WDZ-5237变频电动机保护测控装置V1.01

3 I 2 I a I b e j120 I c e j 240







二电流互感器方式，负序电流的计算公式为：
j 3 I 2 I a e j 60 I c
保护动作逻辑框图
I2>I21dz
负序一段方向判据（投入） 负序一段（投跳） &
接地一段（投信）
t01dz
Warn
带相电流制动逻辑，适用于零序电流自产场合：
Imax≤1.05Ie
&
I0>I01dz
≥1
接地一段（投跳）
Trip Signal 接地 保护 一段
t01dz
& 接地一段（投信）
Imax>1.05Ie
&
I0≥[1+（Imax/Ie-1.05）/4]I01dz
t01dz
Warn
WDZ-5237 变频电动机保护测控装置（V1.01）
WDZ-5237 变频电动机保护测控装置 1 装置功能
WDZ-5237 变频电动机保护测控装置主要用于 10KV 及以下三相异步电动机配置变频器 情况下的保护配置。
2
2.1
保护功能及原理
一次系统接线
6kV/10kV母线
CT
Ia1 Ib1 Ic1
K1 变 频 器
超常反时限保护动作判据
I 2 I 22dz 80 t 22dz t 2 I2 I 1 22dz 负序反向投入 I 2 1.2 I1
2.3.7 接地保护一段
零序电流通过专用零序电流互感器得到， 利用二段零序过流保护来达到接地保护的目的。 装置外接零序电流测量范围为 10mA～6A。 如果无外部专用零序电流互感器，装置可以软件自产零序，3 I 0 I a I b I c 。装置设 有 CT 断线瞬时闭锁自产零序，以防止 CT 断线引起的自产零序误动作。为防止三相电流互 感器特性不一致产生的不平衡电流引起接地保护误动作，采用了最大相电流 Imax 作制动量。 保护动作曲线如下图所示。
CT断线

保护动作判据 零序过流：
I 0 I 01dz t0 t01dz
相电流制动：
I 0 I 01dz I 0 1 I max I e 1.05 4I 01dz t t 0 01dz
式中，Imgl3：电机模式过流三段保护动作电流整定值（A） tmgl3：电机模式过流三段保护动作时间整定值（s） 2.3.5 负序一段保护
电动机三相电流有较大不对称时， 会产生较大的负序电流， 从而使电动机的转子发热加 大，危及电动机的正常运行。 装置提供负序电流保护，可以对电动机反相运行、断相运行、匝间短路、电压不对称等 异常情况进行保护。

保护动作判据
I max I mgl2 t tmgl2 故障方向为正向
式中，Imax：A、B、C 相电流（Ia，Ib，Ic）最大值（A） Ia：A 相电流值（A） Ib：B 相电流值（A） Ic：C 相电流值（A） Imgl2：电机模式过流二段保护动作电流整定值（A） tmgl2：电机模式过流二段保护动作时间整定值（s） 2.3.4 过流三段保护
K2
电动机
PT
K3 变频器及旁路
以一变频器驱动一电动机为例，一次系统接线如上图所示：K1、K2 开关保证变频器检 修时，和主回路无接触点；K3 为旁路开关，不使用变频器时闭合。当电动机工频运行时， 旁路开关 K3 闭合， K1、 K2 断开； 当电动机变频运行时， 旁路开关 K3 断开， K1、 K2 闭合。 2.2 保护实现方案 当旁路开关 K3 打开，电动机以变频模式运行时，装置保护的实际是变频器的隔离变压 器；当 K3 闭合时，电动机工频运行，此时装置直接保护电动机本身。因此可通过 K3 开关 位置切换装置的保护模式。 当 K3 闭合时，装置为电动机保护模式，当 K3 打开时，为变频器保护模式，两种模式 均有独立的保护逻辑和保护定值。 WDZ-5237 装置可通过 K3 开关的合位接点或跳位接点实现两种保护模式的自动切换： 1) 当 K3 开关提供的 “合位” 接点时， 该接点通过硬接线引入装置的 “电机模式切换” 开入，该开入为 1 时，在电机保护模式下；开入为 0 时，在变频保护模式下。 2) 当 K3 开关提供的 “跳位” 接点时， 该接点通过硬接线引入装置的 “变频模式切换” 开入，该开入为 1 时，在变频保护模式下；开入为 0 时，在电机保护模式下。
I 2 I 22dz 0.14 t 22dz t 0.02 I2 I 1 22dz 负序反向投入 I 2 1.2 I1
非常反时限保护动作判据
I I 22dz 2 13.5 t 22dz t I 2 1 I 22dz 负序反向投入 I 2 1.2 I1
在电机保护模式下，电动机按照运行状态，有停机态、起动态、运行态之分。 如果 Imax≤Iwl (无流定值)，电动机处于停机态； 电动机原本处于停机态，检测到 Imax>Iwl：如果 Imax>1.125 Ie，认为电动机进入起动态； 如果 Imax≤1.125 Ie，则认为电动机起动结束，直接进入运行态。 如果电动机处于起动态， 检测 Imax， 如果 Iwl <Imax≤1.125Ie， 则电动机进入运行态； Imax<Iwl， 则电动机进入停机态。 其中 Imax 为电动机机端电流最大值。 无流定值 Iwl 定值中可整定，电动机模式下建议整定为 0.125Ie。
负序二段保护可以作为灵敏的不平衡电流保护使用， 可以选择告警或跳闸。 负序二段提 供定时限、正常反时限、非常反时限、超常反时限供选择。反时限曲线符合 IEC 60255-3 标 准。 保护动作逻辑框图
I2>I22dz
负序二段方向判据（投入） 负序二段（投跳）
Trip Signal 负序 二段 保护
1
WDZ-5237 变频电动机保护测控装置（V1.01）
3)
“电机模式切换”和“变频模式切换”均为装置内部开入，装置默认提供的是“电 机模式切换”开入，也就是默认情况下，请接入 K3 开关的“合位”接点。如果外 部提供的是 K3 开关的“跳位”接点，可在装置设定值中为“变频模式切换” 。
当变频电动机需要配置差动保护时， 可配合 WDZ-5234 变频电动机差动保护装置使用， 从而组成完整的变频电动机保护方案。 2.3 电机保护模式 在电机保护模式下，装置提供如下几种保护功能： （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） 三段式过流保护（过流一段提供高低值，一、二段带方向） 二段负序过流保护（负序反向闭锁，CT 断线闭锁） 二段接地保护 过热保护（过热禁止再起动） 堵转保护 长起动保护 正序过流保护 过负荷保护 欠压保护（PT 断线闭锁）
4
WDZ-5237 变频电动机保护测控装置（V1.01）
装置设有 CT 断线瞬时闭锁负序保护，以防止 CT 断线引起的负序保护误动作。 电动机外部两相短路故障时， 电动机的反馈负序电流可能会引起负序保护误动作。 电动 机内部短路故障时，负序电流总是小于正序电流；外部两相短路故障时，负序电流总是大于 正序电流。根据此特性，设置 I 2 1.2I1 ，用来区分外部和内部两相短路；即 I 2 1.2I1 闭锁 负序保护。此闭锁条件可通过控制字整定。须注意，如果此闭锁条件投入，装置不对反相运 行异常情况进行保护。 负序电流公式 负序电流计算与电流是三相接入和二相接入有关。 三电流互感器方式，根据对称分量法，负序电流的计算公式为：
（10） FC 回路大电流闭锁 （11） 熔断器保护 （12） 三路开关量保护 （13） 低压电气连锁 （14） CT 断线告警 （15） PT 断线告警 其中，三段式过流、二段式负序过流、二段式接地保护、过热、堵转、长起动、正序过 流、过负荷以及欠压保护提供与变频模式相独立的整定定值和投退压板；FC 过流闭锁、熔 断器、三路开关量、低压电气连锁以及 CT、PT 断线与变频模式共用定值和投退压板。 2.3.1 电动机状态判别
故障方向（ 程中 过流 一段

保护动作判据
I max I msdg I max I msdd 故障方向为正方向 t t msd
电动机处于起动态 电动机处于运行态 故障方向投入
式中，Imsdg：电机模式过流一段保护动作电流高值（A） Imsdd：电机模式过流一段保护动作电流低值（A） tmsd：电机模式过流一段保护动作时间整定值（s） 2.3.3 过流二段保护
过流二段在电动机起动完毕后投入。 同过流一段保护， 过流二段也具有故障方向判别功 能。 保护动作逻辑框图
3
WDZ-5237 变频电动机保护测控装置（V1.01）
Ia>Imgl2 Ib>Imgl2 Ic>Imgl2
故障方向
≥1 & 过流二段投入
Trip Signal
故障方向投入
tmgl2
过流 二段 保护
6

WDZ-5237 变频电动机保护测控装置（V1.01）
I0/I0dz
动作区
1
制动区
0 1.05 Imax/Ie
电动机起动过程中的接地保护动作曲线 保护动作逻辑框图 零序过流逻辑，适用于零序电流外接场合：
接地一段（投跳）
Trip Signal 接地 保护 一段
I0>I01dz
t01dz
过流三段主要对电动机启动时间过长和运行中堵转提供保护，无故障方向判别功能。 保护动作逻辑框图
Ia>Imgl3 Ib>Imgl3 Ic>Imgl3
过流三段（投跳） ≥1
Trip Signal 过流 三段 保护
tmgl3
过流三段（投信）
tmgl3
Warn

保护动作判据
I max I mgl3 t tmgl3

Trip Signal
I2<1.2I1
t21dz
负序 一段 保护
CT断线

保护动作判据
I 2 I 21dz t t 21dz I 1.2 I 1 2
负序反向投入
式中，I21dz：负序过流一段保护动作电流整定值（A） t21dz：负序过流一段保护动作时间整定值（s） 2.3.6 负序二段保护
Ia>Imsdg Ib>Imsdg Ic>Imsdg
故障方向 电动机在启动态
≥1 过流一段（投跳） 故障方向（投入） &
Trip Signal
tmsd
电动 机启 动过 程中 过流 一段
Ia>Imsdd Ib>Imsdd Ic>Imsdd
故障方向
电动机在运行态
≥1 过流一段（投跳）
Trip Signal
t22dz
& 负序二段（投信）
I2<1.2I1
CT断线
t22dz
Warn
5
WDZ-5237 变频电动机保护测控装置（V1.01）

定时限保护动作判据
I 2 I 22dz t t 22dz I 1.2 I 1 2
负序反向投入
式中，I22dz：负序过流二段保护动作电流整定值（A） t22dz：负序过流二段保护动作时间整定值（s） 正常反时限保护动作判据
2
WDZ-5237 变频电动机保护测控装置（V1.01）
2.3.2
过流一段保护
电动机正常起动过程中，电流较大，可能达到 6～7 倍额定电流，为了保证电动机的正 常起动， 过流一段保护需要躲过电动机正常起动过程中的最大起动电流。 但是在运行过程中， 灵敏度不够。 本保护提供电流高值 Imsdg 和电流低值 Imsdd 两个定值，电动机在起动过程中按照 Imsdg 动 作，在运行过程中按照 Imsdd 动作，既提高了灵敏度，又可以防止起动电流引起的误动作。 外部故障或者相邻电动机严重故障时， 电动机特别是大型电动机会产生较大的反向电流， 一般可以按照躲过区外故障来整定； 否则反向电流可能引起过流一段保护误动作。 本保护设 置了故障方向闭锁过流一段保护的功能， 当过流一段保护动作时， 检查电动机故障方向为正 向还是反向，如果故障方向为正向，则过流一段保护出口；如果为反向，则闭锁过流一段保 护出口。方向判别采用 90 度接线方式，内角为 30 度。此功能可以通过控制字投退。 保护动作逻辑框图