基于电流检测的三相异步电动机热保护装置的应用研究

张霞明（浙江省新昌县门溪水库管理处，浙江 绍兴 312500）

基于电流检测的三相异步电动机热保护装置的应用研究

张霞明
（浙江省新昌县门溪水库管理处，浙江 绍兴 312500）

针对直接检测电动机绕组的温度来保护过载引起的过热时热保护装置需直接埋入电动机绕组里，价格较贵、维修困难等原因，从经济性比较而言，电流检测加热型继电器是一种经济可靠的热保护形式；电流检测保护装置既经济又安全，性能佳。该装置可与过载保护装置、短路保护装置等进行协调配合，能够有效地进行三相异步电动机热保护，值得推广应用。

三相异步电动机；热保护装置；电流检测装置；加热继电器

1　引言

三相异步电动机作为电力拖动设备，在各种生产机械上普遍使用。机械设备的可靠运行对电机的保护与控制的要求更高。传统的电动机保护是直接检测电动机绕组温度，采用双金属片温度继电器、检测线圈、热保护器以及热教电阻温度继电器等，这些装置需要直接埋入到电动机绕组，因维修困难且不经济等原因，使用很少。为此，本文重点论述一种基于电流检测的三相异步电动机热保护装置。

2　保护与控制

异步电动机的保护和控制有很大的关系，电动机起动时产生电流是额定电流的3～6倍。此时，接触器或断路器触头应能承受该电流的考验，否则会引起触头发热，导致损坏电气设备；外壳式的断路器，很难达到此要求。因此，由起动器中的接触器来承载起动电流不是明智的选择，需要由配套的保护装置来完成。

此外，对电动机的控制若采用软起动的控制系统。正常运行时，可以采用真空断路器来承载主回路的负荷。这种情况下，需要进行接地，电机的接地螺栓一般在接线盒内，将接地线与电动机线同时引入接线盒，或者利用管路作为接地引线，利用管口的螺栓再将接地线引入接线盒内。高压或大中型电动机的接地螺栓一般在外壳的底座上，接地方法同变压器。电器金属外壳接地线引入同低压小型电动机，金属构架的接地直接与接地干线连接或焊接。室内接地干线的敷设，大中型工业厂房、变配电室或设备较多的房间内，常将接地线沿墙明设，有需要接地的设备便直接与地线连接，而干线可在适当的位置和地极相连，有的地极便敷设于室内。

接地点的连接必须焊接或螺栓连接，焊缝（点）要求牢固、饱满，螺栓连接接触面要接触良好，任何时候不得用绑扎方法连接，杜绝接触不良。

3　基于电流检测的热保护

（1）瑞典TXL型MOA泄漏电流分析仪，常配有雷电计数器（环形线匝接口）。

（2）日立公司的避雷器泄漏电流检测仪，可测总泄漏平均值，也可测3次谐波成分，3次谐波经函数变换为阻性电流的信号量。

以上两种仪器的基本原理是在MOA阀片劣化后，其阻性电流中的谐波成分明显增加，通过谐波分析法，反映出全电流中阻性电流的变化，但都不明确表明阻性电流的峰值。因容易受系统谐波含量影响，无法反应MOA表面受污秽受潮等问题。

（3）LCD-4型阻性电流测量仪。其基本原理是利用外加容性电流将流过阀片的IX的容性电流（无功分量）补偿掉，而只保留阻性电流分量。

国内众多厂家生产的测量仪，其原理大致与LCD-4型相似。这种测量方式可在现场带电测量，测量较简便。现场测量应注意的问题是：①注意正确选取参考电压的相位；②现场试验测量回路应一点可靠接地，接地点的不稳定也将影响测量结果；③220 kV及以上电压等级避雷器在现场带电测量时应注意其相间干扰（目前国内有些测量设备也附带有移相消除相间干扰的功能）。

试验研究表明：当金属氧化物避雷器阀片受潮或老化时，阻性电流幅值增加很快，因此监测阻性电流可以有效地监测避雷器绝缘状况。相关规程规定：当泄漏电流有功分量增加到2倍初始值时，应停电进行检查。

4　保护装置与异步电动机的协调配合

为了确保异步电动机的正常运行并对其进行有效的保护，必须考虑异步电动机与保护装置之间的协调配合。特别是大容量电网中使用小容量异步电动机时，保护的协调配合更为突出。

4.1过载保护装置与电动机的协调配合

（1）过载保护装置的动作时间应比电动机起动时间略长一点，如表1所示。

表1　过载保护特性表

由表1可见，电动机过载保护装置的特性只有躲开电动机起动电流的特性，才能确保其正常运转；但其动作时间又不能太长，其特性只能在电动机热特性之下才能起到过载保护作用。

（2）过载保护装置瞬时动作电流应比电动机起动冲击电流略大一点。有的保护装置带过载瞬时动作功能，则其动作电流应比起动电流的峰值大一些，才能使电动机正常起动。

（3）过载保护装置的动作时间应比导线热特性小一点，才能起到供电线路后备保护的功能。

4.2过载保护装置与短路保护装置的协调配合

（1）检查瓷套管有无裂缝，边缘是否毛糙或损坏，瓷套管与上盖间的胶合是否牢固，用手轻轻扳动套管时不应活动。

（2）检查互感器的油位指示器，应无堵塞和渗油现象，油位应达到标准高度，油面太高会使互感器内部产生较大压力，油面太低将引起过热或绝缘受损，油面高度一般距油箱盖约10～15 mm。

（3）检查互感器的外壳有无漏油或渗油现象，用手转动油箱上的阀门应转动灵活。

（4）安装在混凝土上的互感器，其基础应达到一定强度。对于装在成套开关柜内的互感器，只需检查其接线是否正确、可靠。

（5）搬运互感器时其倾斜角不应超过150°，接到套管上的母线不应使套管受力，以免损坏套管。

（6）一、二次侧一般都应装设熔断器作短路保护。

（7）互感器外壳及二次侧的一端应接地。

（8）电压互感器二次不得短路。

（9）连接时应注意一、二次接线端子上的极性符号。

5　结束语

异步电动机的保护是电气装置和机械设备可靠、正常运转的关键之一。因热保护装置直接埋入电动机绕组里，价格较贵、维修困难等原因，从经济性比较而言，电流检测加热型继电器是一种经济可靠的热保护形式；电流检测保护装置，既经济又安全，性能佳。该装置可与过载保护装置、短路保护装置等进行协调配合，能够有效地进行三相异步电动机热保护，应该可以推广应用。

［1］刘锦波，张承慧.电机与拖动［M］.北京：清华大学出版社，2005.

［2］朱仁初，万伯任.电力拖动控制系统［M］.北京：机械工业出版社，2006.

［3］徐甫荣.交流异步电动机软起动技术［M］.西安：国家电力公司热工研究院，2012.

［4］王益全.电动机原理与实用技术［M］.北京：科学技术出版社，2015.

TM343+.2

A

1672-5387（2016）05-0011-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.004

2016-01-19

张霞明（1973-），男，工程师，研究方向：水电站电气工程技术。