器具有RS485远程通讯接口，DC4-20mA模拟量输出，方便与PLC、PC等控制机组成网络系统。实现电动机运行的远程监控。
5.2技术参数
5.2.1数字式电动机保护器
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技术参数
|
技术指标
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|
ARD2(L)
|
ARD2F
|
ARD3
|
|
辅助电源
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电压
|
AC85V~265V/DC100V~350V
|
|
功耗
|
≤7VA
|
≤15VA
|
|
额定工作电压
|
AC380V/AC660V，50Hz/60Hz
|
|
额定工作电流
|
1A（0.1～9999）
|
|
5A（0.1～9999）
|
|
1.6A（0.4A～1.6A）
|
|
6.3A（1.6A～6.3A）
|
|
25A（6.3A～25A）
|
|
100A（25A～100A）
|
|
250A（63A～250A）
|
|
800A（250A～800A）
|
|
继电器输出触点容量
|
AC250V/ 3A；DC30V/ 3A
|
AC250V/ 6A
|
|
开关量输入
|
2路
|
9路
|
|
环境
|
工作温度：-10ºC～55ºC
|
|
贮存温度：-20ºC～65ºC
|
|
相对湿度：5﹪～95﹪不结露
|
|
海拔高度：≤ 2000m
|
|
污染等级
|
2
|
|
防护等级
|
IP20
|
主体IP20,显示单元IP45
|
|
安装类别
|
III级
|
5.2.2模块式电动机保护器
|
技术参数
|
技术指标
|
|
ARD3T辅助电源
|
AC/DC 110 / 220V或AC 380V，功耗≤15VA
|
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电机额定工作电压
|
AC 380V / 660V，50Hz / 60Hz
|
|
电动机额定工作电流
|
1.6（0.40A-2.00A）
|
使用测量模块测量
|
|
6.3（1.6A-6.3A）
|
|
25（6.3A-25A）
|
|
100（25A-100A）
|
|
250（63A-250A）
|
采用外置电流互感器 + 测量模块
|
|
800（250A-800A）
|
|
漏电
|
50mA-1A
|
采用测量模块 + 漏电流互感器
|
|
3A-30A
|
|
继电器输出触点容量
|
阻性负载
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AC250V、6A；DC24V、6A
|
|
感性负载
|
AC250V、2A；DC24V、2A
|
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主体开关量输入、输出
|
4DI、4DO，DI可以为干节点或湿节点
|
|
开关量模块
|
4DI、3DO，DI可以为干节点或湿节点
|
|
温度模块
|
外接传感器类型：PT100、PT1000、Cu50、PTC、NTC
传感器路数：3路
传感器对应测量范围：
PT100/PT1000：-50°C～+500°C
Cu50：-50°C～+150°C
PTC/NTC：100Ω～30kΩ
|
|
模拟量模块
|
可实现：2路4～20mA输入测量，2路4～20mA变送输出4～20mA输入测量精度±0.5% 4～20mA输出带载能力为≤500Ω
|
|
主体通讯
|
RS485：Modbus-RTU
|
|
通讯模块
|
RS485：双Modbus-RTU、Profibus
|
|
环境
|
工作温度
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-10ºC～55ºC
|
|
贮存温度
|
-25ºC～65ºC
|
|
相对湿度
|
≤95﹪不结露，无腐蚀性气体
|
|
海拔
|
≤2000m
|
|
污染等级
|
3级
|
|
防护等级
|
主体IP20，分体显示模块IP45（安装在柜体上）
|
|
安装类别
|
III级
|
5.3 产品选型
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型号
功能
|
ARD2
|
ARD2L
|
ARD2F
|
ARD3
|
ARD3T
|
|
应用场合
|
低压0.4kv-1.14kv电动机保护
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|
保护功能
|
起动超时
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√
|
√
|
√
|
√
|
√
|
|
过载
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√
|
√
|
√
|
√
|
√
|
|
欠载
|
√
|
√
|
√
|
√
|
√
|
|
短路
|
√
|
√
|
√
|
√
|
√
|
|
阻塞
|
√
|
√
|
√
|
√
|
√
|
|
堵转
|
√
|
√
|
√
|
√
|
√
|
|
不平衡
|
√
|
√
|
√
|
√
|
√
|
|
反馈超时
|
|
|
|
|
√
|
|
外部故障
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■
|
■
|
■
|
√
|
√
|
|
模块结构故障
|
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|
√
|
|
内部故障
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|
√
|
|
过压
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|
|
■
|
■
|
■
|
|
欠压
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|
|
■
|
■
|
■
|
|
断相
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√
|
√
|
√
|
√
|
√
|
|
相序
|
|
|
■
|
■
|
■
|
|
过功率
|
|
|
■
|
■
|
|
|
欠功率
|
|
|
■
|
■
|
■
|
|
tE时间
|
|
|
■
|
■
|
■
|
|
主体温度保护
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|
|
■
|
■
|
√
|
|
主体温度传感器故障
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|
|
|
|
√
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|
模块温度保护
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|
|
|
|
■
|
|
模块温度传感器故障
|
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|
|
|
■
|
|
报警
|
■
|
■
|
■
|
√
|
√
|
|
失压重起（抗晃电）
|
|
|
■
|
■
|
■
|
|
4-20mA输入保护
|
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|
|
|
■
|
|
剩余电流
（选一种）
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接地
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√
|
√
|
√
|
√
|
√
|
|
漏电
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■
|
■
|
■
|
■
|
■
|
|
通讯功能
|
Modbus_RTU
|
■
|
■
|
■
|
■
|
√
|
|
双Modbus_RTU
|
|
|
■
|
|
■
|
|
开关量
输入
|
2路
|
■
|
■
|
|
|
|
|
6路
|
|
|
|
|
|
|
8路
|
|
|
|
|
4路标配4路选配
|
|
9路
|
|
|
■
|
√
|
|
|
继电器
输出
|
4路
|
2路标配
2路选配
|
|
|
|
|
5路
|
|
|
2路标配
3路选配
|
√
|
|
|
6路
|
|
|
|
|
|
|
7路
|
|
|
|
|
4路标配3路选配
|
|
液位信号输入
|
浮球式液位传感器输入
|
|
|
|
|
|
|
干簧式液位传感器输入
|
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|
|
|
|
液位变送输入
|
|
|
|
|
|
|
起动控制
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|
|
■
|
√
|
√
|
|
4-20mA模拟量输出
|
■
|
■
|
■
|
■
|
■
|
|
事件记录
|
8条事件记录
|
■
|
■
|
|
|
√
|
|
20条事件记录
|
|
|
■
|
■
|
|
|
运行信息记录
|
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|
√
|
√
|
√
|
|
逻辑功能
|
定时器
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|
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√
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|
计数器
|
|
|
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|
√
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|
真值表
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|
|
√
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|
参数测量
|
三相电流
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√
|
√
|
√
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√
|
√
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|
漏电流
|
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■
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■
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■
|
|
三相电压
|
|
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■
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■
|
■
|
|
功率、功率因数
|
|
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■
|
■
|
■
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|
频率
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√
|
√
|
√
|
√
|
√
|
|
电能
|
|
|
|
■
|
■
|
|
PTC/NTC
|
|
|
■
|
■
|
√
|
|
4-20mA输入
|
|
|
|
|
■
|
|
测温模块
|
|
|
|
|
■
|
|
液位高度
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|
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|
|
界面显示
|
LED数码管显示
|
√
|
|
|
|
|
|
LCD液晶显示
|
|
√
|
■
|
■
|
■
|
说明：“√”表示具备，“■”表示可选。
6结语
总之 ，在电机运行过程中，跳闸是一个较为普遍的问题，主要是 因为保护 器处 于潮湿的地 方，降低了其绝缘程度，并且在电器如控制开关、插座等长时间使用过程中，也会导致其绝缘降低 ，造成相线接地。如果不能及时进行抢修，将导致长时间无法正常供电，电机设备也不能正常运转，从而影响生产效益。本文对北京京能未来燃气热电有限公司在对脱销系统2#稀释排烟风机马达保护器控制回路改进后，运行至今未出现跳闸停车现象，证 明对脱销系统2#稀释排烟风机马达保护器控制回路的改进是有效的。
参考文献
[1]朱瑛塘，王丽．浅谈智能马达保护器的选用及安装使用[J]．电气传动自动化，2011 (6) ：98—100．
[2]刘 维，王 楠.马达保护器频繁跳闸原因分析及处理措施[J]
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
作者简介：赵丹，女，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电
