LPC3-530低压电动机综合保护测控装置技术说明书V1.0

第五章LPC3-530低压电动机综合保护测控装置1. 产品用途及特点LPC3-530低压电动机综合保护测控装置主要为低压电动机（380V）提供各类启动和停车控制功能、保护和测控功能。

装置的结构、特点、技术数据、尺寸等请参见“第一章概述”。

⏹保护功能装置具有如下标配保护功能：●过热保护●过载保护（定时限、反时限曲线可选）●断相（不平衡）保护●接地保护●堵转过流保护●启动时间过长保护●欠载保护●外部故障连锁保护●TE时间保护●接触器分断电流保护可增配以下保护功能：●欠功率保护●熔丝断线告警●欠电压保护●过电压保护●相序保护⏹测量功能●8路遥信开入采集，可扩展4路●4路继电器输出控制，可扩展4路●遥测量：三相电流、电流不平衡率、三相电压、P、Q、电能累计、功率因数、频率、三相电流和电压的角度等⏹控制功能提供各种控制模式：●保护模式●直接启动模式●双向启动模式●星三角启动模式●与断路器配合的保护模式●与断路器配合的直接启动模式另外，装置还提供对电动机的欠压重启动控制功能。

⏹通信功能●可选多种通信接口：RS485、CAN、PROFIBUS●多种通信协议，并可支持双网（PROFIBUS支持单网）⏹其他功能●1路4～20mA直流模拟量输出，替代变送器作为DCS测量接口（选配）●装置带有GPS时钟同步接口，以确保装置的时钟与系统同步●事件记录等2. 保护功能及说明2.1 过热保护装置可以在各种运行工况下，建立电动机的发热模型，对电动机提供准确的过热保护，考虑到正、负序电流的热效应不同，在发热模型中采用热等效电流I eq ，其表达式为：式中,K 1 =0.5电动机在启动态 =1电动机在运行态 K 2 =3～10本装置取6K 1随启动过程变化， K 2用于表示负序电流在发热模型中的热效应，由于负序电流在转子中的热效应比正序电流高很多，比例上等于在两倍系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比。

根据理论和经验，本装置取K 2=6。

电动机的积累过热量θΣ为：式中，Δt ：积累过热量计算间隔时间，本装置取Δt=0.1s 。

电动机的跳闸（允许）过热量θT 为：式中，T fr ：电动机的发热时间常数（s ）当θΣ＞θT 时，过热保护动作，θΣ=0表示电动机已达到热平衡，无积累过热量。

为了表示方便，电动机的积累过热量的程度用过热比例θr 表示：θr =θΣT由此可见，θr ＞1.0时，过热保护动作，为提示运行人员，当电动机过热比例θr 超过过热告警整定值θa 时，装置先告警。

电动机在冷态（即初始过热量θΣ=0）的情况下，过热保护的动作时间为：t=T frK 1（I 1/I e ）2+K 2（I 2/I e ）2-1.052当电动机停运，电动机积累的过热量将逐步衰减，本装置按指数规律衰减过热量，衰减的时间常数为4倍的电动机散热时间T sr ，即认为该时间到后，散热结束，电动机又达到热平衡。

当电动机因过热保护切除后，本保护即检查电动机过热比例θr 是否降低到整定的过热闭锁值22I 2K 21I 1K eqI +=f r2e T T I ⋅=θ()()Δt I e 1.052I 2eq dt 0I e 1.052I 2eq Σθ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∑=⎰⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=tθb 以下，如否，则禁止电动机再启动，避免由启动电流引起过高温升，损坏电动机，紧急情况下，如在过热比例θr 较高时，需启动电动机，可以闭合“复归”开入，人为清除装置记忆的过热比例θr 值为零。

2.2 过负荷保护装置提供过负荷保护，其时间特性可选择定时限、或超常反时限两种动作时间特性之一。

反时限时间特性如图所示。

过负荷保护只在电动机运行过程中投入。

2146810200.050.10.20.30.40.501234510203050401000.40.81.63.20.050.10.2t[s]超常反时限:t=定时限过负荷保护 其动作判据为：I max ＞I gfh t ＞t gfh电动机在运行态式中，I gfh ：整定的过负荷动作值（A ）t gfh ：整定的过负荷动作时间（s ）超常反时限过负荷保护 动作判据为：I max ＞1.1I gfh电动机在运行态2.3 断相/不平衡保护电动机缺相或三相不平衡故障时，本装置通过计算电流的不平衡率对电机提供保护，其动作方程为：⎪⎩⎪⎨⎧>⨯>>u n z d e u n z dun tt I I P P %30av 式中，un P ：电流不平衡率，计算公式为un P ＝avavI I I I -)(min max ×100％，分子取两者中的绝对值较大者；u n z d P ：整定的电流不平衡率（％）； u n z dt ：不平衡保护时间整定值； av I ：三相电流平均值；e I ：电动机额定电流。

2.4 堵转（过流）保护电机因机械故障或负荷过大等原因造成转子卡死时，过大的堵转电流引起的发热效应容易损坏电机。

为此，装置提供堵转（过流）保护，其动作方程如下。

堵转保护只在电动机运行过程中投入。

gfh gfh t I I t ⨯-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1802max＞I max ＞I dzzdt ＞dzzd t电动机在运行态 式中，dzzd I ：堵转保护电流整定值；dzdz t ：堵转保护时间整定值；2.5 长启动保护电机的启动电流比较大，若启动时间过长，容易使电机发热损害。

为此，装置提供了长启动保护，其动作方程如下。

长启动保护在电动机启动过程中投入，在启动结束后退出。

I max ＞1.125I et ＞qd t电动机在启动态式中，qd t ：整定的电动机启动时间。

2.6 欠载保护某些如泵类电动机，空载或欠载运行时亦会对电动机造成损坏。

欠载保护及欠电流保护，其动作方程如下：Iav <qzzd It ＞qzzd t电动机在运行态 式中，av I ：三相电流平均值； q z z dI ：欠载保护电流整定值；t：欠载保护时间整定值；2.7 接地保护通过判断电动机的零序电流是否超过预定值来实现，其动作判据为：⎩⎨⎧>>0z d 0z d03t t I I 式中，30I ：零序电流值；zd I 0：接地保护零序电流整定值； zd t 0：接地保护时间整定值。

其中，零序电流可选择自产或外接。

选择自产时，零序电流由三相电流的矢量叠加计算；选择外接时，零序电流由外部零序互感器测量输入。

接地保护可在工程选配中选择跳接触器还是跳断路器。

2.8 接触器分断电流保护判断最大相电流是否大于整定的接触器允许分断电流，若否，则所有保护出口均动作于触器控制出口；若是，则所有保护出口均动作于断路器分励脱扣控制出口。

2.9 TE 时间保护提供堵转时在tE 时间内断开电动机电源的保护。

适用于增安型电动机。

当电机故障电流达到额定电流7倍以上时，保护动作时间为定时限，时间为Tep 设置时间；当小于7倍额定电流时，动作时间为反时限特性，见下表。

TE 时间保护特性表，该曲线符合IEC79-7、GB3836.3-2000标准。

2.9 熔丝断线告警低压电动机回路通常由三相熔丝将380V 电压直接接入保护装置。

本装置有熔丝断线检测功能，可通过控制字投退，发出告警信号。

另外，还具有将熔丝断线信号闭锁低电压保护功能。

熔丝断线的动作判据为：三相或两相熔丝断线： max max1/4e5I I U V >⎧⎨<⎩一相熔丝电线： max maxmin max 1/4e()/30%I I U U U >⎧⎨->⎩满足两个条件之一，当发生熔丝断线时，瞬时闭锁欠压保护，并延时15S 告警。

当不满足熔丝断线条件时，解除熔丝断线闭锁欠压保护。

2.10 低电压保护通过测量电动机母线电压来实现，当电动机母线电压降低到整定动作值U qy 以下且时间大于整定值t qy 时，对电动机提供跳闸保护。

其动作判据为：U max ＜U qy t ＞t qy欠压保护启动前，U max ＞1.05U qy欠压保护启动前，电动机在启动态或运行态 熔丝断线未闭锁低电压 式中，max U =max(ab U ,bc U ,ca U )U qy ：低电压保护电压动作值（A ） t qy ：低电压保护动作时间（s ）2.11 过电压保护电压过高将造成电动机绝缘损伤，过压保护功能可对电机的一次线路中的过压故障实施保护。

其动作判据为：⎩⎨⎧>>gyzdgyzd max t t U U 式中，max U ：max(ab U ,bc U ,ca U )gyzd U :过压保护电压整定值（V ）gyzd t ：过压保护时间整定值(s)2.12 相序保护某些电机不允许反向启动运行，为此，设置了相序保护。

通过计算负序电压值来反应电压接入的相序是正向还是反相，其动作判据如下：⎪⎩⎪⎨⎧>>>%70*%80*maxxxzdmax 2e U U t t U U 式中， 2U ：负序电压计算值max U ：max(ab U ,bc U ,ca U )xxzd t ：相序保护时间整定值 e U ：电动机额定电压2.13 欠功率保护欠功率也是一种欠载保护。

电动机欠载运行时，由于功率因数较低，电动机的电流不一定小，欠功率保护较之欠电流能对电动机实施更好的欠载保护。

控制器通过计算电机的有功功率进行欠功率保护，其动作判据如下：zd av P P < qglzd t t >电动机在运行态 式中，av P ：三相总有功功率 zd P ：欠功率保护功率整定值qglzd t ：欠功率保护时间整定值2.15 外部故障保护外部故障信号可以通过DI 输入控制器，当控制器监测到有外部故障发生时，则按照设定时间延时停车。

3. 主要控制功能及说明3.1各种模式下电机启停控制装置提供保护模式、直接启动模式、双向启动模式、星三角启动模式、与断路器配合的保护模式、与断路器配合的直接启动模式等控制模式。

除保护模式及与断路器配合的保护模式以外，装置提供了电机的启、停功能，对电动机的启动、停车功能有多种方式，用户可以在当地通过键盘进行操作，也可以在远方通过通信进行操作，或者通过DI输入控制端子进行操作（详见8.7各模式下的信号定义）。

保护模式下，装置为电动机提供保护和测量功能，不提供电动机的启停控制功能。

电动机的启动及停车控制由外回路实现。

详细控制过程见本说明书第8节8.1保护模式接线和说明。

直接启动模式下，装置为电动机提供保护和测量功能，并提供电动机的直接启动（全压启动）和停车控制功能。

详细控制过程见本说明书第8节8.2直接启动模式接线和说明。

双向启动模式下，装置为电动机提供保护和测量功能，并提供电动机的双向启动（正，反向全压启动）和停车控制功能。