MC800型电动机综合保护器在工矿企业660V供电中的选型应用

天地科技股份有限公司唐山分公司 杜秀峰

1.概述

煤炭工业自1981年开始对煤矿和地面生产系统进行交流660V升压实验和设备研制工作以来，经过30多年的发展，交流660V供电电压在工矿企业中得到了广泛的应用。相对于交流380V供电电压，660V供电系统具有节约有色金属、供电质量和稳定性显著提升、输电能力强、电能损耗低等优点。但由于660V电压在我国仍处于推广期，尚不完善，依然存在诸如变压器中性点接地、电气元件资源量有限、二次回路和继电保护方案相对复杂等问题。因此，全国各行业设计院都尽量避开对660V供电系统的设计应用，而坚持采用380V供电系统。

本文针对660V供电系统中数字电子式智能电动机综合保护器（以下简称电动机综合保护器）的选型设计过程进行剖析，为工矿企业电动机保护向智能化、多功能化设计提供参考。

2.常规继电保护装置

我国的低压电动机保护器经历了全面仿制、自主研发、升级换代、智能化等几个发展阶段。在微处理技术时代之前，以热继电器、熔断器、电磁式电流继电器以及模拟式电动机保护器为主的常规低压继电保护装置被视为首选产品。尽管这些产品现在依然被应用着，可他们本身存在很多的问题，主要体现在功能单一、结构复杂、体积庞大、安装空间受限、整定和采样精度差、容易受到使用环境影响、无法实现多功能一体化保护等方面。

鉴于上述原因，常规电动机保护装置必将被更先进的技术产品淘汰，而以单片机为基础的数字电子式智能电动机综合保护器，它改变了传统电动机保护与控制模式，极大地弥补了常规继电保护装置的缺点。

3.综合保护器的特性

3.1 保护功能：电动机综合保护器集成了过载、过电流、欠载、堵转、缺相/不平衡、启动加速超时、接地、外部故障、欠电压、漏电、欠功率等保护功能。

3.2 控制模式：直接、可逆、双速、星/三角、自藕降压、电阻降压等控制模式可任选其一。

3.3 通讯功能：和高压（6KV以上）微机综合保护器一样，低压综合保护器多半兼容Modbus-RTU、Profibus-DP或者DeviceNet通讯协议。

3.4 测量功能：可对电动机三相电流、接地电流、电流不平衡率、热容量、三相电压、漏电电流、有功功率、功率因数等重要参数进行实时取样测量。

3.5 其他特性：很多品牌的综合保护器甚至还集成若干DI、DO、AI等接口；另外，故障信息查询、启动参数设定、系统参数设定等功能也必不可少。

4.综合保护器选型设计

陕西神木县崔家沟煤矿筛分破碎系统是典型的工矿企业地面生产系统。新建的筛分破碎车间设计处理能力为300万吨/年。为与井下供电统一供电电压，建设方要求该系统供电电压为交流660V。该系统共安装直接起动电机24台，符合参数见表1。

表1 筛分破碎车间直接启动设备负荷统计表

表1中所列电动机，其综合保护器选用上海纳宇电气有限公司MC800系列，该系列产品选型参数详见表2。

表2 MC800系列额定电流、运行方式、附加功能对照表

4.1 本体选型

MC800系列保护器采用分体式结构，一套完整的保护器分为本体和附件两部分。MC800本体的编号规则为“MC800--额定电流--运行方式/附加功能”。电动机运行方式均为直接起动，对照编号为A；额定电流需根据表1中每台电动机额定电流的符合计算结果来确定。例如，设备101A额定电流为300A，对应表2中使用范围为250-500A。

附加功能则结合实际情况进行选择，崔家沟煤矿筛分破碎系统在规划初期，建设方就提出将供电系统信息化，因此，电动机综合保护器必须具备标准的通讯协议，因此将Modbus-RTU以及Profibus-DP两种接口全部选配。对于660V供电系统来说，漏电保护及电压功能也是必选项，这样最终确定附加功能编码为LUMRP。

4.2 附件选型

附件包括显示模块、串口通讯电缆、漏电互感器、外部电流互感器。尽管本体可独立运行，但若要对其参数进行查看或设置，则必须选用MC820显示模块以及T9串口通讯电缆。因为本体选配了漏电保护功能，所以每台电动机需根据电缆线经另外配CT30或CT100漏电互感器。

当电动机额定电流大于100A时，即电动机配置额定电流为250A及以上的MC800系列电动机综合保护器时，需另外配置CT40型外部电流互感器。由表1可见，筛分破碎车间内直接起动的电机中，101A、201、217A、218A符合上述特征。至此，选型工作全部完成，选型结果详见表3。

表3 崔家沟煤矿筛分破碎660V供电系统直接启动电机MC800选型表

5.主回路一次方案设计

通过选型表可以看出，除了电动机起动主回路是否选配外部互感器这一区别外，其控制和通讯要求完全相同，所以不再介绍二次控制和通讯回路的设计。主回路一次方案可分为两种，详见图1。

图1 崔家沟煤矿筛分破碎660V直接启动设备主回路一次方案图

两种原理区别就在于是否选配CT40外部互感器。MC800系列电动机综合保护器与其他品牌综合保护器相比，最特别之处在于没有选配CT40互感器的回路在接线时，主回路三芯动力电缆顺次穿过MC800本体的三个孔即可。而选配了CT40互感器的回路在接线时，需要将3个CT40互感器的S1端子出线分别数次穿过MC800本体的三个穿线孔，再回到各自的S2端子，且每个CT40互感器的S2端子均需要接地。在设计时，手册中的典型接线方式并没有提及，需另外咨询技术方。

6.结论

从崔家沟煤矿筛分破碎车间供电系统的设计过程来看，MC800系列智能电动机综合保护器能够实现对工矿企业交流50HZ、额定工作电压AC380/660V、额定电流800A以下的异步电动机的全方位保护，并完成了对电动机运行参数的测量、操作控制、记录管理和远程通讯等功能。其附件配置齐全、典型应用实例更是极大地简化了设计流程，为工矿企业生产过程控制提供了科学且有效的现场级保护、测控功能。

[1] 蒋麦占.660V配电—节能、省投资、可行[J].电气工程应用,2008,2.

[2] 顾永辉.工矿企业660V供电[M].煤炭工业出版社,1997,1.