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(dòng)機(jī)熱保護(hù)裝置的應(yīng)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(dòng)機(jī)繞組的溫度來保護(hù)過載引起的過熱時(shí)熱保護(hù)裝置需直接埋入電動(dòng)機(jī)繞組里，價(jià)格較貴、維修困難等原因，從經(jīng)濟(jì)性比較而言，電流檢測加熱型繼電器是一種經(jīng)濟(jì)可靠的熱保護(hù)形式；電流檢測保護(hù)裝置既經(jīng)濟(jì)又安全，性能佳。該裝置可與過載保護(hù)裝置、短路保護(hù)裝置等進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，能夠有效地進(jìn)行三相異步電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)，值得推廣應(yīng)用。

三相異步電動(dòng)機(jī)；熱保護(hù)裝置；電流檢測裝置；加熱繼電器

1　引言

三相異步電動(dòng)機(jī)作為電力拖動(dòng)設(shè)備，在各種生產(chǎn)機(jī)械上普遍使用。機(jī)械設(shè)備的可靠運(yùn)行對電機(jī)的保護(hù)與控制的要求更高。傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)是直接檢測電動(dòng)機(jī)繞組溫度，采用雙金屬片溫度繼電器、檢測線圈、熱保護(hù)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(dòng)機(jī)繞組，因維修困難且不經(jīng)濟(jì)等原因，使用很少。為此，本文重點(diǎn)論述一種基于電流檢測的三相異步電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)裝置。

2　保護(hù)與控制

異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)和控制有很大的關(guān)系，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電流是額定電流的3～6倍。此時(shí)，接觸器或斷路器觸頭應(yīng)能承受該電流的考驗(yàn)，否則會(huì)引起觸頭發(fā)熱，導(dǎo)致?lián)p壞電氣設(shè)備；外殼式的斷路器，很難達(dá)到此要求。因此，由起動(dòng)器中的接觸器來承載起動(dòng)電流不是明智的選擇，需要由配套的保護(hù)裝置來完成。

此外，對電動(dòng)機(jī)的控制若采用軟起動(dòng)的控制系統(tǒng)。正常運(yùn)行時(shí)，可以采用真空斷路器來承載主回路的負(fù)荷。這種情況下，需要進(jìn)行接地，電機(jī)的接地螺栓一般在接線盒內(nèi)，將接地線與電動(dòng)機(jī)線同時(shí)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(nèi)。高壓或大中型電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)，金屬構(gòu)架的接地直接與接地干線連接或焊接。室內(nèi)接地干線的敷設(shè)，大中型工業(yè)廠房、變配電室或設(shè)備較多的房間內(nèi)，常將接地線沿墻明設(shè)，有需要接地的設(shè)備便直接與地線連接，而干線可在適當(dāng)?shù)奈恢煤偷貥O相連，有的地極便敷設(shè)于室內(nèi)。

接地點(diǎn)的連接必須焊接或螺栓連接，焊縫（點(diǎn)）要求牢固、飽滿，螺栓連接接觸面要接觸良好，任何時(shí)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(hù)

（1）瑞典TXL型MOA泄漏電流分析儀，常配有雷電計(jì)數(shù)器（環(huán)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(jīng)函數(shù)變換為阻性電流的信號(hào)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(tǒng)諧波含量影響，無法反應(yīng)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(bǔ)償?shù)簦槐Ａ糇栊噪娏鞣至俊?/p>

國內(nèi)眾多廠家生產(chǎn)的測量儀，其原理大致與LCD-4型相似。這種測量方式可在現(xiàn)場帶電測量，測量較簡便?，F(xiàn)場測量應(yīng)注意的問題是：①注意正確選取參考電壓的相位；②現(xiàn)場試驗(yàn)測量回路應(yīng)一點(diǎn)可靠接地，接地點(diǎn)的不穩(wěn)定也將影響測量結(jié)果；③220 kV及以上電壓等級避雷器在現(xiàn)場帶電測量時(shí)應(yīng)注意其相間干擾（目前國內(nèi)有些測量設(shè)備也附帶有移相消除相間干擾的功能）。

試驗(yàn)研究表明：當(dāng)金屬氧化物避雷器閥片受潮或老化時(shí)，阻性電流幅值增加很快，因此監(jiān)測阻性電流可以有效地監(jiān)測避雷器絕緣狀況。相關(guān)規(guī)程規(guī)定：當(dāng)泄漏電流有功分量增加到2倍初始值時(shí)，應(yīng)停電進(jìn)行檢查。

4　保護(hù)裝置與異步電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)配合

為了確保異步電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行并對其進(jìn)行有效的保護(hù)，必須考慮異步電動(dòng)機(jī)與保護(hù)裝置之間的協(xié)調(diào)配合。特別是大容量電網(wǎng)中使用小容量異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，保護(hù)的協(xié)調(diào)配合更為突出。

4.1過載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)配合

（1）過載保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間略長一點(diǎn)，如表1所示。

表1　過載保護(hù)特性表

由表1可見，電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)裝置的特性只有躲開電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的特性，才能確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)；但其動(dòng)作時(shí)間又不能太長，其特性只能在電動(dòng)機(jī)熱特性之下才能起到過載保護(hù)作用。

（2）過載保護(hù)裝置瞬時(shí)動(dòng)作電流應(yīng)比電動(dòng)機(jī)起動(dòng)沖擊電流略大一點(diǎn)。有的保護(hù)裝置帶過載瞬時(shí)動(dòng)作功能，則其動(dòng)作電流應(yīng)比起動(dòng)電流的峰值大一些，才能使電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)。

（3）過載保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比導(dǎo)線熱特性小一點(diǎn)，才能起到供電線路后備保護(hù)的功能。

4.2過載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)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(dòng)套管時(shí)不應(yīng)活動(dòng)。

（2）檢查互感器的油位指示器，應(yīng)無堵塞和滲油現(xiàn)象，油位應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)高度，油面太高會(huì)使互感器內(nèi)部產(chǎn)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(xiàn)象，用手轉(zhuǎn)動(dòng)油箱上的閥門應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。

（4）安裝在混凝土上的互感器，其基礎(chǔ)應(yīng)達(dá)到一定強(qiáng)度。對于裝在成套開關(guān)柜內(nèi)的互感器，只需檢查其接線是否正確、可靠。

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

（6）一、二次側(cè)一般都應(yīng)裝設(shè)熔斷器作短路保護(hù)。

（7）互感器外殼及二次側(cè)的一端應(yīng)接地。

（8）電壓互感器二次不得短路。

（9）連接時(shí)應(yīng)注意一、二次接線端子上的極性符號(hào)。

5　結(jié)束語

異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)是電氣裝置和機(jī)械設(shè)備可靠、正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵之一。因熱保護(hù)裝置直接埋入電動(dòng)機(jī)繞組里，價(jià)格較貴、維修困難等原因，從經(jīng)濟(jì)性比較而言，電流檢測加熱型繼電器是一種經(jīng)濟(jì)可靠的熱保護(hù)形式；電流檢測保護(hù)裝置，既經(jīng)濟(jì)又安全，性能佳。該裝置可與過載保護(hù)裝置、短路保護(hù)裝置等進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，能夠有效地進(jìn)行三相異步電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)，應(yīng)該可以推廣應(yīng)用。

［1］劉錦波，張承慧.電機(jī)與拖動(dòng)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005.

［2］朱仁初，萬伯任.電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［3］徐甫榮.交流異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)［M］.西安：國家電力公司熱工研究院，2012.

［4］王益全.電動(dòng)機(jī)原理與實(shí)用技術(shù)［M］.北京：科學(xué)技術(shù)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(shù)。