HN2402说明书.docx
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HN2402说明书
本说明书适用于接触器直接启动电动机控制模式
1概述
1.1用途及适用范围
HN-2402低压电动机测控保护装置,适用于交流50Hz、电压至660V的各种额定功率的交流异步电动机,为其提供完善的电动机控制和保护功能;支持接触器直接启动控制方式;配置有过载、过热、堵转、不平衡、过压、欠压、接地、漏电等多种保护功能;并有测量、统计、通讯(遥测、遥信、遥控)等功能。
装置基于32位微处理器设计而成,产品体积小,结构紧凑,安装方便,实现了分散控制保护和集中管理,为用户提供完善的自动化解决方案。
装置采用分体式结构设计,由“测控主体、显示单元、互感器盒”三部分组成,其中:
“测控主体”负责完成数据采集与运算分析、保护控制、网络通信、输入输出等功能;“显示单元”属用户选配单元,主要负责完成人机交互操作,可查看“测控主体”所有的采集信息,可以设置各种参数,并可以向“测控主体”发出各种控制命令;“互感器盒”负责将电流电压转换为弱电信号并传送给“测控主体”。
1.2技术指标
工作电源:
AC/DC220V或DC110V功耗<15W
工作环境:
工作温度-20℃~+65℃
相对湿度≤95%且无凝露
周围无爆炸介质,无腐蚀金属和破坏绝缘的气体与导电尘埃,无雨雪
模拟量输入回路:
电流电压0.5级
电压额定输入AC100V或AC380V1.5倍过载
电流额定输入1A、5A、20A、50A、100A10倍过载
零序额定输入1A、5A10倍过载
漏电电流输入300mA、600mA
继电器输出容量:
5A/250VAC5A/30VDC
1.3功能配置
型式
功能
功能配置
标准配置
增选配置
保护功能
起
动
状
态
起动短路保护
√
起动堵转保护
√
起动低压保护
√
起动时间超长
√
运
行
状
态
短路保护
√
堵转保护
√
过负荷保护
√
过电压保护
√
低电压保护
√
不平衡保护
√
零序保护I段(单独出口)
√
零序保护II段
√
漏电保护
√
反时限过热保护
√
欠电流保护
√
反时限过流保护
√
直流量保护
√
非电量保护
√
失压跳闸及自起动功能
√
FC检测功能
√
控制模式
注①
断路器
仅保护功能
√
(选一种)
保护+控制功能
接触器
仅保护功能
保护+控制功能
直接起动
双向起动
降压起动
星三角起动
模拟量
注②③
三相电流、三相电压
√
零序电流
√
通讯功能
注④
RS-485总线,MODBUS-RTU通讯协议
最高速率9600
√
CAN总线,企业通迅规约
最高速率250K
开入量输入
标准输入配置(8路)
√
扩展输入配置(4路)
√
继电器输出
注⑤
四路标准配置
√
两路扩展配置
√
直流量输出
一路4~20mA输出,参数可编程
√
直流量输入
可配置一路或两路4~20mA输入
√
注①通过软件设置,装置可以支持交流接触器或断路器控制;接触器模式下具有多种控制方式可以选择。
可以通过人机界面、开入量传动以及通信功能控制合闸或分闸。
注2装置使用穿心电流互感器,保护电流共有1A、5A、20A、50A与100A五种额定电流等级可以选择,用户可以根据需要指定电流电压采集的数量,额定电流大于100A时需要配置一次CT,小于100A时可以直接接入装置的电流互感器。
注3装置测量并显示三相电压、三相电流与零序电流,分析电流的序分量及不平衡度,并计算负荷功率、电网频率与负荷电量等参数。
注4装置支持RS-485总线或CAN总线,每种总线可配置一个或两个接口
注5四路标准配置的继电器分别为“起动A/合闸、起动B/分闸、保护跳闸与告警”。
详细说明请参见后面的相关章节。
2测控功能原理阐述
2.1模拟量采集功能
装置测量并显示三相电压、三相电流与零序电流,分析电流的序分量及不平衡度,并计算负荷功率、电网频率与负荷电量等参数。
装置使用穿心电流互感器,保护电流共配置有1A、5A、20A、50A与100A五种额定电流等级;零序电流共配置有1A、5A两种额定电流等级;漏电电流共配置有300mA、600mA两种电流等级(如需要订货时请做详细备注),每种等级的过载能力均为长时间10倍过载。
电压互感器有100V与380V两种电压等级,每种等级的过载能力均为长时间1.5倍过载。
若电机额定工作电流在100A以内,则电流可直接输入到我方20A、50A或100A等级的专用互感器,不需要一次电流互感器。
额定工作电流大于100A时外部应配置一次CT(二次侧为1A或5A),再将其输出输入到我方1A或5A等级的互感器。
若电机存在双向运行情况时,只能将A相与C相交换以实现反向旋转,并将“反转指示”信号接入装置的开入量,唯有这样装置才能自动调整计算功率及正负序电流的方法。
若工程应用中只采集单路电压则请将Uab输入到互感器盒,若只采集单相电流则请将Ia输入到互感器盒。
按上述要求接入电压电流后,无论接入了三相电压电流还是只接入单相电压电流,装置都可以正确计算出功率,计算方法如下:
平衡条件下功率三相计算公式:
有功功率:
无功功率:
视在功率:
平衡条件下功率单相计算公式:
有功功率:
;无功功率:
;
视在功率:
(U用Uab代替,I用IA代替)
U为线电压,I为线电流,Ua为相电压,IA为相电流,a为Ua与IA的相位差
2.2开入量采集功能
装置默认情况下提供8路无源接点开关量输入,并可扩展4路开关量。
开入量电路采用光电隔离技术,工程应用中将“开关量接点”的一端接装置的开关量输入端Kx,另一端接装置的开入公共端,开入公共端为装置的开入量电路电源输出端。
开入量可以与控制功能或非电量保护功能关联。
2.3控制功能
只需要通过菜单进行一定的设置,装置就可以支持交流接触器直接起动控制方式。
装置默认配置了四路继电器输出,接触器模式下分别命名为“起动A、起动B、保护跳闸与告警”。
装置另可扩展两路继电器输出
2.3.1控制功能的应用
起动A(13-15)为常开触点,起动B(14-15)为常闭触点,在合闸时(通信命令,菜单操作,开入量控制)使起动A(13-15)常开触点发电平信号闭合,使接触器合闸,同时与装置端子13、14并联的接触器常开触点C闭合,形成自保持回路,在装置电源出现失电的情况下,控制回路接触器始终处于合闸位置,保证生产工艺的连续性。
在分闸时(通信命令,菜单操作,开入量控制)使起动A(13-15)闭合的常开触点释放打开,同时起动B(14-15)常闭触点发脉冲信号打开,继而使与装置端子13、14并联的接触器常开触点C释放打开,使接触器分闸。
另外,保护动作时(除零序保护I段外)都能使起动A(13-15)闭合的常开触点释放打开,同时起动B(14-15)常闭触点发脉冲信号打开,保护电机电机跳闸。
同时所有保护动作都使保护跳闸信号继电器(16-19,17-19)动作,提供硬接点电平信号开出。
在保护动作后需通过通信命令、菜单操作或开入量控制对保护跳闸信号进行复归,并通过通信命令、菜单操作或开入量控制分闸操作一次方能再次合闸。
在零序I段保护(接地保护)动作时,备用1(20-22)发脉冲出口,使分励脱口线圈得电跳塑壳开关。
交流接触器直接启动控制模式相关整定:
在“系统参数”子菜单“开出方式”中,将起动A整定为电平,起动B整定为脉冲,保护跳整定为电平,告警型号整定为电平,备用1整定为脉冲。
在“系统参数”子菜单“起动方式”中,将机构类型整定为断路器。
2.3.2控制命令的执行
装置可以通过人机界面、开入量传动、定时触发以及通信功能进行合闸或分闸控制。
下面重点介绍开入量传动控制与定时控制。
传动控制
低压电机就地手动控制方法通常是将分合闸等控制信号接入装置的开入量,由装置检测相应信号后再执行对应的控制操作。
因此,可以将外部分闸、合闸、禁止起动与远方就地等信号接入装置的开入量,然后设置相应的软件功能即可完成各种控制功能。
本装置提供可灵活设置的具有优先级的分合闸控制功能,包括“紧急停止、紧急起动、传动起动、反向起动”控制与“禁止合闸与远方就地”闭锁功能,详细使用方法阐述如下:
◆远方就地:
该功能投入后,装置在执行分合闸命令前会检测当前若处于就地状态再执行命令,否则将不执行任何分合闸命令。
使用该功能时需要将“远方”状态接入装置的开入量,为了简化处理装置并未检测“就地”状态。
若装置检测到当前为非远方状态时允许“传动控制”功能,为远方状态时允许遥控。
若“远方就地”功能不投入,则可以直接进行下面的控制。
下面的描述均基于“就地”状态。
◆紧急停止:
优先级最高的控制命令,与之关联的开入量“动作”时则装置立即发出分闸(停止)命令。
该项功能推荐使用电平信号,这样可以有效防止再次误起动。
◆紧急起动:
与之关联的开入量“动作”时,且当前时刻“紧急停止”未保持有效,则装置立即以设置的起动类型执行起动命令。
“紧急起动”可以使用脉冲信号。
◆传动起动:
与之关联的开入量“动作”时,且当前时刻“紧急停止”与“禁止合闸”均未保持有效,则装置立即以设置的起动类型执行起动命令。
“传动起动”可以使用脉冲信号。
◆反向起动:
是专为配合“双向起动”类型设置的,在该起动方式下,“传动起动”固定由“起动A”出口发出合闸控制,与反向起动关联的开入量“动作”时,装置固定由“起动B”出口发出合闸控制,可满足电机双向旋转控制。
◆禁止合闸:
与之关联的开入量“动作”时,将闭锁“传动起动”控制,但不会闭锁“紧急起动”。
“禁止合闸”需要使用电平信号。
◆传动复归:
与之关联的开入量“动作”时,装置将继电器与事件指示灯复归。
注意,若装置有保护事件发生,装置会自动闭锁合闸控制,此时必须复归后装置才接受控制命令。
2.4电能计量功能
装置具有电量计量功能,并配置有3个“可设置时间段”的电量计量功能。
装置会将运行过程中的有功电量与无功电量统计到“总电量”计量中,而只将发生在指定的时间段内的有功电量与无功电量统计到“相应时间段的电量”中。
装置显示的电能量由功率积分得来。
2.54~20mA输入功能
装置配置有两路4~20mA信号输入接口,可与各种变送器连接。
装置内采用隔离技术将4~20mA转变为电压信号,有效防止线路上串扰对装置的影响。
装置为4~20mA输入信号配置有保护功能,可对温度、湿度超限等事件提供快速的保护。
2.64~20mA输出功能
装置具有一路4~20mA输出,可以选择以电压或电流量作为输出的参考,输出值满足公式
,其中,X为参考量的当前值,M为所选参考的最大范围,M根据电流电压互感器配置有所不同。
参考量与直流满量程输出的对应关系如下:
参考量
额定值
M范围
参考量为IA
参考量为Uab
电流额定等级
电压额定等级
1A
5A
20A
50A
100A
100V
380V
M
1A
5A
20A
50A
100A
150V
600V
2.7通信功能
装置支持CAN或RS485现场总线(由用户选择),每种总线下用户可配置一路或两路通道(选用两路通道时可实现互为备份功能)。
选用RS485总线时装置支持MODBUS-RTU通信规约。
选用CAN总线时装置支持企业通信规约。
借助通信功能主机可以查看装置的模拟量状态、开入量状态,可以控制电机起动或停止,可以完成网络对时功能等。
3保护功能原理阐述
装置为电机“起动”与“运行”两种运行状态均配置了多种保护功能,能自动检测电机起动事件,判断电机“起动”状态向“运行”状态的转化,并能自动切换保护定值。
若IaIbIc的值全部小于Ie的20%则装置判定为当前无电流,当有一相或多相的值大于Ie的20%时装置判定电机发生了起动,并从该时刻开始计时,装置执行“起动”状态下的保护功能,经过Ts时间后装置认为电机转入“运行”状态,执行“运行”状态下的保护功能。
若在Ts时间内电流消失,则装置自动退出当前“起动/运行”状态的判断,并重新开始监视电机起动。
3.1起动状态下的保护功能
◆起动短路:
若电流i(i为IaIbIc三中的1相或多相)大于保护整定值I,状态持续时间大于动作时间T则保护动作,动作出口位置为起动B出口(端子20-22),同时保护跳闸信号开出。
以下除零序I段保护外,其他保护出口位置同此。
◆起动堵转:
原理及判据同“起动短路”。
◆起动低电压:
当UabUbcUca3相线电压全小于保护整定值U,且IaIbIc三相电流中的任何1相电流i>Ie/5,状态持续时间大于动作时间T则保护动作。
◆起动超长:
从装置判定电机发生起动开始(见上),若持续时间到达动作时间T时3相电流依然全部大于保护整定值则保护动作。
3.2运行状态下的保护功能
◆短路/堵转/过负荷:
若电流i(i为IaIbIc三相中的1相或多相)大于保护整定值I,状态持续时间大于动作时间T则保护动作。
◆过电压:
若UabUbcUca三相电压中的1相或多相大于保护整定值U,状态持续时间大于动作时间T则保护动作。
◆低电压:
当UabUbcUca三相线电压全小于保护整定值U,状态持续时间大于动作时间T则保护动作。
◆电流不平衡:
装置采集三相电流时才执行本保护。
IaIbIc三相中至少要有1相电流>Ie/5,并满足Imin/Imax小于设定的不平衡定值A%,状态持续时间大于动作时间T则保护动作。
Imin为三相中的最小值,Imax为三相中的最大值。
保护出口方式可设置。
◆零序I段:
若零序电流i0大于保护整定值I,状态持续时间大于动作时间T则保护动作,动作出口位置为备用1出口(端子20-22),同时保护跳闸信号开出。
零序电流为外部输入电流。
◆零序II段:
若零序电流i0大于保护整定值I,状态持续时间大于动作时间T则保护动作。
零序电流为外部输入电流。
◆漏电保护:
配置小电流互感器以实现电流接入,出口方式可设置(可选报警或出口)。
◆反时限过热:
装置采集三相电流时才执行本保护。
本保护综合考虑电机的正、负序电流的发热效应,模拟电动机的发热与散热过程,保护动作后必须经散热才允许再次起动。
“紧急起动”开入信号可以清除热累积并执行起动命令。
反时限过热保护是一个积分过程,其动作时间t由下面的公式确定:
公式中1.05为散热系数,保护动作后散热时间(Tsr=T/1.052)也由其确定,i1、i2分别为装置根据IaIbIc三相电流计算的正序、负序电流值,T为反时限过热保护设置的时间常数,I为反时限过热保护的整定值。
注:
当电机存在双向旋转情况时必须将电机的选择方向指示信号接入到开入量,并通过交换A相与C相实现电机的反向旋转控制(正常为ABC接线顺序),否则装置将无法正确调整序分量并最终导致“反时限过热”保护不能正确执行。
◆欠电流:
装置采集三相电流时才执行本保护。
若IaIbIc三相电流全部小于保护整定值,且至少有一相电流>Ie/5,状态持续时间大于动作时间T则保护动作。
◆反时限过流:
本保护是一个积分过程,选取三相电流中的最大值进行保护判断。
电流大于基准电流设定值,持续时间大于所选特性方程计算出的动作时间则保护动作。
四种特性曲线方程如下:
K1对应
K2对应
K3对应
K4对应
i为装置采集计算的相电流最大值;I为保护整定值;T为时间常数
◆直流量保护:
任何一路4~20mA输入的值大于保护整定值,状态持续时间大于动作时间则保护动作。
◆非电量保护:
装置共提供4路独立的可以灵活设置的开入量保护功能。
当选定的开入量有效,持续时间大于动作时间则保护动作。
◆失压跳闸及自起动:
当UabUbcUca3相线电压全小于失压保护整定值U1,状态持续时间超过100mS,则装置执行跳闸命令,并开始记录失压状态持续的时间,若在设置的“失压时间”范围内系统电压恢复到允许电机自起动的电压门限以上,则装置开放电机自起动功能;若系统电压在超过设置的“失压时间”后仍然未恢复到允许电机自起动的电压门限以上,则装置禁止电机自起动功能。
满足电机自起动条件后,装置经设置的“延时起动时间”等待后自动发出合闸命令。
将“延时起动时间”设置不同后可以实现多台电机的分批起动。
◆FC闭锁功能:
本功能仅在接触器模式下有效。
设置接触器的最大分断电流If,装置在跳闸前会将当前的最大电流与接触器的最大分断电流If进行比较,若小于则直接执行跳闸,若大于则闭锁跳闸,告警继电器动作,并在“备用出口2”单独出口(需增配备用出口2继电器)。
注:
装置最多可保存16个事件记录。
装置具有自检功能,在装置发生内部故障时闭锁保护出口,并发装置故障信号。
3.3定值清单
保护功能名称
整定值
动作方式
1
起动短路
定值范围
4~10Ie
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
2
起动堵转
定值范围
2~8Ie
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
3
起动低电压
定值范围
50%~80%Ue
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
4
起动超长
定值范围
0~10Ie
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
5
短路
定值范围
4~10Ie
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
6
堵转
定值范围
2~8Ie
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
7
过负荷
定值范围
0.1~1Ie
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
8
过电压
定值范围
105%~120%Ue
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
9
低电压
定值范围
50%~80%Ue
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
10
零序I段
定值范围
0.1~5A
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
11
零序II段
定值范围
0.1~5A
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
12
漏电
定值范围
10mA~600mA
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
13
电流不平衡
定值范围
10~60%
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
14
反时限过热
定值范围
0~10Ie
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
15
反时限过流
定值范围
0~10Ie
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
16
欠电流
定值范围
20%~95%Ie
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
17
直流量
定值范围
0~20.00mA
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
18
非电量
定值范围
—
跳闸和信号
动作时间
0~99.99S
19
FC检测
定值范围
If
跳闸和信号
动作时间
—
20
失压跳闸
失压定值
10%~80%Ue
跳闸
复压定值
60%~120%Ue
失压时间
1~1000S
延时时间
0~1000S
注:
动作时间的整定步长为0.01S
电流定值可以按一次值整定,也可以按二次值整定。
电流定值按一次值整定时整定步长为0.1A,按二次值整定时整定步长为0.01A;电压定值整定步长为0.1V。
接地保护中零序电流额定为1A或5A时,整定步长为0.01A;零序电流额定为600mA时,整定步长为0.1mA。
另需要整定电机的额定工作电流与起动时间
4人机操作说明
4.1面板说明
“显示单元”的面板如右图所示,包括一个液晶显示屏、六个按键与两个状态指示灯。
确定
↑
+
―
↓
取消
装置上电后,按“确定”键,屏幕显示主菜单,按“确定”键进入光标所在行的子菜单;按“取消”键可退回到上级菜单;“↑、↓”键用于移动光标的位置;“+、―”键用于设置参数。
两个指示灯分别定义为运行状态指示灯与事件状态指示灯。
运行状态指示灯每1秒钟闪烁一次,表示显示模块工作正常;事件状态指示灯亮则指示保护事件发生或装置自检时发现硬件错误。
注:
“测控主体”上两个指示灯,与“显示单元”的指示灯意义相同。
4.2人机交换指南
4.2.1待机屏幕:
显示如下
HN-2402V3.0
合能电气
操作说明:
按确定键显示主菜单。
4.2.2主菜单:
显示如下
3电能计量
4运行统计
1实时测量
2开入状态
7系统参数
8清除统计
5手动控制
6保护定值
9查看时间
操作说明:
按取消键,退回到待机屏幕;
按上、下方向键实现翻页
按确定键进入光标所在行的子菜单。
注:
进入“保护定值修改”、“系统设置”菜单时需要输入密码,界面显示如下:
输入密码0000
操作说明:
按取消键,退回到上级菜单;
按+、—键输入密码;
按上、下方向键改变闪烁的位置;
按确定键结束,若密码正确进入相应的子菜单。
4.2.3实时测量子菜单:
显示如下
Ia=00.00A
Ib=00.00A
Ic=00.00A
Uab=000.0V
P=000.0KW
Q=000.0KVar
I0=00.00A
F=00.00Hz
Ubc=000.0V
Uca=000.0V
DI1=00.00mA
DI2=00.00mA
I/I=00.00%
I1=00.00A
S=000.0KVA
cos=0.000
I2=00.00A
操作说明:
按取消键,退回到主菜单;
按上、下方向键进行翻页。
注:
DI1、DI2为输入的4~20mA值,I/I为电流不平衡值,I1、I2为正、负序电流。
功率显示的一次侧值
4.2.4开入状态子菜单:
显示如下
K3未动
K4未动
K1未动
K2未动
K7未动
K8未动
K5未动
K6未动
K11未动
K12未动
K9未动
K10未动
操作说明:
按取消键,退回到主菜单;
按上、下方向键实现翻页。
4.2.5电能计量子菜单:
显示如下
EP=000000KWh
EQ=000000KWh
EP1=000000KWh
EQ1=000000KWh
EP3=000000KWh
EQ3=000000KWh
EP2=000000KWh
EQ2=000000KWh
操作说明:
按取消键,退回到主菜单;
按上、下方向键实现翻页。
注:
EP为有功电量,EQ为无功电量;n为分时段的序号。
4.2.6运行统计子菜单:
显示如下
复位记录
变位记录
事件记录
操作说明:
按取消键,退回到主菜单;
按上、下方向键实现翻页;
按确定键,进入如下所示界面。
请输入查询序号
00
操作说明:
按取消键,退回到上级菜单;
按+、-键输入查询的序号;
按上、下方向键移动闪烁位置;
按确定键进入所查询的子菜单。
注:
装置共保存16个记录信息,序号0表示查询距离当前时间最近的记录,序号15
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