低压电机保护

海尔学院<机电学院）
毕业项目设计书
项目名称：低压电机保护
目录
公司简介 (2)
第一章供配电系统 (3)
第二章 110kv配电站 (4)
第三章低压电动机保护装置 (4)
第四章电缆的介绍 (8)
公司简介
青岛石化检修安装项目有限责任公司成立于 1993 年，原隶属于中国石化集团青岛石油化工有限责任公司， 2005 年通过主辅分离，顺利的实施了企业改制。

目前公司已通过质量、环境、安全的体系认证，已取得化工石油项目施工总承包贰级资质；化工石油设备管道安装项目专业贰级资质；防腐保温项目专业贰级资质；机电设备安装项目专业贰级资质；建筑智能化项目专业贰级资质；压力容器制造 D 级< D1 、D2 类）许可；压力管道安装 GB 级、GC2 级许可；中国设备维修企业通用类一级、专业类一级资
质以及安全生产许可证。

公司现有员工 550 余人，其中各类注册建造师 45 人，项目造价人员 30 余人，各类项目技术人员 130 人，其中：高级项目技术人员 20 人，初、中级项目技术人员110 人；各类专业技师、高级技师 60 余人，取得中高级技术资格的技术工人 260 余人；获得青岛市突出贡献技师的 2 人，获得青岛市单项业务比赛状元的 2 人。

公司专科以上人员共有 300 余名，占公司员工总数的 60% 以上。

公司现拥有各吨位大型吊车、叉车、侧叉车、货车、长拖盘货车十几台，各种机械加工车床十几台，各类阀门实验及维修台十几台及 743B 综合校验仪，激光对中仪、全自动数据采集器、红外成像仪等先进设备。

公司本着“立足石化、服务社会”的立企宗旨，在生产维护、项目安装、压力容器制作等方面取得了长足进步。

公司目前主要承担：石化装置的安装、改造、检修、维护；石油化工设备及金属材料等防腐保温处理；各类大型机组的安装、检修及运行维
护；各类压力管道的安装；各类大型设备的吊装。

110kv 以下的变配电项目的安装、调试；各种类型的 DCS 、ESD 、PLC 系统的安装调试及各种系列仪表的安装调试；自动化控制装置和计算机网络等项目的安装调试、检修、维护施工；企业安防系统的设计安装；具有各类金属零件的机械加工及物流装卸等能力。

目前公司在中石化青岛炼化、中石化青岛石化、中海油实验基地、神华包头煤化、中石化海南炼化、中海壳牌公司、中化安邦公司等企业承担着装置生产运行维护及保运、检维修工作。

第一章供配电系统
一个完整的电力系统由各种不同类型的发电厂、变电所、输电线路及电力用户组成。

1．发电厂<generating plant）
按一次能源介质划分为火力发电厂、水力发电站、核电站等，此外，还有小容量的太阳能发电厂、风力发电厂、地热发电厂和潮汐发电厂等，正在研究的还有磁流体发电和氢能发电等。

2．变电所<substation）
变电所是变换电能电压和接受分配电能的场所。

如果仅用以接受电能和分配电能，则称为配电站，仅用以把交流电能变换成直流电能，则称为变流所。

3．电力网<electrical power network）
输电线路和配电线路统称为电力网。

通常将220kV及以上的电力线路称为输电线路，110kV及以下的电力线路称为配电线路。

配电线路又分为高压配电线路<110kV）、中压配电线路<6～35kV）和低压配电线路<380/220V）。

4．电能用户
凡取用电能的所有单位均称为电能用户。

第二章 110kv配电站
1 简介
我厂110kV配电设备选用的是西安高压开关厂生产的126kV电压等级的的SF
6
组合电器，我厂两个110kv的变压器容量分别是25000KVA和16000KVA，采用双电源供电，以确保设备能正常运行。

该变电站先把110KV变成6KV的高压电供给所需要的高压电机，再把6KV变成400V供给低压电机。

SF
6封闭式组合电器(简称GIS>是应用SF
6
气体作为绝缘和灭弧介质的新型金属封闭
式开关设备。

其中包括有：断路器、隔离开关、接地刀闸、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、进出线套管等一次电气设备和相应的二次控制测量和监视装置。

SF
6
气
体常温常压下气态，无毒、无味、无色，具有良好的绝缘灭弧性能。

第三章低压电动机保护装置
<1）隔离开关
隔离开关的分、合闸装置没有开断能力，因此，与断路器及其它隔离开关和接地开关之间必须具有联锁。

根据主接线的需要，隔离开关有时须具备一定的开合容性、感性小电流和母线转换电流性能，其隔离开关内部通过专门设计来满足
<2）接地开关
装在壳体中的动触头通过密封轴、拐臂和连接机构相连，壳体采用转动密封方式和外界环境隔绝，当该接地开关合闸时其接地通路是静触头，动触头、壳体及接地端子。

接地开关壳体与GIS壳体之间具有绝缘隔板，拆开接地线后，可用于主回路电阻的测量，断路器机械特性的检测。

快速接地具有关合短路电流的能力，及开合感应电流的能力。

<3）电流互感器
内装电感式三相环氧浇注型电流互感器；
导体=初级线圈：
次级线圈固定在环型铁心上。

电流互感器线圈处于地电位，属于无故障CT；
测量精度高可做到0.2级。

<4）电压互感器
所用电压互感器的一次绕组为全绝缘结构，另一端作为接地端和外壳相连。

一次绕组和二次绕组为同轴圆柱结构，一次绕组装有高压电极及中间电极，绕组两侧设有屏蔽板，使场强分布均匀。

1石化生产对设备总体要求
石化行业是一个高危性质的行业，炼制原油过程中不可避免会泄露各种易燃易爆的气体、液体等介质，而石油炼化的工艺又是一个长周期性的过程，对设备的连续工作可靠性要
求高，因此对作为生产动力的来源---电动机有特殊的要求。

电机必须是防爆电机，而且必须是有一台备用电机，有的甚至有两台备用电机。

2电机的保护装置
<1） 3UA系列热继电保护器
原理是用两种不同线膨胀系数的金属片，通过机械辗压在一起制成的，一端固定，另一端为自由端。

当双金属片的温度升高时，因为两种金属的线膨胀系数不同，所以它将弯曲。

热元件串接在电动机定子绕组中，电动机绕组电流即为流过热元件的电流。

当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但不足以使继电器动作；当电动机过载时，热元件产生的热量增大，使双金属片弯曲位移量增大，经过一段时间后，双金属片弯曲推动导板，并通过补偿双金属片与推杆将触点分开，触点为热继电器串于接触器线圈回路的动断触点，断开后使接触器失电，接触器的动合触点断开电动机等负载回路，保护了电动机。

缺点：因为金属易氧化变质，并且动作次数达到一定后会造成动作电流不准确，所以此类的热继电保护器在石化行业基本淘汰
<2）LM系列低压电动机保护装置
LM系列微机电动机保护监控装置使用于380V低压系统，作为电动机馈线终端的保护、监控和控制的智能化综合装置。

还提供了设备维护和运行记录、跳闸记录以及额定参数等重要信息，适用于连续工作状态下电机等设备保护。

保护装置有以下特点：
保护功能基本满足要求，主要保护功能：起动时间过长、热过载断相、三相电流不平衡、零序过电流、堵转和TE时间保护。

断路器、接触器运行状态的监视、工艺联锁跳闸、机组合闸条件的判断、电动机运行时间及事件记录等功能。

适用于增安型防爆电机TE时间保护
简化二次接线、减少二次元件。

对单相接地保护不需外加零序互感器，对风机等起动时间较长的设备不需外加起动闭锁回路。

调试整定方便，运行可靠性高，没有误动、拒动现象。

可通过RS485串口接入DCS系统
保护器通过精密互感器实时监测电动机定子线圈电流，通过实际数值设定和内部定值计算作用于内部R1\R2\R3三个继电器，通过继电器动作实现控制回路合闸、跳闸。

其中R3为遥控合闸
LM系列低压电动机保护装置的主要功能
<1>电动机起动过程保护
提供过热模型和设定电动机允许的起动时间；允许起动时间设定TS
范围1～99 s保护起动
条件：电流从0突变到1.2Im以上、在经过TS秒后，电动机起动过程尚未完成时， t＝TS出口跳闸。

<2>断相保护脱扣设定Td
范围0.1～20 s
一相电流≤0.125 Im、另两相电流≥0.25 Im，保护起动出口跳闸
<3>堵转保护设定Tr范围2～8 Im、时间1～25.5 s，保护起动出口跳闸。

<4>单相接地短路保护适用于TN系统单相接地短路，而不适用于TN系统和中性点不接地
系统的剩余电流保护。

单相接地短路保护不需另设CT，由程序计算单相接地短路电流值。

时间T0设定范围0.1～5 s
电流值I0设定范围0.5～8 Im保护起动出口。

<5>不平衡电流保护
时间T0设定范围1～120 s
不平衡度Δ%设定范围10%～60%，保护起动出口。

反映某一相的电流最小值动作时，Δ%应取90%为宜。

Δ%＝Iu(最大或最小相的电流值－三相电流平均值>÷三相电流平均值I。

<6>热过载保护可作为独立的过载继电器，考虑了正序负序电流所产生的综合热效应；过载热延时TL设定范围1～40 s、过热复位延时1～30 min，保护起动出口跳闸。

TL为电动机在冷态6 Im下所允许的过载时间， Ieq / Im
<7>联锁停机保护
S3常开接点用于工艺联锁或闭锁条件，要求为独立(不与其他接点有公共端>的干接点输入。

跳闸延时时间0.1s
<8>增安型电动机(GB 3636.3－2000>保护在系列规格后加“E”表示；起动时间TS整定：TS≤1.7tE，电动机的tE时间7倍额定电流时的允许堵转时间，不小于5 s>应以铭牌上的标注为准(考虑到增安型电动机降低一级容量使用>；增安型电动机轴承温度检测报警装置或定子绕组监控装置，跳闸时接入S3，报警时接入S4。

<9>在系列规格后加“D”表示带数据通信接口， LM采用RS485总线接口，监控系统的软件Winner－RS，通信协议Winner－RS485 1.1(Winner－RS的辅助协议，非周期性数据读写扩展>，传输介质屏蔽双绞线(距离9 600 m>或光纤(100km>，链路分环形和线形，线形链路的终端需串接1～2Ω匹配电阻，环形链路首尾信号并接，传输速率9.6 Kbit/s、45.45Kbit/s、93.75 Kbit/s、187.5 Kbit/s、500 Kbit/s、 1 500 Kbit/s
<10>除单相接地短路保护利用其K2常开接点出口分励自动空气开关的分励脱扣器外，其余的保护均利用K1(一副常开与常闭转换接点>的常闭接点串入控制回路实现， (AC3工况的接触器主触头的接通和分断电流值不小于其约定电流的10倍，故起动过程时间过长保护、堵转保护可由接触器分断主回路>。

K1的复位除热过载保护自动复位外，其余的均为手动。

复位方式，当有监控系统时，手动复位可由上位监控系统实施遥控复位
<11>LM300D系列具有4个无源干接点信号的处理单元，一个监视自动空气开关的状态(QF常开接点>、一个监视接触器的状态(KM常开接点>、一个联锁停机(常开接点>和一个备用(常开接点>，信号处理单元的DC24电源内置。

(12>CT LM310自带CT， CT的窗口直径：50A－φ16mm、100 A－φ22 mm，电流大于100 A时采用LM300，CT需另配， CT二次侧的额定电流可选1 A、也可选5 A。

过载能
力： 2In长期运行、 20In－1 s。

(13>电动机操作回路的电源取自自动空气开关的下沿，LM设独立的电源(80～250VAC>回
路，接至自动空气开关的上沿。

LM继电器电源接通时的缓冲时间300 M，辅助电源允许中断时间300 M(LM310辅助电源允许中断时间300 M>。

(14>K1为单稳态输出的常开接点， K2为一付双稳态输出的常开、常闭转换接点。

接点
容量： 220 VAC/7 A(持续电流5 A>，30 VDC/7 A
第四章电缆的介绍
不同的电机所需要的电压电流不同，所以要选择合适的电缆。

<1）所选的电缆的载流量应大于电机的，所谓导线的允许载流量，就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过规定值的最大电流。

直流耐压会有电子注入到交联聚合物介质内部，在半导体层凸出处或微小孔隙等处产生空间电荷积累，电缆投运迭加交流电压后易发生绝缘击穿。

将一根或多根绝缘导线组成的线芯包敷在相应的绝缘层内，外面再包上密闭包皮<铝、铅或塑料等），这种导线称电缆。

电缆按其用途不同可分为电力电缆、装备用电线电缆和通信电缆。

按绝缘类型可分为油筋纸绝缘、塑料绝缘、橡皮绝缘、气体绝缘和新型电缆<如低温电缆、超导电缆）。

按电压等级可分为中、低压电力电缆和高压电缆。

通常把35KV及以下电压等级的电缆称中、低压电缆，而把110KV以上电压等级的电缆称为高压电缆。

我国制造的电缆线芯的标称截面有以下几种：1mm²、1.5mm²、2.5mm²、4mm²、6mm²、10mm²、16mm²、25mm²、35mm²、50mm²、70mm²、9mm²5、120mm²、150mm²、185mm²、240mm²、300mm²、500mm²、625mm²、800mm²。

<2）电缆头的制作
电缆终端的制作除保证电缆具有良好的电气连接外，还要保证电缆的绝缘水平和密封性能不降低，以适应各种运行条件。

电缆终端的制作是电缆项目施工中一个重要环节，它的制作质量不仅影响其本身的性能和寿命，而且会对电气设备的安全运行产生直接影响。

如发生漏油、击穿、短路等事故。

因此，电缆终端的制作要合乎规程操作，要严格、规范，要求工作人员对电缆及其终端结构、所用材料应有一定的了解。