整理KY8160微机电动机保护测控装置.docx

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整理KY8160微机电动机保护测控装置

KY-8160数字式电动机保护测控装置

01装置简介

KY-8160微机电动机保护测控装置适用于10KV及以下电压等级大中型异步电动机（数百千瓦以上），可实现相间故障、过负荷、堵转等综合保护。

装置自带操作回路，可集中组屏，也可分散安装在开关柜上或就地安装于户外开关场。

KY-8160A型装置测量、保护共用一组CT；KY-8160B型装置测量、保护各用一组CT。

02主要功能

功能\产品型号

KY-8160A

KY-8160B

保护功能

三段过流保护

√

√

启动速断保护

√

√

反时限过流保护

√

√

低电压保护

√

√

长启动保护

√

√

过电压保护

√

√

负序过流保护

√

√

负序反时限过流保护

√

√

零序过压告警

√

零序过流保护

√

√

过负荷告警

√

√

过热保护与告警

√

√

非电量保护与告警

√

√

CT断线告警

√

√

PT断线告警

√

√

测控功能

4套定值

支持定值区的整定、拷贝、切换

软压板、硬压板

重要功能通过软压板和硬压板共同控制

测量

电压、电流、功率、频率等电气量的测量与远传，测量计及13次谐波

遥信

10路外部开入遥信采集，多路软遥信

操作防跳回路

独立的操作防跳回路，控制电源交、直流220V通用,开关跳合闸电流0.5~5A自适应，支持就地应急操作及遥控操作，监视控制回路断线

控制

4路出口空接点，定义为跳闸、合闸出口接点和保护、告警信号接点

现场总线

eCAN和RS485，集成IEC-103、CAN2.0、MODBUS等规约

对时

专用硬件时钟电路，支持网络对时

监视记录功能

装置操作记录、遥控操作记录、SOE记录、保护事件记录、遥信变位记录、上电自诊断、运行自监视、虚拟测试功能

自检功能

动态检测装置故障，检测到错误告警并闭锁出口防止误动

双看门狗

保证装置可靠运行和故障自恢复

03保护原理

3.1三段过电流保护

装置设置三段定时限过流保护。

过流Ⅰ段相当于速断保护，主要用于电动机的短路保护。

过流Ⅰ段有两个保护定值，其中高定值保护用于电动机起动过程中的过流保护，应能可靠躲过电动机起动的最大电流；低定值保护在电动机起动后才投入，用于电动机运行过程中的过流保护，应能可靠躲过外部短路故障切除电压恢复时电动机的最大自起动电流，还应躲过外部三相短路故障电动机向外供出的最大反馈电流。

过流Ⅱ段主要用于堵转保护，详见堵转保护。

过流Ⅲ段主要用于反时限。

三段过电流保护的动作逻辑相同，动作条件为：

A．MAX（Ia，Ib，Ic）>Iset；Iset为过流定值

B．T>Tset；Tset为过流元件时间延时定值

以上为逻辑与关系。

对III段过流保护，反时限保护不投入时选择III段定时限电流保护功能，反时限保护投入时选择反时限过电流保护。

3.2反时限保护

根据国际电工委员会（IEC255）和英国标准规范（BS142）的规定，本装置采用下列三个标准特性方程供用户选择使用。

通过反时限特性定值来选择反时限特性：

1.00为一般反时限，2.00为非常反时限，3.00为极端反时限。

反时限元件可以通过定值投退，当“投”反时限元件时，电流III段保护采用反时限特性，Ip、Tp为三段过流保护的定值与时间；当“退”反时限元件时，电流III段保护采用定时限特性。

一般反时限

非常反时

极端反时限

式中：

Ip为电流基准值，取过流三段过流定值；tp为时间系数，取过流三段过流时限。

3.3负序过流保护

幅值相同的定子正序电流和负序电流在电动机内部产生的热量并不相同，负序电流对于转子铜耗（即发热）的增大作用非常显著。

对于电源电压轻度不平衡等原因造成的小的负序电流，过热保护已能提供保护，但对于严重的不平衡，如定子绕组一相断线或相序接反，必须提供专门的快速保护，否则急剧增大的负序电流将会使电动机因过热而烧毁。

当电动机三相电流有较大不对称，出现较大的负序电流，而负序电流将在转子中产生2倍工频的电流，使转子附加的发热大大增加，危及电动机的安全运行。

装置设有两段负序过流保护，主要针对电动机断相、反相、匝间短路及较严重的电流不对称故障。

根据国际电工委员会标准（IEC255-4）和英国标准规范（BS142.1966）的规定，装置采用标准反时限特性方程中的极端反时限特性方程：

式中：

Ip——电流基准值，取负序过流Ⅱ段定值；

Tp——时间常数，取负序过流Ⅱ段时限定值，范围为0～1S；

负序过流动作判据为：

A．I2>Iset；Iset为负序过流动作定值

B．T>Tset；Tset为时间延时定值

以上为逻辑与的关系。

3.4零序过流保护

零序过流保护反应电动机定子接地，零序过流保护包括三段零序过流保护。

零序过流保护动作判据为：

A．3I0>I0set；I0set为零序过流动作定值

B．T>Tset；Tset为时间延时定值

以上为逻辑与的关系。

3.5低电压保护

供电电压降低或短时中断后，为防止电动机自起动时使供电电压进一步降低，以致造成重要电动机自起动困难，在一些次要电动机或不需要自起动的电动机上装设低电压保护。

《中华人民共和国环境保护法》和其他相关法律还规定：

“建设项目防治污染的设施，必须与主体工程同时设计，同时施工，同时投产使用（简称“三同时”）。

防治污染的设施必须经原审批环境影响报告书的环境保护行政部门验收合格后，该建设项目方可投入生产或者使用。

”“三同时”制度和建设项目竣工环境保护验收是对环境影响评价的延续，从广义上讲，也属于环境影响评价范畴。

低电压保护动作判据为：

第1页A．MAX（Uab,Ubc,Uca） 

B．MAX（Ia,Ib,Ic）

C．曾经有压；最小线电压大于70V判曾经有压，扩展30S

对于安全预评价的内容，要注意安全预评价的目的、时间，安全预评价报告的内容等知识点。

D．断路器在合位；断路器位置闭锁

专项规划工业、农业、畜牧业、林业、能源、水利、交通、城市建设、旅游、自然资源开发有关的专项规划。

环境影响报告书E．T>Tset；Tset为时间定值

以上条件为逻辑与关系。

需要指出，重要厂用电动机的低压保护动作时限，应能躲过发电厂与系统发生振荡时的最长振荡周期。

2）预防或者减轻不良环境影响的对策和措施。

主要包括预防或者减轻不良环境影响的政策、管理或者技术等措施。

3.6过电压保护

供电电压过高时，会引起电动机铜耗和铁损的增大，使电动机温升增大。

为此电动机应设有过电压保护。

过电压保护的动作判据为：

2.环境敏感区的界定A．MAX（Uab,Ubc,Uca） >Uset；Uset为低压定值

（1）建设项目概况。

B．断路器在合位；断路器位置闭锁

对于不同的评价单元，可根据评价的需要和单元特征选择不同的评价方法。

C．T>Tset；Tset为时间定值

以上条件为逻辑与关系。

新增加的六个内容是：

风险评价；公众参与；总量控制；清洁生产和循环经济；水土保持；社会环境影响评价。

3.7过负荷告警

过负荷保护反应电动机定子电流的大小，过负荷告警动作判据为：

A．MAX（Ia,Ib,Ic）>Iset；Iset为过负荷动作定值

另外，故障树分析（FTA）和日本劳动省六阶段安全评价方法可用于定性、定量评价。

B．T>Tset；Tset为时间延时定值

C、启动过程完成

以上条件为逻辑与关系。

3.8过热保护与告警

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，也可作为电动机短路、起动时间过长、堵转等的后备保护。

本装置过热保护数学模型如下式所示：

式中：

t——动作时间（s）；τ1——发热时间常数；

I1——电动机运行电流的正序分量（A）；I2——电动机运行电流的负序分量（A）；

Ie——电动机的额定电流（实际运行额定电流反应到CT二次侧的值）；

K1——正序电流发热系数，起动时间内为0.5，起动时间过后自动变为1；

K2——负序电流发热系数，可在3～10的范围内整定，无特殊说明为6。

电动机在过热与散热时积累过热量的变化

过热保护跳闸后，装置的热记忆功能起动，直到热积累衰减到规定值该接点才返回，这时电动机可以重新起动。

紧急情况下要求立即起动，可对装置进行热复归操作。

电动机的热积累曲线如上图所示。

电动机起动后，H（积累的热量）过大超过H1（过热跳闸系数）时电动机跳闸；电动机跳闸后，H值以散热时间常数t’衰减，当H值减小到H2（过热报警系数）以下时，禁止再起动回路解除，此时电动机可以再次起动。

当然起动时电动机过热积累不会超过允许值，通常H2取50％H1。

3.9长起动保护

装置测量电动机起动电流的方法：

当电动机最大相电流从零发生突变到10%Ie时开始计时，直到起动电流过峰值（>1.25Ie）后下降到112%Ie时停止计时，之间历时为Tm。

电动机起动时间过长会造成电动机过热，当装置实际测量到的起动时间超过整定的允许起动时间Tm时，保护动作于跳闸。

在启动过程中会显示电池标志。

起动时间过长动作判据为：

Tm>Tqd

式中：

Tm——测量到的实际起动时间，或称计算起动时间

Tqd——整定的允许起动时间，可取为1.2倍电动机最长的起动时间。

异步电动机启动电流特性

3.10堵转保护

当电动机在起动过程中或在运行过程中发生堵转，因为转差率s＝1，所以电流将急剧增大，容易造成电动机烧毁事故。

本装置配备的堵转保护与过流Ⅱ段保护是同一保护，在电动机起动结束后自动投入，即起动时间过长保护退出后自动计算正序电流。

正序电流的动作值一般取1.3～1.5倍的额定电流；动作时限即允许堵转时间应躲过电动机自起动的最长起动时间，可取：

式中：

－电动机的最长起动时间。

当电动机在起动过程中发生堵转时，由起动时间过长保护起堵转保护作用。

3.11定子零序电压保护

定子零序电压保护反应电动机定子接地引起的零序过电压，电动机零序电压保护的85％～95％表现为定子绕组单相接地。

定子零序电压保护动作判据为：

A．3U0 >U0set；U0set为低压定值

B．断路器在合位

C．T>T0set；T0set为时间定值

以上为逻辑与的关系。

3.12两路非电量保护

本装置提供两路非电量保护，其中非电量1控制字投入时，经延时后直接动作于跳闸；非电量2控制字可选择为经延时后发告警信号。

非电量保护动作条件为：

A．非电量遥信高电平

B．T>Tset；Tset为非电量时间

以上为逻辑与的关系。

3.13PT断线

装置对母线PT电压进行实时监测，在保护启动元件没有动作时，按以下条件判断母线PT断线：

A）MIN（UAB，UBC，UCA）<70V

B）U2＞8V

C）MAX（Uab,Ubc,Uca）<10V，MAX（Ia，Ib，Ic）>0.06In

以上条件A必须满足，条件B、C为逻辑或关系。

3.14CT断线检测

装置适时检测CT输入电流，发现异常延时10秒报警CT断线。

在启动元件没有动作时按以下条件判断CT断线：

A．MAX（Ia，Ib，Ic）>Iset；Iset为CT断线定值

B．MIN（Ia，Ib，Ic）<0.90Iset

以上为逻辑与的关系。

3.15控制回路断线检测

装置实时监测断路器分闸位置和合闸位置，当同时检到分闸位置和合闸位置，或者同时检测不到分闸位置和合闸位置，装置认为是控制回路断线，经延时装置报控制回路断线信息。

3.16报警闭锁

当装置检测到RAM、I2C、A/D等硬件自检出错时，将在发出呼唤信号并在液晶显示器上显示出相应报警的内容的同时闭锁保护出口。

04参数设置

序号

参数名称

整定范围

默认

序号

参数名称

整定范围

默认

01

CT变比

0.00-999.99

100

05

通讯地址

1-127

1

02

PT变比

0.00-999.99

100

06

RS485波特率

4800、9600、19200Bps

9600B

03

CT额定电流

5A或1A

5

07

CAN波特率

5K、10K、20K、50K、125K、250K

125K

04

测量方式

2-两元件

3-三元件

3

08

RS485

通讯规约

0-103、1-MODBUS

0

遥信参数

设置对应遥信号的遥信分辨率时间，出厂设置为120ms,控制回路断线设为2S

遥信号：

0—9，遥信0~9对应外部遥信，遥信10为控制回路断线

遥控时间

设置对应遥控号的遥控脉宽时间，出厂设置为300ms。

遥控号：

0—3

05定值管理

5.1数值定值

序号

名称

整定范围

默认值

序号

名称

整定范围

默认值

1

电动机额定电流

0.1~14In

5.00A

20

零序过流2段定值

0.1~14In

4.00A

2

电动机起动时间

0～30s

10.00S

21

零序过流2段时限

0～30S

1.00S

3

起动过流1段定值

0.1~14In

8.00A

22

零序过流3段定值

0.1~14In

3.00A

4

起动过流1段时限

0～30S

0.10S

23

零序过流3段时限

0～30S

2.00S

5

运行过流1段定值

0.1~14In

5.00A

24

零序过压定值

3～120V

40.00V

6

运行过流1段时限

0～30S

0.10S

25

零序过压时限

0～30S

1.00S

7

过流2段定值

0.1~14In

4.00A

26

过电压定值

3～120V

110.0V

8

过流2段时限

0～30S

1.00S

27

过电压时限

0～30S

0.5S

9

过流3段定值

0.1~14In

3.00A

28

低电压定值

3～120V

60.00V

10

过流3段时限

0～30S

2.00S

29

低压无流闭锁定值

0.1~14In

0.80A

11

过流反时限

特性类号

1一般反限限

2非常反时限

3极端反时限

1.00

30

低电压时限

0～30S

0.5S

12

过负荷报警定值

0.1~14In

2.00A

31

非电量1动作时限

0～30S

1.00S

13

过负荷报警时限

0～30S

5.00S

32

非电量2动作时限

0～30S

1.00S

14

负序过流1段定值

0.1~14In

5.00A

33

发热时限

0～100

10

15

负序过流1段时限

0～30S

0.1S

34

散热时限

0～100

20

16

负序过流2段定值

0.1~14In

4.00A

35

负序电流发热系数

0～30

6

17

负序过流2段时限

0～30S

1.0S

36

过热报警系数

0～1.00

0.70

18

零序过流1段定值

0.1~14In

5.00A

37

CT断线电流定值

0.1~14In

1.00A

19

零序过流1段时限

0～30S

0.10S

5.2软件压板

序号

名称

默认

序号

名称

默认

序号

名称

默认

1

起动过流1段投入

退

9

负序过流反时限投入

退

17

非电量备用1投入

退

2

运行过流1段投入

退

10

零序过流1段

退

18

非电量备用2投入

退

3

过流2段投入

退

11

零序过流2段

退

19

过热跳闸投入

退

4

过流3段投入

退

12

零序过流3段

退

20

过热报警投入

退

5

反时限过流投入

退

13

零序过压保护投入

退

21

电动机长起动投入

退

6

过负荷报警投入

退

14

过电压保护投入

退

22

PT断线判别投入

退

7

负序过流1段投入

退

15

低电压保护投入

退

23

CT断线判别投入

退

8

负序过流2段投入

退

16

低压无流闭锁投入

退

24

控制回路断线投入

退

特殊说明：

1、在电动机启动的过程中，运行过流1段保护、过流2段保护、过流3段保护、过流反时限保护以及过负荷告警将自动闭锁，直到电动机启动过程完成才开放它们。

2、装置配置两种过流1段保护，在电动机启动过程中，启动过流1段保护有效，启动完成后运行过流1段保护有效。

06端子定义图

6.1KY-8160A型装置端子定义图

电压Y型接线，测量、保护共用一组CT。

6.2KY-8160B型装置端子定义图

电压V-V平衡接线，测量、保护各用一组CT。

07接线原理图

7.1KY-8160A型装置接线原理图

接线说明：

1、电压Y型接线，测量、保护共用一组CT。

2、当采用三相电流保护时，请按上图接线；当采用两相电流保护时，可不接入B相电流。

3、当需要采用本装置操作防跳回路时，请按上图接线；当不需要本装置操作防跳回路时，可直接将本装置4X端子上提供的跳闸出口、合闸出口空接点引向用户指定的跳合闸机构。

7.2KY-8160B型装置接线原理图

接线说明：

1、电压V-V平衡型接线，测量、保护各用一组CT。

2、当需要采用本装置操作防跳回路时，请按上图接线；当不需要本装置操作防跳回路时，可直接将本装置4X端子上提供的跳闸出口、合闸出口空接点引向用户指定的跳合闸机构。