TWDZ5200 05 V103 WDZ5232电动机保护测控装置.docx
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TWDZ520005V103WDZ5232电动机保护测控装置
WDZ-5232电动机保护测控装置
1装置功能
WDZ-5232电动机保护测控装置主要用于10KV及以下大中型三相异步电动机的保护和测控，对于2000KW及以上大型电动机需和WDZ-5231电动机差动保护装置配合使用。
2保护功能及原理
2.1电动机状态
电动机状态判断同WDZ-5231电动机差动保护装置。
2.2电流速断保护
电动机正常起动过程中，电流较大，可能达到6～7倍额定电流，为了保证电动机的正常起动，电流速断保护需要躲过电动机正常起动过程中的最大起动电流。
但是在运行过程中，灵敏度不够。
本保护提供速断电流高值Isdg和速断电流低值Isdd两个定值，电动机在起动过程中按照Isdg动作，在运行过程中按照Isdd动作，既提高了灵敏度，又可以防止起动电流引起的误动作。
外部故障或者相邻电动机严重故障时，电动机特别是大型电动机会产生较大的反向电流，一般可以按照躲过区外故障来整定；否则反向电流可能引起电流速断保护误动作。
本保护设置了反向功率闭锁速断保护的功能，当速断保护动作时，检查电动机功率方向为正向还是反向，如果功率方向为正向，则速断保护出口；如果为反向，则闭锁速断保护出口。
此功能可以通过控制字投退。
2.2.1保护动作逻辑框图
2.2.2保护动作判据
式中，Isdg：
电流速断保护动作电流高值（A）
Isdd：
电流速断保护动作电流低值（A）
tsd：
电流速断保护动作时间整定值（s）
2.3负序一段保护
电动机三相电流有较大不对称时，会产生较大的负序电流，从而使电动机的转子发热加大，危及电动机的正常运行。
装置提供负序电流保护，可以对电动机反相运行、断相运行、匝间短路、电压不对称等异常情况进行保护。
2.3.1负序电流公式
负序电流计算与电流是三相接入和二相接入有关。
三电流互感器方式，根据对称分量法，负序电流的计算公式为：
二电流互感器方式，负序电流的计算公式为：
2.3.2保护动作逻辑框图
2.3.3保护动作判据
式中，I21dz：
负序过流一段保护动作电流整定值（A）
t21dz：
负序过流一段保护动作时间整定值（s）
2.4负序二段保护
负序二段保护可以作为灵敏的不平衡电流保护使用，可以选择告警或跳闸。
负序二段提供定时限、正常反时限、非常反时限、超常反时限供选择。
反时限曲线符合IEC60255-3标准。
2.4.1保护动作逻辑框图
2.4.2定时限保护动作判据
式中，I22dz：
负序过流二段保护动作电流整定值（A）
t22dz：
负序过流二段保护动作时间整定值（s）
2.4.3正常反时限保护动作判据
2.4.4非常反时限保护动作判据
2.4.5超常反时限保护动作判据
2.5接地保护一段
零序电流通过专用零序电流互感器得到，利用二段零序过流保护来达到接地保护的目的。
装置外接零序电流测量范围为10mA～6A。
如果无外部专用零序电流互感器，装置可以软件自产零序，
。
为防止三相电流互感器特性不一致产生的不平衡电流引起接地保护误动作，采用了最大相电流Imax作制动量。
保护动作曲线如下图所示。
电动机起动过程中的接地保护动作曲线
2.5.1保护动作逻辑框图
零序过流逻辑，适用于零序电流外接场合：
带相电流制动逻辑，适用于零序电流自产场合：
2.5.2保护动作判据
零序过流：
相电流制动：
式中，I01dz：
零序保护一段动作电流整定值（A）
t01dz：
零序保护一段动作时间整定值（s）
Ie：
电动机运行额定电流二次值（A）
2.6接地保护二段
2.6.1保护动作逻辑框图
零序过流逻辑，适用于零序电流外接场合：
带相电流制动逻辑，适用于零序电流自产场合：
2.6.2保护动作判据
零序过流：
相电流制动：
式中，I02dz：
零序保护二段动作电流整定值（A）
t02dz：
零序保护二段动作时间整定值（s）
Ie：
电动机运行额定电流二次值（A）
2.7堵转保护
装置利用转速开关接点和过流元件构成堵转保护。
转速开关需要在开入中进行关联。
2.7.1保护动作逻辑框图
2.7.2保护动作判据
式中，Idz：
堵转保护动作电流整定值（A）
tdz：
堵转保护动作时间整定值（s）
2.8长起动保护
电动机起动过程中，如果时间过长，会严重影响电动机的安全运行。
装置提供长起动保护，对电动机的起动过程进行保护。
电动机的正常额定起动过程中出现的最大起动电流为额定启动电流Iqde，在此情况下电动机允许的堵转时间为tyd。
电动机起动过程中，起动电流越大，则相应的允许起动时间应该越短，否则应该越长。
使用以下公式计算电动机起动过程中的允许起动时间。
式中，tqdj为计算的允许起动时间（s）
Iqdm为本次电动机起动过程中的最大起动电流（A）
如果在计算的允许起动时间tqdj内，电动机起动结束，进入运行态，即Imax≤1.125Ie，则长启动保护结束；如果在计算的允许起动时间tqdj内，电动机仍然处于起动态，即Imax>1.125Ie，则长启动保护动作。
2.8.1保护动作逻辑框图
2.9正序过流保护
正序过流保护在电动机起动过程中不投入，在起动结束后自动投入。
为防止电动机自启动过程中引起的正序过流误动作，动作延时需要考虑电动机自启动时间。
2.9.1正序电流公式
正序电流计算同样与电流是三相接入和二相接入有关。
三电流互感器方式，正序电流的计算公式为：
二电流互感器方式，正序电流的计算公式为：
2.9.2保护动作逻辑框图
2.9.3保护动作判据
式中，I1gl：
正序过流保护动作电流整定值（A）
t1gl：
正序过流保护动作时间整定值（s）
2.10过负荷保护
过负荷保护提供定时限、正常反时限、非常反时限、超常反时限供选择。
反时限曲线符合IEC60255-3标准。
注意过负荷保护动作延时需要考虑电动机启动时间。
2.10.1保护动作逻辑框图
2.10.2定时限保护动作判据
式中，Igfh：
过负荷保护动作电流整定值（A）
tgfh：
过负荷保护动作时间整定值（s）
2.10.3正常反时限保护动作判据
2.10.4非常反时限保护动作判据
2.10.5超常反时限保护动作判据
2.11过热保护
装置通过在各种运行工况下，建立电动机的发热模型，对电动机提供准确的过热保护，考虑到正、负序电流的热效应不同，在发热模型中采用热等效电流Ieq，其计算公式为：
式中，K1随起动过程变化，当电动机处于起动态，K1=0.5，否则，K1=1；K2用于表示负序电流在发热模型中的热效应，由于负序电流在转子中的热效应比正序电流高很多，比例上等于在两倍系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比，一般为3～10。
根据理论和经验，本装置取K2=6。
电动机的累计过热量θΣ为：
式中，Δt为累计过热量计算间隔时间。
θΣ=0表示电动机已达到热平衡，无过热量累计过程，此时Ieq=1.05Ie。
电动机的跳闸（允许）过热量θT为：
式中，Tfr为电动机的发热时间常数（s）。
当θΣ＞θT时，过热保护动作。
为了便于理解，用过热比例θr表示电动机的累计过热量的程度：
可见，当θr＞1时，过热保护动作。
为提示运行人员，当θr超过过热告警整定值θa时，装置先告警。
因此电动机从冷态（即初始过热量θΣ=0）的情况下到过热保护动作，其动作时间为：
当电动机停运，电动机累计的过热量将逐步衰减，本装置按指数规律衰减过热量，Tsr为过热量衰减的半衰期，即θr由1.0衰减到0.5的时间。
当电动机因过热保护切除后，过热保护检查电动机过热比例θr是否降低到整定的过热闭锁值θb以下。
如果θr＞θb，则保护出口继电器不返回，禁止电动机再起动，避免由于再次起动，起动电流引起过高温升，损坏电动机。
紧急情况下，如在过热比例θr较高时，需启动电动机，可以按装置面板上的“复归”键，人为清除装置记忆的过热比例θr值为零。
2.11.1保护动作逻辑框图
2.12欠压保护
为了保证重要电动机的自起动，对于不重要的电动机，在电压降低后，低电压保护动作。
欠压保护经PT断线闭锁。
此种欠压保护方式可称为“分散式低电压保护”。
如果装置不配置操作板，且开关位置接入，或者装置配置操作板，则欠压保护受合位闭锁；否则保护起动前电压必须大于1.05倍整定值。
2.12.1保护动作逻辑框图
2.12.2保护动作判据
式中，Umax：
AB、BC、CA线电压（Uab、Ubc、Uca）最大值（V）
Uqy：
欠压保护动作电压整定值（V）
tqy：
欠压保护动作时间整定值（s）
2.13PT断线
装置设有瞬时PT断线闭锁欠压保护和延时PT断线报警功能。
PT断线分三相PT断线和单相或者二相PT断线。
三相PT断线主要特征是有流无压；单相或者二相PT断线主要特征是较大的不平衡电压，利用负序电压来判断。
2.13.1保护动作逻辑框图
2.13.2保护动作判据
2.14FC过流闭锁
在FC（熔断器-接触器）回路中，如果任意一相故障电流大于接触器额定开断电流，如果通过接触器跳闸，则可能烧毁接触器，此时应通过熔断器熔断来切除大电流，闭锁跳闸出口。
2.14.1保护动作逻辑框图
2.15熔断器保护
在FC回路中，如果电流大于接触器额定开关电流，即FC过流闭锁电流值，则熔丝开始熔断，当电流无流，则认为熔丝完全熔断。
将接触器跳开，以供后续更换熔丝。
为了防止单相熔丝熔断，其余相仍然有大电流，判断三相熔丝完全熔断才跳开接触器。
如果是单相故障，引起单相熔丝熔断，需要人工跳开接触器。
一般熔断器有指示熔丝正常工作的接点，当熔丝熔断，相应接点会发生变化，也可以利用此接点，接入装置的开入，利用开关量保护来跳开接触器或告警指示以人工跳开接触器。
2.15.1保护动作逻辑框图
2.16开关量保护
装置提供3路开关量保护，开关量接点至装置的开关量输入端子，同时在开入中关联为开关量保护。
出口方式可以选择告警和跳闸。
其中“低电压连锁”开入利用PT柜中的低电压保护动作（WDZ-5271电压互感器保护测控装置的三段低电压保护）引出接点，低电压发生时，WDZ-5271判断低电压保护动作，从而低电压连锁开关量闭合，保护动作。
此种低电压保护方式集中管理，分散跳闸，可称为“集中式低电压保护”。
为了保证无延时开关量动作的可靠性，装置可选配非电量板，可将从外部来的非电量信号直接无延时驱动2路非电量出口继电器跳闸，同时给出2组非电量信号（一组为不保持信号输出，一组为保持信号输出），同时装置本身的CPU记录非电量动作情况。
非电量跳闸回路的起动电压为额定电压的50%~70%（50%以下可靠不动作，70%以上可靠动作），启动功率大于5W。
2.16.1保护动作逻辑框图
2.17保护定值
序号
名称及含义
符号
单位
整定范围
1
电动机额定电流
Ie
A
0.20In-1.20In
2
速断电流高值
Isdg
A
0.20In-20.00In
3
速断电流低值
Isdd
A
0.20In-20.00In
4
速断动作时间
tsd
s
0.00-10.00
5
反向功率闭锁速断
退出、投入
6
负序过流一段电流
I21dz
A
0.20In-4.00In
7
负序过流一段时间
t21dz
s
0.10-20.00
8
负序过流二段电流
I22dz
A
0.20In-4.00In
9
负序过流二段时间
t22dz
s
0.10-100.00
10
负序过流二段动作曲线
定时限/正常反时限/非常反时限/超常反时限
11
负序过流二段出口方式
告警、跳闸
12
零序动作一段电流
I01dz
A
0.010-6.000①
13
零序保护一段时间
t01dz
s
0.00-10.00
14
接地一段出口方式
告警、跳闸
15
零序动作二段电流
I02dz
A
0.010-6.000②
16
零序保护二段时间
t02dz
s
0.10-100.00
17
接地二段出口方式
告警、跳闸
18
堵转保护电流
Idz
A
0.20In-20.00In
19
堵转保护时间
tdz
s
0.10-100.00
20
堵转保护出口方式
告警、跳闸
21
电动机额定起动电流
Iqde
A
0.20In-20.00In
22
电动机允许堵转时间
tyd
s
1.00-40.00
23
长启动保护出口方式
告警、跳闸
24
正序过流动作电流
I1gl
A
0.20In-12.00In
25
正序过流动作时间
t1gl
s
0.10-100.00
26
正序过流出口方式
告警、跳闸
27
过负荷保护电流
Igfh
A
0.20In-20.00In
28
过负荷动作时间
tgfh
s
0.10-650.00
29
过负荷动作曲线
定时限/正常反时限/非常反时限/超常反时限
30
过负荷保护出口方式
告警、跳闸
31
过热告警定值
θa
0.50-1.00
32
重起动过热闭锁值
θb
0.50-1.00
33
发热时间常数
Tfr
Min
1.00-100.00
34
散热时间
Tsr
Min
1.00-300.00
35
过热保护出口方式
告警、跳闸
36
欠压保护动作值
Uqy
V
10.00-100.00
37
欠压保护动作时间
tqy
s
0.10-30.00
38
FC过流闭锁电流值
Ifcbs
A
1.00In-20.00In
39
开关量保护一动作时间
tKI1
S
0.10-650.00
40
开关量保护一出口方式
告警、跳闸
41
开关量保护二动作时间
tKI2
S
0.10-650.00
42
开关量保护二出口方式
告警、跳闸
注：
①②零序动作一段电流和零序动作二段电流定值的范围：
在零序电流外接情况下为0.010~6.000A；在零序电流自产情况下为0.20In~20.00In。
零序电流的接入方式选择在“装置菜单->定值设置->系统设置->工程参数->零序电流接入方式”中进行配置。
2.18软压板
装置提供软压板功能，在进行软压板投退过程中，会产生软压板虚拟遥信变位信息。
序号
名称及含义
符号
整定范围
1
速断保护
退出、投入
2
负序一段保护
退出、投入
3
负序二段保护
退出、投入
4
接地保护一段
退出、投入
5
接地保护二段
退出、投入
6
过热保护
退出、投入
7
堵转保护
退出、投入
8
长起动保护
退出、投入
9
正序过流保护
退出、投入
10
过负荷保护
退出、投入
11
欠压保护
退出、投入
12
PT断线告警
退出、投入
13
FC过流闭锁
退出、投入
14
熔断器保护
退出、投入
15
开关量保护一
退出、投入
16
开关量保护二
退出、投入
17
低电压连锁保护
退出、投入
3测控功能
3.1测量功能
提供三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因素、频率。
3.2开入
提供标准24路开入。
3.3开出
提供标准5路继电器输出，有7个开出接点。
3.4遥控
提供断路器开关的遥控跳合闸操作。
3.5计量功能
提供硬件正向有功、正向无功、反向有功、反向无功电能计量功能，同时提供正向有功、正向无功电能脉冲输出功能。
同时可以利用装置计算出的有功、无功，进行有功电能、无功电能累计。
3.6操作回路
操作回路功能包括跳圈、合圈、跳位监视、合位监视、跳位信号输出、合位信号输出、控制回路断线输出、保护跳闸输出、遥控跳闸输出、遥控合闸输出、手动跳闸输入、手动合闸输入、DCS跳闸输入、保护跳闸输入 、2路位置联跳或保护联跳输出等。
3.74~20mA输出
装置提供1路4～20mA输出，可选配2路4~20mA输出，可以任意整定所对应的测量量和倍数。
3.8电动机管理功能
电动机起动时间、最大起动电流、起动过程录波
电动机累计运行时间、上次运行时间
电动机累计分闸次数、累计合闸次数
4背板端子和接线原理图
4.1模拟量输入
Ua、Ub、Uc为电动机电压，装置中作为保护和测量电压共同输入，线电压接入，额定电压为100V。
IA、IB、IC为测量电流，需从专用测量CT输入。
测量电流有额定5A和1A之分。
Ia、Ib、Ic为三相保护电流。
保护电流有额定5A和1A之分。
3I0为零序电流，从专用零序电流互感器接入。
零序电流二次值有效测量范围为10mA～6A。
如无专用零序电流互感器，装置也可自产零序
4.2背板端子
从装置前面看，背板端子最左边为插槽1，最右边为插槽5，中间分别为插槽2、插槽3、插槽4。
从装置背面看，最右边为插槽1，最左边为插槽5。
端子编号为3位数，如“ABC”，第一位A为插槽几，第二三位BC为自上而下端子的序号。
如插槽3的第1个端子，编号为301。
4.2.1操作板基本配置端子
插槽1：
模入板
端子101、103、105为线电压输入。
端子107～108为测量A相电流输入。
端子109～110为测量B相电流输入。
端子111～112为测量C相电流输入。
端子113～114为保护A相电流输入。
端子115～116为保护B相电流输入。
端子117～118为保护C相电流输入。
端子119～120为零序电流3I0输入。
插槽2：
空板
插槽3：
操作板
端子301~303为位置状态输出。
302～301为跳位状态输出；303～301为合位状态输出。
端子304～305为控制回路断线输出。
端子306为合位监视继电器负端。
端子307为跳位监视继电器负端。
端子308为保护跳闸出口（BTJ），可经压板或直接接至端子318。
端子309为遥控正电源输入端子，只有在其接入正电源时装置才将遥跳和遥合功能投入。
端子310为遥控合闸出口（YHJ），可经压板或直接接至端子317。
端子311为遥控跳闸出口（YTJ），可经压板或直接接至端子319。
端子312为控制正电源输入端子。
端子313为控制负电源输入端子。
端子314接外部合闸机构，即断路器合闸线圈。
端子315接外部跳闸机构，即断路器跳闸线圈。
端子317为手动合闸输入端子。
端子318为保护跳闸输入端子。
端子319为手动跳闸输入端子。
端子320为DCS跳闸输入端子。
端子321～322为开出4，默认为保护联跳出口，也可通过跳线选择为位置联跳。
端子323～324为开出5，默认为保护联跳出口，也可通过跳线选择为位置联跳。
端子325～326为装置故障告警信号输出。
端子327～328为保护跳闸信号输出。
端子329～330为保护告警信号输出。
端子331～332为动作告警信号输出，当保护动作或保护告警时，此信号输出。
插槽4：
接口板
端子401～402为现场总线1输入，401为正极性，402为负极性。
可选择CAN、ProfiBus网络接口。
端子403为信号地。
端子404～405为现场总线2输入，404为正极性，405为负极性。
可选择CAN、ProfiBus网络接口。
端子406～407为GPS对时输入端口，接485差分电平。
端子408为信号地。
端子410～411为有功电能脉冲输出，24V无源空接点输出。
410为正端，411为负端。
端子412～413为无功电能脉冲输出，24V无源空接点输出。
412为正端，413为负端。
端子414～416为2路4～20mA输出。
414～4165为第1路输出，414为正端，416为负端；415～416为第2路输出，415为正端，416为负端。
装置接地螺柱必须和现场接地网可靠连接。
插槽5：
电源板
端子503～504装置电源输入，装置电源可选择交直流220V或交直流110V。
503为装置电源负输入端，504为装置电源正输入端。
端子506～530为24路强电直流110V或220V开入。
506为开入公共负端，507～530为24路开入输入。
507、508、509默认定义为3路开关量保护，其中509为低电压连锁，513默认定义为堵转接点。
端子531～532为装置闭锁输出，常闭接点。
装置24V失电或内部CPU不正常工作，接点闭合。
4.2.2不配置操作板基本配置端子
插槽1：
模入板
同操作板配置下模入板端子说明。
插槽2：
空板
插槽3：
出口板
端子301～304为保护联跳输出。
301～302为其中一副接点输出；303～304为其中另一幅接点输出，常开接点。
端子305～308为开出2出口。
305～306为其中一副接点输出；307～308为其中另一幅接点输出。
端子309～310为保护跳闸出口。
端子311～312为遥合继电器出口。
端子313～314为遥跳继电器出口。
端子325～326为装置故障告警信号输出。
端子327～328为保护跳闸信号输出。
端子329～330为保护告警信号输出。
端子331～332为动作告警信号输出，当保护动作或保护告警时，此信号输出。
插槽4：
接口板
同操作板配置下接口板端子说明。
插槽5：
电源板
510默认定义为远方位置，511、512默认定义为断路器跳位、合位接入。
其余同操作板配置下电源板端子说明。
4.3端子接线原理图
4.3.1模拟量输入接线原理图
4.3.2开入、中央信号、网络、模出、电能脉冲输出回路接线原理图
4.3.3操作板操作回路原理图
4.3.4不配置操作板开出回路接线原理图
5装置选型
（1）装置网络通讯接口可选配CAN、ProfiBus，均为双网配置；如果需要选配RS485接口，请特殊说明；
（2）装置可选配硬件电能板；
（3）装置可选配操作回路，防跳功能可选择取消；联跳继电器默认为保护联跳，如果联跳继电器需要为位置联跳，请特殊说明；操作回路跳合闸电流默认为0.3~4A自适应，如果跳合闸电流为0.05~0.3A或4~10A，请特殊说明。
也可不选配操作回路；
（4）装置操作回路电源和开入电源有直流110V和直流220V之分；装置电源不区分110V和220V，也不区分交流和直流；
（5）装置二次额定电流有1A和5A之分，此电流为保护电流和测量电流，且保护电流和测量电流同为1A或5A；
（6）装置默认配置1路4~20mA输出，如果不需要4~20mA输出或需要2路4~20mA输出，请特殊说明；
（7）装置零序CT精确工作范围为10mA~6A，如果零序电流不在此范围，请特殊说明；
（8）装置二次额定电压为100V、50Hz，线电压接入；
（9）装置可扩展开入、开出资源以及选配非电量板，请特殊说明。
6整定说明
6.1重要提示
本整定说明仅供参考。
6.2电流速断保护
6.2.1速断电流高值Is
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