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1、 WDZ-430电动机综合保护测控装置 技术说明书第三章WDZ-430电动机综合保护测控装置1.产品用途及特点WDZ-430电动机综合保护测控装置（以下简称装置）主要用于大型及中型三相异步电动机的综合保护和测控，对特大型电动机（2000KW及以上，或主保护灵敏度校验不合格）需加装与之配套的WDZ-431电动机差动保护装置。装置可配置独立的操作回路和防跳回路，可适用于各种出口的电动机回路。完备的保护功能：l 电流速断保护l 负序过流一段保护l 负序过流二段保护l 接地保护l 过热保护l 过热禁止再启动保护l 堵转保护l 长启动保护l 正序过流保护l 过负荷保护l 欠压保护l PT断线告警l 独立
2、的操作回路和防跳回路（选配）l 故障录波和电机启动过程录波测控功能：l 10路遥信开入采集、装置内部遥信、事故遥信l 断路器遥控跳、合l 遥测量:三相电压，三相电流，P，Q，功率因数，频率，零序电流l 2路脉冲量输入实现外部电度表自动抄表l 内嵌高精度智能电度表，可节省外部电度表（选配）l 1路420mA直流模拟量输出，替代变送器作为DCS测量接口（选配）通讯功能（选配）：l 智能通讯卡：常规配置高速RS485现场总线，通讯速率可达115.2Kbps，并支持双网。也可选配工业以太网本装置具有如下特点：l 采用先进的32位嵌入式微处理器，多CPU结构l 汉字液晶显示、操作简便直观l 用串行EEP
3、ROM存放保护定值l 可预先设定5套定值适应各种运行工况l 带掉电保持的SOE和自检报告l 软、硬件冗余设计，抗干扰性能强l 完善的软、硬件自检，二级看门狗l 全密封嵌入式机箱设计，体积小，重量轻，可直接安装在开关柜上l 安全可靠的高速现场总线技术，支持双网和以太网接口。l 完善、灵活的保护功能，全面、准确、可靠的测控功能l 可选配DCS测量接口(420mA模拟量输出)l 可选配独立的操作回路和防跳回路，并能自动适应跳合闸电流的大小。2.主要保护功能及原理保护原理框图见图3.1。2.1.电流速断保护其动作判据为：Imax=max（Ia，Ic）ImaxIsdg在额定启动时间内或ImaxIsdd在
4、额定启动时间后ttsd 式中，Imax：A、C相电流（Ia，Ic）最大值（A）Isdg：速断动作电流高值（电动机启动过程中速断电流动作值）（A）Isdd：速断动作电流低值（电动机启动结束后速断电流动作值）（A）tsd：整定的速断保护动作时间（s）本保护在电动机启动时，带有约70ms延时，以避开启动开始瞬间的暂态峰值电流。2.2.负序过流一段保护其动作判据为：I2I21dztt21dz式中，I2：负序电流（A）I21dz：负序过流一段电流动作值（A）t21dz：负序过流一段保护动作时间（s）负序动作时间应躲过电动机外部二相短路的最长切除时间。在FC回路中，负序过流保护应躲过不对称短路时熔丝熔断时
5、间。2.3.负序过流二段保护其动作判据为：I2I22dztt22dz式中，I22dz：负序过流二段电流动作值（A）t22dz：负序过流二段保护动作时间（s）2.4.接地保护采用零序电流互感器获取电动机的零序电流，构成电动机的单相接地保护。为防止在电动机较大的启动电流下，由于零序不平衡电流引起本保护误动作，本保护采用了最大相电流Imax作制动量，其动作特性见图3.2。I0I0dz当Imax1.05Ie时或I01+（Imax/Ie-1.05）/4I0dz当Imax1.05Ie时t0t0dz式中，I0：电动机的零序电流倍数I0dz：零序电流动作值（倍）Ie：电动机额定电流（A）t0dz：整定的接地保
6、护动作时间（s）t0：接地保护动作时间（s）零序额定电流视中性点接地电流大小确定，本装置提供I0e=0.02A和I0e=0.2A两种供选择。一般有，中性点小电流接地时，取I0e=0.02A；中性点大电流接地时，取I0e=0.2A。图3.2 接地保护特性曲线1 2 3 4 512动作区制动区I0/I0dzImax /Ie2.5.过热保护装置可以在各种运行工况下，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，其表达式为：式中,K1=0.5额定启动时间内=1额定启动时间后K2=310本装置取6K1随启动过程变化， K2用于表示负序
7、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。根据理论和经验，本装置取K2=6。电动机的积累过热量为：式中，t：积累过热量计算间隔时间，本装置取t=0.1s。电动机的跳闸（允许）过热量T为：式中，Tfr：电动机的发热时间常数（s）当T时，过热保护动作，=0表示电动机已达到热平衡，无积累过热量。为了表示方便，电动机的积累过热量的程度用过热比例r表示：r=T由此可见，r1.0时，过热保护动作，为提示运行人员，当电动机过热比例r超过过热告警整定值a时，装置先告警。电动机在冷态（即初始过热量=0）的情况下，过热保护的动作时
8、间为：t=TfrK1（I1/Ie）2+K2（I2/Ie）2-1.052当电动机停运，电动机积累的过热量将逐步衰减，本装置按指数规律衰减过热量，衰减的时间常数为4倍的电动机散热时间Tsr，即认为Tsr时间后，散热结束，电动机又达到热平衡。2.6.电动机过热禁止再启动保护当电动机因过热保护切除后，本保护即检查电动机过热比例r是否降低到整定的过热闭锁值b以下，如否,则保护出口继电器不返回，禁止电动机再启动，避免由启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r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r值为零。2.7.堵转保护用电动机转速开关和相电流构
9、成堵转保护。其动作判据为： ImaxIddzttddz转速开关触点闭合式中，Iddz：堵转保护动作电流整定值（A）tddz：堵转保护动作时间（s）本保护需引入电动机转速开关信号。2.8.长启动保护首先计算电动机在启动过程中的计算启动时间tqdj：tqdj=（Iqde）2tydIqdm式中，tqdj：计算启动时间（s）Iqde：电动机的额定启动电流（A）Iqdm：本次电动机启动过程中的最大启动电流（A）tyd：电动机的允许堵转时间（s）其次判断，若在计算启动时间tqdj内，Imax1.125Ie，则，电动机正常启动成功，长启动保护算法结束；若在计算启动时间tqdj后，Imax1.125Ie，则，
10、电动机未能正常启动，长启动保护动作。2.9.正序过流保护无论长启动保护是否投入，首先计算电动机在启动过程中的计算启动时间tqdj：tqdj=（Iqde）2tydIqdm然后判断： 在计算启动时间tqdj结束时，Imax1.125Ie，即电动机正常启动； 启动时间超过允许堵转时间，ttyd；上述条件满足其一，正序过流保护投入。其动作判据为：I1I1glt1t1gl式中，I1gl：正序过流保护正序电流动作值（A）t1gl：整定的正序过流保护动作时间（s）对于不采用长启动保护的用户，需要注意的是：本保护除了需要整定正序过流动作值I1gl和正序过流动作时间t1gl，还需要整定电动机额定启动电流Iqde
11、和电动机允许堵转时间tyd。2.10.过负荷保护其动作判据为：ImaxIgfhttgfh式中，Igfh：过负荷保护电流动作值（A）tgfh：过负荷保护动作时间（s）2.11.欠压保护通过测量电动机母线电压来实现，当电动机母线电压降低到整定动作值Uqy以下且时间大于整定值tqy时，对电动机提供跳闸保护。为防止PT断线误切电动机，本保护设置了当PT断线时闭锁欠压保护动作。其动作判据为：Umax=max（Uab，Ubc，Uca）UmaxUqyttqy欠压保护启动前，Umax1.05Uqy式中，Uqy：低电压保护电压动作值（A）tqy：低电压保护动作时间（s）2.12.通信装置的智能通讯卡支持两种现场
12、总线通信，用户可根据工程需要选择高速RS485或工业以太网。通信内容主要有：l 测量值（模拟量，开关量，脉冲量等）l 保护定值查询和修改l 装置状态、故障信息及录波数据等l 遥控l 远方复归装置的通信功能请在定货时加以说明。2.13.DCS测量接口装置测量电动机的各种交流参数，并通过D/A向DCS系统送出1路420mA 的直流模拟量（测量电流值）。2.14.辅助功能2.14.1.当某一保护动作后，若故障未切除，则其它保护若满足条件会相继动作。2.14.2.装置保护动作后，在未复归情况下，若再有故障保护仍能动作。即保护能多次动作。2.14.3.装置能自动记录装置和电动机的各种运行信息，包括：l
13、64个保护SOE事件记录l 256个遥信变位SOE记录l 16个装置自诊断信息记录l 每次电动机启动的电流波形，并保留最近16次启动过程中的最大启动电流值，用来分析电动机是否有轻微故障，如转子鼠笼是否有断条或裂缝。2.14.4.装置故障录波功能能自动记录最后两次故障的所有电压，电流波形和开关量时序波形。3.参数设定3.1.脉冲电度整定序号名称单位范围缺省值1脉冲电度一初值整数度0999902脉冲电度一初值小数度09903脉冲电度一每字脉冲数脉冲数/度1655351004脉冲电度二初值整数度0999905脉冲电度二初值小数度09906脉冲电度二每字脉冲数脉冲数/度1655351003.2.系统参
14、数整定序号名称单位范围缺省值1装置地址199992密码0999912333屏保时间S01800304网络N1通讯退出、投入退出5接口设置退出、网络N2通讯、模拟量输出退出6调试口通讯退出、投入投入7内置电能板退出、投入退出3.3.保护定值整定序号名称及含义符号单位整定范围整定步长缺省值1电动机额定电流IeA1.006.000.012.002速断电流高值IsdgA2.0080.000.0116.003速断电流低值IsddA2.0080.000.0110.004速断动作时间tsdS0.069.990.010.105电动机启动时间tqdS1.0099.990.0110.006负序过流一段电流I21d
15、zA0.5020.000.012.007负序过流一段时间t21dzS0.2020.000.010.508负序过流二段电流I22dzA0.1020.000.011.009负序过流二段时间t22dzS0.5020.000.013.0010零序动作电流倍数I0dz倍0.5040.000.012.0011零序保护动作时间t0dzS0.069.990.010.5012过热告警定值a0.501.000.010.7013发热时间常数TfrMin1.0080.000.0115.0014散热时间TsrMin1.00300.000.0130.0015重启动过热闭锁值b0.501.000.010.5016堵转保护电
16、流IddzA1.0060.000.013.0017堵转保护时间tddzS1.0099.990.0110.0018电动机额定启动电流IqdeA2.0060.000.0112.0019电动机允许堵转时间tydS1.0099.990.0115.0020正序过流动作电流I1glA1.0060.000.012.6021正序过流动作时间t1glS0.5099.990.0112.0022过负荷保护电流IgfhA1.0060.000.013.0023过负荷保护时间tgfhS10.0650.000.01300.0024欠压保护动作值UqyV10.00100.000.0165.0025欠压保护动作时间tqyS0.
17、1030.000.010.5026速断保护投入退出、投跳投跳27负序一段保护投入退出、投跳投跳28负序二段保护投入退出、投跳投跳29接地保护投入退出、投信、投跳投信30过热保护投入退出、投信、投跳投跳31堵转保护投入退出、投信、投跳退出32长启动保护投入退出、投信、投跳投跳33正序过流投入退出、投信、投跳投跳34过负荷保护投入退出、投信、投跳投信35欠压保护投入退出、投跳投跳36PT断线告警投入退出、投信投信3.4.精度调整3.4.1.测量精度系数调整序号名称范围步长备注1Uab0.520.0012Ubc0.520.0013Uca0.520.0014Ia0.520.0015Ic0.520.00
18、16有功P0.520.0017无功Q0.520.0013.4.2.保护精度系数调整序号名称范围步长备注1Uab0.520.0012Ubc0.520.0013Uca0.520.0014Ia0.520.0015Ic0.520.0016I00.520.0014.背板端子及接线原理图如果开关柜不带操作回路，用户需选配操作板。本装置操作板配置独立的操作回路和防跳回路，可适用于各种出口的电动机回路，并能自动适应跳合闸电流的大小。l 带操作回路的背板端子和接线原理图操作回路原理图见图2.3 WDZ-400系列综合保护测控装置操作回路原理图。背板布置见图3.3 WDZ-430电动机综合保护测控装置背板端子排布
19、及定义图（带操作板）。接线原理见图3.4 WDZ-430电动机综合保护测控装置接线原理图（带操作板）。l 无操作回路的背板端子和接线原理图背板布置见图3.5 WDZ-430电动机综合保护测控装置背板端子排布及定义图（带I/O板）。接线原理见图3.6 WDZ-430电动机综合保护测控装置接线原理图（带I/O板）。4.1.背板信号指示灯名称定义名称定义5V灯（红）装置内部5V正常时常亮RUN灯（红）CPU正常时一秒闪一次24V灯（红）装置内部24V正常时常亮NUL灯（红）未使用动作灯（黄）保护跳闸时常亮TXD灯（黄）调试口通讯发送灯故障灯（绿）装置故障及24V失压时常亮RXD灯（绿）调试口通讯接收
20、灯4.2.工作和操作电源端子号端子定义备注XA1-1工作电源工作电源正XA1-2工作电源工作电源负XA1-3大地大地XC1-1操作电源操作板上有，I/O板上无XC1-2XC2-15操作电源公共端操作板上为操作电源负，I/O板上为24V开入公共端XC2-164.3.远方当地电源端子号端子定义备注XC1-15远方远方电源，操作板上有，I/O板上无XC1-16当地当地电源，操作板上有，I/O板上无4.4.开入接点端子号端子定义备注XA2-12开入124V开入（电动机转速开关接点）XA2-13开入224V开入XA2-14开入324V开入XA2-15开入424V开入（I/O板上为DL位置）XA2-16公
21、共端24V开入公共端XC2-9开入5I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-10开入6I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-11开入7I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-12开入8I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-13开入9I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-14开入10I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-15操作电源公共端操作板上为操作电源负，I/O板上为24V开入公共端XC2-164.5.信号输出接点4.5.1.中央信号输出端子号端子定义备注XA2-1动作信号保护跳闸时闭合接点XA2-2XA2-3装置故障装置自检故障或24V失压时闭合
22、接点XA2-4XA2-5信号一保护告警时闭合接点XA2-6XA2-7信号二保护跳闸或保护告警时闭合接点，可在相应菜单中选择，详见使用说明书XA2-8XC1-3控制断线控制回路断线时闭合接点XC1-44.5.2.位置信号（I/O板上无）端子号端子定义备注XC1-5远方位置远方当地位置信号当装置处于远方状态时接点闭合XC1-64.5.3.模拟量输出端子号端子定义备注XB-5AO1420mA输出XB-6AO2未使用XB-7公共420mA输出公共端4.5.4.现场总线端子号端子定义备注XB-1N1-A网络N1（高速RS485）XB-2N1-BXB-3N2-A网络N2（高速RS485）XB-4N2-B4
23、.5.5.时钟同步信号端子号端子定义备注XB-11时钟同步XB-124.6.遥跳遥合端子号端子定义备注XA2-9遥合通讯遥合XA2-10遥跳通讯遥跳XA2-11公共端4.7.保护跳闸输出端子号端子定义备注XC2-1联跳1（操作板）保护跳闸（I/O板）操作板上，开关位置在跳位时接点闭合；I/O板上，保护跳闸时接点闭合XC2-2XC2-3联跳2（操作板）备用（I/O板）操作板上，开关位置在跳位时接点闭合；I/O板上，备用的输出接点XC2-4XC2-5+DYM、-DYM（操作板）保护联跳1（I/O板）操作板上，+DYM、-DYM为低电压联跳输入接点，必须配合WDZ-491装置的保护输出接点使用；I/
24、O板上，保护跳闸时接点闭合XC2-6XC2-7保护联跳2（I/O板）I/O板上，保护跳闸时接点闭合XC2-84.8.交流量输入定义端子号端子定义备注XD1-1UaA相电压XD1-2UbB相电压XD1-3UcC相电压XD1-4Un电压公共端XD1-5PIaA相保护电流XD1-6PIa*XD1-7PIcC相保护电流XD1-8PIc*XD2-1MIaA相测量电流XD2-2MIa*XD2-3MIcC相测量电流XD2-4MIc*XD2-5I0零序电流XD2-6I0*XD2-7未使用XD2-8未使用4.9.调试口通过CPU板上的调试口，可以更新程序。4.10. 以太网接口10M工业以太网接口。可选配。图3.3WDZ-430电动机综合保护测控装置背板端子排布及定义图（带操作板）图3.5WDZ-430电动机综合保护测控装置背板端子排布及定义图（带I/O板）3 - 19