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PSM642UX 电动机保护测控装置是对电动机的相间故障、接地故障以及不正常运行提供保护，同时集成了各种测量和控制功能的多功能成套装置。可应用于各种的器或断路器控制的 3-10kV 交流高压大、中型电动机，适用于异步电动机保护。应用域覆盖电力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行业。
PSM642UX 电动机保护测控装置

1.2 保护功能配置

PSM642UX 电动机保护测控装置
1.3 测控功能配置

PSM642UX 电动机保护测控装置
1.4 装置硬件说明

PSM642UX 电动机保护测控装置

2 保护功能及原理

2.1 电动机起动

当控制字 KG2.14=0 时，装置判别的电动机起动时间为 Min（T_start，T_start0）。其中，T_start 为本次实际起动时间，指的是大相电流从零突变到 10%I_n 时刻（T₀）开始计时，直到电流过峰值后下降到 120%I_n （I_n 为电动机额定电流，以下同）时刻为止，这所经历的时间； T_start0 为“电动机起动时间定值”，表示电动机转速从零到达到额定转速的时间，可整定为电动机长起动时间的 1.2 倍。

当控制字KG2.14=1 时，装置判别的电动机起动时间固定为T_start0，计时起点为 T₀ 时刻。

装置将面板上后个软压板灯(绿色 LED 灯)定义为电动机起动时间指示灯，在电动机起动中长亮，从而直观指示出电动机的起动。

电动机起动时间过长将转子，危害电动机的正常运行。起动时间长保护功能可通过软压板投入或者退出。本保护只在电动机起动时投入。起动中，任相电流大于整定电流达到整定时间，长起动保护于出口，指示灯为面板上后个灯（红色 LED 灯）。电动机起动结束后，保护自动退出。

异步电动机起动电流特性曲线

2.2 过热保护

综合考虑了电动机正序、负序电流所产生的热效应，为电动机各种过负荷引起的过热提供保护，也作为电动机短路、起动时间过长、堵转等的后备。

用等效电流I_eq 来模拟电动机的效应，即：

Ieq K1I1 2 K2I22 其中 I_eq 为等效电流；I₁ 为正序电流；I₂ 为负序电流；

K₁ 为正序电流系数，在电动机起动中 K₁＝0.5，起动完毕恢复 K₁＝1；

K₂ 为负序电流系数，K₂＝3～10，可取 K₂＝6。

根据电动机的模型，电动机的过热保护时间 t 和等效电流 Ieq 之间的特性曲线由下列公式给出：

Ieq2 Ip2 t ln

Ieq2 I 2

其中 I_p：热过载之的负荷电流，若热过载之处于冷态，则 I_p＝0。

I_∞：长期允许负载电流，为保护不所要求的规定的电流限值，即“过热启动电流”。可按额定电流 I_e 的 1.05～1.15 倍整定。

：时间常数，反映电动机的过负荷能力。

这判据充分考虑了电动机定子的热及其过负荷的热状态。装置用热容量来表示电动机的热，热容量与定子电流的平方成正比，通过换算，将其量纲化成反映电动机过负荷能力的时间常数 。当热容量值达到 时，装置即跳闸。当热容量达到 K_a× ，发过热告警，其中，K_a 为告警系数。

热可整定为过热跳闸热容量值的(60～99.9)％，装置提供实时热容量百分数值显示，告光指示和接点输出。过热告警功能可通过控制字 KG1.0 进行投入或退出，过热告警功能投入后，过热保护软压板投入后，具有告警功能。

当电动机工作时，散热时间常数等于时间常数 。电动机停转后，电动机的散热效果变差。使散热时间常数比时间常数长，散热时间常数自动到时间常数 的定倍数，以正确反映电动机的效应。整定值中散热时间倍数可在 1 到 5 倍间选择，默认值选 4 倍，具体可视条件而定。

根据电动机在冷状态下可连续起动两次的原则，每次起动时耗费的热容量百分数值不应大于 50%跳闸值。过热保护跳闸后，装置的热记忆功能启动，输出接点直断开。直到热容量百分数值下降到 50％以下， 过热合闸闭锁接点返回，这时电动机可以重新起动。紧急情况，要求立即起动时，可在端子 X2:2 加入高电平进行热复归操作（当运行参数控制字 KG1.1=1 时）。此过热闭锁功能可通过控制字 KG1.1 进行投入或退出，其输出为常闭接点(X3:8，X3:10)。

时间常数 应由电机厂提供，如果厂家没有提供，可按下述之进行估算：

①如果厂家提供电动机的热限曲线或组过负荷能力的数据，则按下式计算 ：

t

I

I2－I2 求出组 后取较小的值。

②如已知堵转电流I 和允许堵转时间 t，也可由下式估算 ： t

I2－I2

2.3 过电流保护

过流Ⅰ段（即速断保护）按躲过电动机起动电流整定，其整定范围为(4～12)Ie。速断保护在电动机起动中采用高定值，起动完毕以后自动转为低定值，这样既可以有效地躲过电动机的巨大起动电流，又可以保证电动机正常起动后提供防备严重的过负荷造成的堵转保护。

时间可整定，对于用断路器控制的电动机整定时间般较短，而用器控制的电动机整定时间般较长，可选择整定为 0.3 。

过流Ⅱ段在电动机起动时自动退出，起动结束后自动投入。当电流大于整定电流且达到整定时间后，过流保护出口。过电流保护功能可通过控制字 KG1.2 选择定时限或反时限。

2.4 过负荷

过负荷保护反应电动机定子电流的大小，可通过控制字 KG1.5 选择告警或者跳闸。当电流大于整定电流达到整定时间时，过负荷保护出口或发出告警。

2.5 非全相运行保护

非全相运行保护由负序电流保护构成，主要针对各种非接地性不对称故障，如：电动机发生某相断相时，负序分量的大小因故障的负荷率而不同，负荷率大于 0.7 时，健全相才能引起过电流，因此常规保护不能有效保护不对称故障。在电动机正常运行时，由于供电电源的不对称，总存在定的负序电流，该电流不会超过 30%Ie，负序保护的整定应能躲过此负序电流，即按 0.3Ie 整定。

装置配置了两段两时限负序过电流保护，其中负序Ⅱ段可以通过控制字 KG1.3 可选择该段采用定时限或反时限（端反时限特性）。

2.6 反时限元件

本装置相过流和负序电流均带有定、反时限保护功能，分别通过设置控制字 KG1.2 和 KG1.3 可选择定时限或反时限。反时限保护由 IEC 中的端反时限特性构成，其方程为：

80tp t

(

I_p

其中：t_p 为时间系数，范围是（0.05～1）；I_p 为电流整定值；I 为故障电流；t 为跳闸时间。

注意：整定值部分反时限时间为上面表达式中分子(80t_p)的乘积值，单位是，整定范围是 0.4s～100.0s。

2.7 堵转保护

本功能可通过软压板选择投入或者退出。当反映电动机转速的开关量时，任相电流大于整定电流达到整定时间后，堵转保护于出口。

本保护必须引入电动机转速开关量，接入端子为 X2:1（运行参数控制字KG1.0=1 时）。

2.8 F-C 闭锁功能

当电动机由熔断器－器（F－C）控制时，应躲开过流保护，由熔断器来切除短路故障。F-C 闭锁后，将闭锁保护跳闸逻辑。建议电动机用熔断器－器（F－C）控制时，需要过流保护的延时，保证先由后备熔断器来切除故障电流。

2.9 零序过电流保护

为适应不同的供电接地，装置提供两段零序电流保护，反应电动机定子接地的零序电流大小，其中零序 II 段可通过设置控制字 KG1.4 选择告警或跳闸。在大多数情况下，为了检测低的接地电流，需要通过零序电流互感器来取得零序电流。

两段零序电流保护，可通过控制字KG1.6 选择是否经过零序电压闭锁。

2.10零序电压保护

该保护功能反应于电动机定子接地时引起的零序电压。断路器或器在合位且有流，当零序电压大于保护定值超过整定时间时，零序电压出口或发出。可通过控制字KG1.12 进行选择。零序电压为装置自产。

2.11低电压保护

当电压消失和时，电动机的转速下降。电压恢复时，在电动机绕组内开始流过比额定电流大好几倍的自起动电流，这样大的自起动电流将使电网电压降加大，使电压恢复的，了电动机达到正常转速的时间，造成电动机过热，严重时甚至不能自起动。为了保证重要电动机的自起动，当电源短时消失或时，必须切除部分不重要的电动机，使电网的电压降减小。同时，当电压长期消失或时，根据生产和技术保安等的要求，不允许自起动或自起动已经没有必要，这部分电动机经低电压保护切除。低电压保护须同时如下条件：

· 低电压保护软压板投入；

· 所有线电压下降，且低于低电压定值；

· 开关处于合闸位置；

· 硬压板接入端子X2:6 为高电平（当运行参数控制字KG1.10＝1 时）；

· 装置未检测到PT 断线；

· 低电压保护时间延时到。

2.12过电压保护

断路器或器处于合闸位置且有流，当任线电压大于过电压定值达到整定时间时，过电压出口或发出。由通过控制字KG1.13 选择。

2.13非电量保护

非电量保护功能可直接接收外部强电(DC 220V 或 DC 110V)输入，输入端子为 X2:9～X2:11。装置接收到非电量，经延时出口跳闸，发出后，进件记录，并通过通信将记录上传至后台计算机。该保护功能可通过软压板投入或退出。所有非电量保护共用个非电量灯，由报文进行区分。

2.14PT 断线

当运行参数控制字 KG1.5=0 选择星型接线时，母线 PT 断线判据如下：

· 三相电压和小于 8V，相电压均小于 8V，某相电流大于 0.04I_N，判为三相失压；

· 三相电压和大于 8V，小线电压小于 16V；

· 三相电压和大于 8V，大线电压与小线电压差大于 16V，判为两相或单相 PT 断线。

当运行参数控制字“KG1.5=1”选择角型接线时，对应母线 PT 采取 V-V 接线，断线判据如下：

· 负序电压大于 8V；

· 相或两相线电压小于有压值 70V；

· 三相线电压均小于有压值 70V，某相电流大于 0.04I_N。

上述两种 PT 接线中，断线判据任条件 9s 后，装置发“TV 断线”信息并点亮告。

PT 断线检测功能可以通过“KG1.14”控制字投退。