电动机的保护

电动机的保护主要包括：短路保护和电动机的相关保护。

短路保护：主要功能是在出现短路时，分断短路电流，防止故障扩大，短路电流一般在几KA~几十KA的样子，一般的接触器是肯定不行的，一般需要有灭弧能力。

分断短路电流的设备一般有：保险丝（短路后熔断），空气开关（短路后跳开），断路器（需要保护设备触发跳开）。保护有：短路速断保护，扎间短路速断保护，相间短路速断保护，接地速断保护。

扎间短路主要靠横差保护，相间短路主要靠纵差保护，接地速断主要靠零序保护，短路保护靠过流速断。

但是对于几到几百千瓦的电动机最多给个短路保护，象扎间短路速断保护，相间短路速断保护，接地速断保护一般是不设的，主要原因是保护太贵，对于这种电动机不合算。

电动机的相关保护主要包括过负荷保护，堵转保护，启动时间过长保护，缺相保护，接地保护（非短路性接地），过压保护，欠压保护，欠载保护等。

过负荷保护：过负荷保护是电动机保护最复杂的保护，它主要包括：整体过负荷，定子绕组过负荷，转子绕组过负荷。

整体过负荷指的是电动机长时间的过负荷，这是温升和散热可以达到平衡，而温度超过了电动机的绝缘等级的保护（毕竟温度升高10度，绝缘寿命降低一倍）。

定子绕组过负荷指的是短时间过负荷，也就是主体没达到温度平衡，这是定子绕组温度升高，热量没有散发出去。转子过负荷指的是异步电动机的转子绕组过负荷，主要是在缺相的情况下，异步电动机在缺相的情况下，电动机的定子发热增加为原来的1.8倍左右，而转子增加到原来的6.6倍，而且转子的散热一般都比较差。

启动时间过长保护，堵转保护。电动机在工作状态下堵转，由于堵转电流很大，短时间就会烧毁，堵转比启动时更为危险，因为堵转时电动机可能已经达到热平衡了，没有多少热容量剩余，更容易烧毁。启动不起来也容易烧毁电动机。启动电流一般为工作电流的5～8倍，发热则是正常工作的25～64倍（因为发热和电流的平方成比例）。

电动机的过流保护中包括启动和堵转保护，但是其动作速度太慢，一般情况还是要专门设置启动时间和堵转保护。在保护上启动可以允许的时间应该大于堵转时间。但是二者的保护原理非常相似，所以在软件编写时，二者是一致的，只是软件要判别电动机的运行状态，启动的情况下其时间定值为T，那么在堵转的情况下软件直接设置时间定值为T/2。

缺相保护：电动机缺相时导致严重的转子发热，从而烧毁电动机。也就是前面的转子过负荷。

负序电流是反映不平衡故障的特征量，正常情况下，三相供电平衡，负序电流值为0，由于测量误差，可能会有非常小的数字。当三相供电不平衡时就会有较大的负序电流出现。

这样保护可以做到更为精准，适用于各种状况。

过压保护：一般的电压比额定电压高一些，没有多少问题的，但是严重的过电压会导致电动机铁芯的饱和，大大增大电动机的励磁电流，从而烧毁电动机。过压保护一般有两种保护方式，一种是直接测量电压，超过定值则动作；另外一种是测量电动机工作电流中的三次谐波或者五次谐波分量，超过定值则动作。

欠压保护：电动机欠压时会导致电动机启动时间过长，电动机堵转，电流增大，而过负荷。所以如果有了电动机堵转保护和启动保护以及过负荷保护，一般不用设置电动机的欠压保

护。欠压保护可以用电动机工作电源的电源判别。

欠载保护：一般电动机欠载时不作保护，仅仅给出告警信号。

在电动机保护中，特别是低压电动机保护中，典型的办法是热继电器＋接触器＋空开。

用接触器是因为控制方便,空开跳闸容易合闸难。

用空开是因为接触器本身不能分断短路电流，如果电动机短路了，用接触器分断，接触器根本分不断，只会烧死。空开可以分断几KA到几十KA的短路电流。

热继电器保护号称可以保护过载和缺相，实际上一般不是烧电动机就是烧热继电器。因为热继电器的原理是用发热原理（倒是平方率反时限）来做的。热继电器中的发热元件的发热特性与那么大的一台电动机的发热特性和冷却特性根本不一样。所以如果灵敏度调得高了，容易误动，非常容易误跳，因为其温升时间远远小于电动机。灵敏度低了，在电动机过载时非常容易不动作，烧毁电动机。

而且在缺相时，电动机额定负载下，电流增大1.8倍，这时大家认为热继电器可以很好的保护电动机。实际上，缺相情况下，热继电器基本保护不了电动机。如果整定电流为额定电流，启动或者过载下非常容易误动，电动机偶尔过载一下没有问题的，而频繁停机耽误生产谁也受不了。于是热继电器电流一般调得偏大，在缺相时基本没有反映。

另外电动机缺相时其发热绝对不是正常的3倍，而是6～8倍，主要不是定子发热而是转子发热，异步电动机的转子散热总是很差，转子热力，就会加热轴承，使得润滑变差，形成恶性循环。所以热继电器保护电动机时非常不完备的。能否把热继电器的参数和电动机参数做成一样啊？？当然了，在电动机上在串连一台同样的电动机＋温度开关。（笑话）。即使一样也不能保护缺相的转子过热。

电子式保护怎么做的呢？拿几个运放和门电路＋电阻电容＋三极管＋继电器。同样不能反映转子过热问题。而且在电动机过载问题上还不如热继电器。为什么？？电动机发热跟电流平方成正比，而靠运放不可能构造一个平方运算，除非用模拟乘法器，但是模拟乘法器太贵了。电子式保护其保护特性仅能实现线性反时限。缺相保护靠判定三相是否有电流，如果高压缺相，也是聋子的耳朵－－摆设。可以过滤负序电流吗？？当然可以，需要精密的电阻和电容，要求互感器精度要高，还要复杂的调试。我见过德国的产品是这么做的，国内产品没有见到过。

当然在电动机绕组那里加几个热敏电阻，测量温度，超温度就跳闸是最为简单直接的方法，关键是电动机出厂时都没有测温电阻（小电动机，大电动机都有的）。有什么办法能比较好的保护电动机呢？当然有，微机保护。

为什么不用完备保护呢？太贵，买不起。只有1MW以上的电机保护有时可以称上完备（有时也不完备）。

怎么判定缺相呢？电力系统有负序电流的量，平常负序电流为0，缺相或者不平衡，立即就有负序电流，是特征量。这样原理的保护不仅可以保护低压缺相还可以保护高压缺相。而靠判别电流大小的方法也是不可靠的，这就是为什么电子式保护器也不好用的原因。

怎么判别过载呢？最好的方法能够建立一个数学模型，描述转子温度、绕组温度和机体温度。转子温度要靠负序反时限模型，绕组温度要靠等效电流反时限模型，机体温度要靠发热散热模型。在突然过载时，可以认为绕组温度是绝热温

升模型，缺相时是转子绝热温升模型，机体考虑温升和散热时间常数不等的升温散热模型……

怎么判定过压呢？可以用测量电压的办法，但是要接线啊。麻烦。怎么办？测量电流的三次谐波，如果三次谐波大，就说明系统过压，这也是电力系统常干的事。

缺相、漏电、过载、堵转、过压保护还不能涵盖所有的电机损坏，但是能涵盖98％以上。因为还有扎间短路和相间短路，这种保护只能靠差动和纵差保护了，但是概率很低很低