四方综保电动机说明书.docx
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四方综保电动机说明书
第一章概述
CSF106VD21数字式电动机保护主要用于2000kW以下不设纵差保护的高压异步电动机,亦可作2000kW以上的异步机或同步机的后备保护。
CSF106VD21数字式电动机保护主要有以下功能:
品名
三相
过流
差动保护
过热保护
启动
时
间
过长
接地保护
不平衡保护
堵转保护
PT
断线
低
压保护
硬压
板
软压板
遥测
遥信
遥控
远方管理
CSF106VD21
CSF106VD22
表1-1CSF106VD系列数字式电动机保护功能配置
CSF106VD22同步电动机综合保护,在CSFVD21基础上将速断保护改为差动保护,适用于任何容量的同步电动机,除具有上述异步电动机综合保护功能外,还具有保护动作跳励磁回路灭磁开关输出接口和同步电动机失步联跳电动机高压开关的输入接口,同步电动机失磁信号输入接口。
装置设有RS232、RS485及LONWORKS接口可与监控系统连接,便于实现四遥及远方通讯。
定时全面的自检系统大大提高了保护的可靠性。
同时,本装置支持GPS(全球卫星定位系统)对时。
其主要的技术特点如下:
1)以工业级32位MPU单片机系统为核心部件,采用内部总线方式,芯片内设有ADC、32位CPU、QSM、SRAM、TPURAM、TPU、FLASHEEPROM,总线不出芯片,外围电路全部光藕隔离,采集8路模拟量,占用CPU时间不超过1us,高精度、高速率,可扩展到16路模拟量,在线程序写入FLASH芯片(ISP),方便软件修改、升级。
2)128×64点大液晶全汉字显示,调试全部为汉字菜单结构,使用方便、直观、信息详尽丰富。
3)采用工业级芯片,表面贴工艺,体积小,抗震、抗干扰能力强、可靠性高。
4)前面板232串口带光电隔离,可在现场实现通讯,提供更加方便友好的调试操作环境。
5)结构上设计合理,全封闭机箱坚固、抗震、抗干扰能力强,机箱小巧,适合安装于保护屏、开关柜等处。
6)该保护共可录入4套保护定值,便于现场运行。
7)可扩展工业级CAN总线,LON总线网络,组网方便、经济、可靠、可与监控系统直接通讯。
8)自动记录故障数据,掉电不丢失,便于事故分析。
9)线路故障时,除提供光报信号外,保护自动弹出全中文故障报告,直观明了,便于维护。
10)全数调系统无任何调整元件。
第二章技术参数
2.1装置额定数据(详细参数在定货时说明)
交流电流:
5A或1A
交流电压:
100V或57.7V
装置电压:
110V/22OVDC允许偏差+15%~-15%或220V交流
频率:
50HZ
2.2交流回路过载能力
交流电压:
连续工作1.2UN
交流电流:
连续工作2IN持续1S可达20IN
2.3装置功耗
交流电流回路:
5A时<1VA/每相
交流电压回路:
<1VA/每相
装置电源功耗:
正常工作时<3W,保护动作时<15W
2.4精度
电流:
步长0.01A误差<±3%
电压:
步长0.01A误差<±0.2V
时限:
步长0.01s
延时:
在延时〈1S,误差<±10ms
在延时1—100S时,误差〈±1.5%
频率偏差:
<±0.02HZ
滑差定值:
±0.5HZ/S
2.5体积
外形尺寸:
175×173×225
2.6环境条件
温度环境:
-15℃----55℃
相对湿度:
<95%
2.7测量范围
交流电流:
0.08INA~20×IN
交流电压:
0.4V~140V
时间:
0---59S
频率:
45HZ~55HZ
2.8动作时间
整组速断:
<30ms
2.9抗电磁干扰性能符合GB6162标准
2.10绝缘耐压性能
试验部分
耐压水平
(工频,1分钟)
备注
交流回路对地
2KV
VFC,CPU,MMI取下
交流电压、电流回路之间
2KV
同上
直流回路对地
1.5KV
同上
交直流回路之间
2KV
同上
24V回路对地
1KV
所有插件插入,5V,15V可靠接地
2.11机械性能
工作条件:
通过I级振动响应、冲击响应检验
运输条件:
通过I级振动耐久、冲击耐久及碰撞检验
2.12定货说明
操作回路的断路器线圈电流和装置的工作电压大小需用户定货时说明。
第三章硬件说明
3.1结构
CSF106VD系列装置,采用全密闭机箱结构,整面板,前插拨,嵌入式安装,后接线。
本装置由4个插件构成。
机箱由从左到右依次为直流电源插件、逻辑插件、交流插件。
装置外型见附图。
3.2交流插件
交流插件包括电压输入和电流输入两部分,不同型号的装置其电压和电流输入元件的数目不同。
电压输入元件由电压变换器构成,其输入为交流120V时输出为交流7V左右,线形范围为0.4~120V。
电流输入元件由电流变换器和并联电阻构成,保护相电流:
输入为20In时的输出为7.07。
,线形范围为0.04In~20In。
3.3直流电源插件
输入直流220V或110V变换为+24V,+5V,+5V,+15V三路不共地输出,具有24V后上电和先下电功能,电源内部带有一对常闭接点,作为失电告警的输入端子.为装置提供了可靠的工业电源。
见下图:
3.4MPU插件
插件以工业级32位MPU单片机系统为核心部件,采用内部总线方式,芯片内设有ADC、FLASHEEPROM、32位CPU、QSM、SRAM、TPURAM、FLASHEEPROM、TPU,总线不引出芯片,外围电路全部光隔,采集16路模拟量,占用CPU时间不超过1us。
由于没有外引的总线大大提高了装置的抗电磁干扰能力。
另外,由于MPU插件采用了多层印制板及表面封装工艺,外观小巧,结构紧凑。
3.5逻辑插件
逻辑插件上由微型继电器构成跳合闸及信号等逻辑。
信号开出继电器全部带磁保持,开入开出电路全部采用光隔措施。
对其中的继电器出口操作插件装设的继电器全部为带自保持线圈的,大容量触点继电器,因此,保证了出口操作电路的可靠性。
本装置的开关量输入回路共12路,其分配形式见下页图
3.6跳合闸回路
该保护设有跳闸出口继电器,合闸出口继电器,分别对应设有跳闸压板,合闸压板,由后面板端子引出。
中央信号、控制回路断路器信号也由后面板上引出。
另外,跳合闸回路还有保持和防跳的功能。
跳合闸操作回路见附图。
3.7通信电路
装置设有RS485、RS232及LONWORKS接口可与监控系统联接,RS485及RS232通信方式的选择可由软件中通信控制字设定,同时该通讯电路与装置内部电源为相互隔离的,同时与前面板的装置维护通信口也相互隔离,防止相互间电气串扰。
第四章电动机保护软件说明
CSF106VD系列数字式电动机保护,提供了电压、电流、有功功率无功功率以及对跳闸合闸的远方控制功能。
该保护主要有以下保护组成:
1)过流速段
2)差动保护
3)接地保护
4)不平衡保护
5)过热保护
6)正序保护
7)启动时间过长保护
8)堵转保护
9)低电压保护
10)PT断线告警
4.1过流保护
为躲过电动机启动电流和提高电动机运行时的保护灵敏度,该保护定值在启动前后按阶梯形设置。
当电动机启动时,在设定的启动时间内按躲过电动机启动电流整定,启动时间过后,电流Ⅰ段定值自动降为原定值的1/2。
在启动条件成立后,进行速断过流条件判别,故障电流大于速断电流定值时,保护瞬时速段出口,动作时间小于30ms,过流判别条件为:
I>I
同时T>T
速断过流出口
式中I为相电流。
I
为速断过流定值。
T
为速断过流时限。
4.3接地保护
电动机接地故障电流取决于供电系统的接地方式
对于电动机所在的低压电网,中性点一般不接地或经消弧线圈/电阻接地,其定子单相接地主要由绝缘损坏引起,其零序电流主要为电容电流,故障电流很小,为了检测较小的接地故障电流,保护用零流应取自零序电流专用CT。
在直接接地系统中,接地故障电流将很大,由三相电流互感器的电流矢量和来取得零序电流。
因此,本装置中接地保护应根据系统工况选择投退“大电流接地类型”和“小电流接地类型”。
零序保护动作时,“接地告警”和“接地跳闸”可分别或同时选择。
为提高接地保护的可靠性和灵敏性,接地故障保护的电流和时限定值在电动机启动前后分别整定。
其动作条件如下:
1)T≤TQD时,I0>I01;T>T01;
I0为零序电流;
I01为启动过程中电动机接地零流跳闸定值;
T01为启动过程中零序过流跳闸延时定值。
2)T>TQD时,I0>I02;T>T02;
I02为启动结束后电动机接地零流告警定值;
T02为启动结束后零序过流告警延时定值。
接地保护可以选择只报警或只跳闸,通过控制字,供用户灵活选择。
4.4不平衡保护
又叫负序过流保护,防电动机电流不对称,出现较大的负序电流;而负序电流在转子中产生2倍工频的电流,使转子发热大大增加,危及电动机的安全运行。
负序过流保护动作条件为:
1)I1>IF1;IF1为电动机负序电流启动前的定值,I1为负序电流;
T>TF1;TF1为负序电流启动前的延时定值。
2)I2>IF2;IF2为电动机负序电流启动后的定值,I2为负序电流;
T>TF2;TF2为负序电流启动后的延时定值。
4.5过热保护。
过热保护主要防止由过负荷、不对称过负荷、定子断线等引起的电动机过热,也作为电动机短路、起动时间过长、堵转等其它故障的后备保护。
本装置可以在任何工况下建立电动机的发热模型,从而提供准确的过热保护。
由于正、负序电流的热效应不同,其表达式为:
其中:
Ieq为运行等效电流
K1-----正序电流发热系数,
电机启动过程中K1=0.5
电机运行过程中K1=1。
K2-----负序电流发热系数,取K2=3-10
I1-----电机实际运行电流的正序分量。
I2-----电机实际运行电流的负序分量。
为躲过启动电流,K1随启动过程变化。
由于负序电流在转子中的热效应比正序电流高,在比例上等于两北系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比。
所以为准确反应负序电流在发热模型中的热效应,K2另行整定为较大值。
电动机的热积累模型可用下式表示:
θ为电动机热积累值。
则电动机的运行时间/电流关系可用下面的公式表示:
τ1为发热时间常数,可在2.5-40之间调节(单位分,级差0.1分即6秒)
过热保护分两段,当热积累值大于0.75时发出告警信号,过热报警指示灯亮,过热报警继电器动作;如过负荷跳闸压板投运,当过负荷累加量大于1时,则发出口跳闸命令,过热报警指示灯亮,出口继电器动作。
当电动机工作时,散热时间常数τ2等于发热时间常数τ1,当电动机停转时,电动机的散热效果变差,为获得准确的发热模型,电动机停转时,散热时间常数自动增加到原来的1-4.5倍,即τ2=kc×τ1(kc为冷却系数,范围为1-4.5,级差为0.1)。
过热出口继电器动作之后,在电动机再次启动之前,按照电动机停转进行散热计算,若热积累值大于0.75,则保护出口继电器保持,禁止电动机再启动。
如果需要紧急启动,则可通过装置外部开入量使热积累值复归为零,即置电动机为“冷态”。
注意:
只有在紧急情况下才允许电动机从热态启动。
4.6正序保护
通过监测电动机的负序电流来实现,为躲过电动机启动电流和提高电动机运行时的保护灵敏度,该保护定值在启动前后分别整定。
其动作条件如下:
1)T≤TQD时,I+>“正序定值I”,T>“正序时限I”
2)T>TQD时,I+>“正序定值Ⅱ”,T>“正序时限Ⅱ”
I+为正序电流
当短路、堵转、启动时间过长时,正序保护都可能动作,在速段、堵转、启动时间过长保护投入的情况下,此保护可以退出。
4.7启动时间过长保护
当电动机在规定的启动时间内没有完成启动时保护动作。
其动作条件如下:
1)T>TQD时,过长保护自动投入
2)IФ>IGC;IGC过长保护电流定值,可设为0.5Istart;
IФ为相电流。
3)T>TGC;TGC为过长保护时间定值。
当电动机启动完成后,即T>1.5*TQD时,启动时间过长保护自动退出。
4.8堵转保护
为了保证电动机不因堵转而烧坏,其动作条件如下:
1)IФ>ILR;ILR 为电动机堵转电流定值,按堵转电流一
半设定。
IФ为相电流。
2)T>TLR;TLR为堵转延时定值。
当电动机启动时,堵转保护元件自动退出,当t>1.5*TQD时,堵转保护元件自动投入。
TQD为电动机启动时间。
4.9低电压保护
又称欠压保护,通过监测三个线电压实现保护目的。
当电源电压降低或短时中断,为了保证重要电机自启动及运行,应启动低电压保护按重要程度对电动机分步切除;当三个线电压中任意一个小于低电压保护定值,则低电压保护按整定延时动作。
发生断相故障时,PT断线动作,自动闭锁低电压保护。
一般情况下,低压保护用于非重要电机。
其跳闸动作条件如下:
1)65V 2)T>TDYTDY为低电压延时定值。 3)断路器合 4.10PT断线告警 任意PT线电压低于65V,且有电流时,在PT断线软压板投入的情况下,持续5秒后,弹出PT断线菜单。 第五章装置的整定 5.1.1电动机保护定值清单 注: 电流整定范围CT规格以5A为例,CT规格为1A时对应除以5。 序号 定值名称 定值含义 整定范围 1 PT变比 0-999.99 2 CT变比 0-999.99 3 Ⅰ段定值 电流Ⅰ段定值 0.5-99.99A 4 堵转定值 电机堵转电流 0.5-99.99A 5 正序值Ⅰ 启动时正序电流定值 0.5-99.99A 6 正序值Ⅱ 启动结束后正序电流定值 0.5-99.99A 7 负序值Ⅰ 启动时负序电流定值 0.5-99.99A 8 负序值Ⅱ 启动结束后负序电流定值 0.5-99.99A 9 接地值Ⅰ 启动时接地电流定值 0-99.99A 10 接地值Ⅱ 启动结束后接地电流定值 0-99.99A 11 欠压定值 低电压保护定值(线压) 0.5-99.99V 12 过长定值 启动时间过长电流定值 0.5-99.99A 13 发热常数 发热时间常数 0-99.99 14 基准电流 0.5-99.99A 15 负序系数 负序电流发热系数 0-99.99 16 冷却系数 发电机冷却过程中的系数 0-99.99 17 正序时Ⅰ 启动时正序跳闸延时 0-59.999ms 18 正序时Ⅱ 启动结束后正序跳闸延时 0-59.999ms 19 负序时Ⅰ 启动时负序跳闸延时 0-59.999ms 20 负序时Ⅱ 启动结束后负序跳闸延时 0-59.999ms 21 接地时Ⅰ 启动时接地跳闸延时 0-59.999ms 22 接地时Ⅱ 启动结束后接地跳闸延时 0-59.999ms 23 欠压时间 低电压跳闸延时 0-59.999ms 24 启动时间 启动时间 0-59.999ms 25 过长时间 启动时间过长跳闸延时 0-59.999ms 26 Ⅰ段时间 电流Ⅰ段跳闸延时 0-59.999ms 27 堵转时间 堵转跳闸延时 0-59.999ms 5.2电动机保护控制清单 序号 名称 含义 说明 1 控制字Ⅰ 控制保护投退Ⅰ 十进制 2 控制字Ⅱ 控制保护投退Ⅱ 十进制 3 保护地址 保护装置地址 十进制 4 定值区 保护定值区 1-4共四套定值 5.2.1控制字Ⅰ(使用时,将二进制转化为十进制) 位 置1含义 置0含义 B0 保护投入 保护退出 B1 电流Ⅰ段投入 电流Ⅰ段退出 B2 堵转保护投入 堵转保护退出 B3 接地(零序)保护投入 接地保护退出 B4 负序过流保护投入 负序过流保护退出 B5 正序过流保护投入 正序过流保护退出 B6 电机启动时间过长保护投入 电机启动时间过长保护退出 B7 投入欠压保护 欠压保护退出 5.2.2控制字Ⅱ(使用时,将二进制转化为十进制) 位 置1含义 置0含义 B0 备用 备用 B1 PT断线告警投入 PT断线告警退出 B2 接地保护报警投入 接地保护报警退出 B3 过热保护投入 过热保护退出 B4 大电流接地类型 小电流接地类型 5.3保护信息 显示电压 母线电压×××.×× 正序电流×××.×× 负序电流×××.×× 热积累值×××.×× IA×××.×× IB×××.×× IC×××.×× 3I0×××.×× UA×××.×× UB×××.×× UC×××.×× UAB×××.×× UBC×××.×× UCA×××.×× 5.4故障报告 报告信息显示全部为简化中文,下面给出部分报告信息画面。 如下图示: 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× DL跳开过流Ⅰ段 ××××××ms×××.××A 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× DL跳开堵转 ××××××ms×××.××A 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× DL跳开接地跳闸 ××××××ms×××.××A 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× DL跳开负序保护 ××××××ms×××.××A 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× DL跳开正序保护 ××××××ms×××.××A 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× DL跳开启动超时 ××××××ms×××.××A 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× DL跳开低电压 ××××××ms×××.××A 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× DL跳开过热跳闸 ××××××ms×××.××A 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× PT断线 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× 过热告警 ××××××ms×××.××A 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× 接地告警 ××××××ms×××.××A 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× DL故障 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× 定值出错 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× 保护故障 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× ROM故障 20××年报告×× ××月××日××: ××: ×× RAM故障 5.5附加说明 1)保护运行中发生动作后,自动点亮液晶背光,并自动谈出报告显示于窗口,报告包括动作时间、日期、报告号、出口动作时间、报告信息,动作物理量; 2)保护报告信息为自动循环更新,新报告永远在前,不需要用户清除报告信息,旧报告可以在今后的故障分析中使用。 3)报告弹出后,一直显示于窗口,并自动存入报告存储区(存储区共可以存储10份报告,供今后使用)用户可以按“退出”键回到正常显示。 4)如果报告弹出后,又发生动作,保护会再弹出一份报告,并存储。 前一份报告可在报告菜单下查阅。 在发生动作的同时,保护送出信息,同时上传到保护管理网络。 5.6日期时间 进入日期时间菜单,可对日期及时间进行整定和修改,液晶画面如下: 时间XXXXXX 日期XXXXXX 图校X 调速X 第六章装置的外部接线说明 6.1模拟量 参照端子图的标注接入电流、电压。 详见附图: 外部接线图 6.2开关量和跳合闸 开关量节点的一端接装置提供的24V电源,另一端接入装置相应的端子。 若开入节点位于屏外,则需要经光隔转换,以220V出屏。 所有的压板输入均为高电平有效;闭锁重合、弹簧未储能、控制回路断线等信号输入高电平有效;刀闸位置极性随意,最佳的设置是使得回路在常态处于没有电流的状态;电度量脉冲的输入为宽度>10ms的脉冲信号。 控制电源接入+KM、-KM端子,保护合闸出口、保护跳闸出口可经过压板分别接入手动合闸入口及保护跳闸入口,也可以不经过压板,而在跳合闸回路中加压板控制;手动合闸、手动跳闸节点分别跨接在+KM及手动合闸入口及之间;装置至跳闸机构箱端子可直接接到跳闸线圈或经压板;装置至合闸机构箱端子可短接后接入合闸线圈或经压板。 6.3电源 电源接220V或110V直流。 +KM、-KM接220V或110V直流正负极,机壳需要可靠接地。 6.4信号 装置可提供简易的中央信号,用于驱动灯光或音响。 第七章装置调试 7.1装置通电前检查 a.外观有无破损。 b.插件及配件是否齐全。 7.2电源检查 把除电源之外的所有插件拔出,通电,检查各级输出电源是否正常。 7.3绝缘检查 插入所有插件,以500V摇表检查直流回路、交流回路、开关量输 入回路、开关量输出回路对地及之间的绝缘电阻应当〉100兆欧。 7.4开入量检查 从正常显示画面按退出键,进入选择菜单,按下键选择调试,并按确认键,显示输入密码画面,按确认键,左右及上下键,键入9,选择跳合,按确认键,再按左或右键,进入报警显示及开入量菜单,用24V依次连通开关量端子,液晶上将依次显示由1到0的变化。 7.5开出量检查 按以上步骤,调到跳合菜单,分别选择各项输入密码(000009),按“确认”键。 液晶显示如下,根据下表确认开出是否正确: 序号 开出名称 现象 1 保护跳闸出口 运行灯闪烁,保护跳闸灯亮,+KM与保护跳闸出口端子通,+XM与跳闸信号端子通 2 保护合闸出口 运行灯闪烁,保护合闸灯亮,+KM与保护合闸出口端子通,+XM与合闸信号端子通 3 远方跳闸出口 运行灯闪烁,+KM与保护跳闸出口端子通 4 远方合闸出口 运行灯闪烁,+KM与保护合闸出口端子通 5 告警动作 告警灯亮,+XM与告警端子通 7.6保护试验 7.6.1注意:
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