WDH820说明书v25.docx
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WDH820说明书v25
WDH-820系列微机电动机保护测控装置
技术及使用说明书
(ver-2.5)
许继集团股份有限公司
XJGROUPCORPORATIONCO.,LTD.
WDH-820系列
微机电动机保护测控装置
应用范围
适用于3kV~10kV电压等级异步电动机的保护及测控。
装置硬件
后插拔方式,强弱电分离;加强型单元机箱按抗强振动、强干扰设计,可分散安装于开关柜上运行。
采用32位浮点DSP处理器,大容量的RAM和FlashMemory;数据处理、逻辑运算和信息存储能力强,运行速度快,可靠性高。
16位高精度AD,测量精度高。
可保存不少于100个最近发生的事件报告及运行报告。
采用图形液晶,中文显示,菜单式操作。
主要特点
实时多任务操作系统,模块化编程;实时性好,可靠性高。
8套保护定值,定值区切换安全方便。
标准通信规约,方便与微机监控或保护管理机联网通讯。
完整的断路器操作回路,设置断路器遥控功能。
异步电动机保护与测控一体化。
WDH-821为2000kW及以下容量的电动机综合保护测控。
WDH-822含磁平衡差动保护,并含WDH-821所有功能。
WDH-823含差动速断,比率差动等保护,并含WDH-821所有功能。
许继电气股份有限公司保留对本说明书进行修改的权利,产品与
说明书不符时,以实际产品说明为准,恕不另行通知。
2004.02第四版印刷
1装置简介1
1.1功能配置1
1.2主要特点1
2技术指标2
2.1额定数据2
2.2装置功耗2
2.3环境条件2
2.4抗干扰性能2
2.5绝缘性能3
2.6机械性能3
2.7各元件工作范围4
2.8动作时间4
2.9测量精度4
3装置硬件4
3.1机箱结构4
3.2主要插件5
4保护原理5
4.1电动机起动超时保护6
4.2两段式定时限电流保护6
4.3反时限电流保护7
4.4两段式负序电流保护7
4.5零序电流保护8
4.6过负荷保护8
4.7低电压保护8
4.8过电压保护9
4.9过热保护9
4.10磁平衡差动保护(WDH-822)10
4.11差动速断保护(WDH-823)10
4.12比率差动保护(WDH-823)10
4.13差流越限告警(WDH-823)11
4.14TA断线检测(WDH-823)11
4.15非电量保护11
4.16控制回路异常告警11
4.17TV断线检测12
4.18装置故障告警12
4.19遥测、遥信、遥控及遥脉功能12
4.20录波12
4.21GPS对时12
4.22打印功能12
4.23网络通信12
5定值范围及动作告警信息12
5.1定值范围及说明12
5.2WDH-821定值13
5.3WDH-821压板14
5.4WDH-822定值14
5.5WDH-822压板15
5.6WDH-823定值16
5.7WDH-823压板17
5.8动作告警信息及说明18
6装置对外接线说明19
6.1背面端子图19
6.2装置辅助电源19
6.3交流电流输入19
6.4交流电压输入19
6.5开入及开入电源19
6.6中央信号输出20
6.7位置触点20
6.8跳合闸回路20
6.9通信端子20
7人机界面说明20
8调试及异常处理24
8.1调试说明24
8.2程序检查24
8.3开关量输入检查24
8.4继电器开出回路检查25
8.5模拟量输入检查25
8.6相序检查25
8.7整组试验25
8.8异常处理25
9投运说明及注意事项26
10贮存及保修26
11供应成套性26
12订货须知26
13附录A:
WDH-821电动机保护端子图27
14附录B:
WDH-822电动机保护端子图28
15附录C:
WDH-823电动机保护端子图29
16附录D:
WDH-821插件功能示意图30
17附录E:
WDH-822插件功能示意图31
18附录F:
WDH-823插件功能示意图32
19附录G:
装置操作回路原理图33
1.装置简介
WDH-820系列微机电动机保护装置适用于3kV~10kV电压等级的中高压异步电动机的保护及测控,既可以直接安装在开关柜上,也可组屏安装。
其中WDH-821微机电动机保护用于2000kW以下中小型异步电动机的保护;WDH-822、WDH-823微机电动机保护用于2000kW及以上大型异步电动机的保护。
1.1.功能配置:
请参看表1-1
表1-1:
功能配置
功能名称
WDH-821
WDH-822
WDH-823
保护功能
电动机起动超时保护
√
√
√
二段电流保护
√
√
√
反时限电流保护
√
√
√
两段式负序电流保护
√
√
√
低电压保护
√
√
√
过电压保护
√
√
√
过负荷保护
√
√
√
零序电流保护
√
√
√
过热保护
√
√
√
磁平衡差动保护
√
差动速断保护
√
比率差动保护
√
差流越限告警
√
TA断线检测
√
非电量I保护
√
√
√
非电量II保护
√
√
√
控制回路异常告警
√
√
√
TV断线检测
√
√
√
测控功能
8路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信
√
√
√
正常断路器遥控分合、小电流接地探测遥控分合
√
√
√
P、Q、IA、IC、Uab、Ubc、Uca、f等模拟量的遥测
√
√
√
开关事故分合次数统计及事件SOE等
√
√
√
故障录波
√
√
√
4路脉冲输入
√
√
√
1.2.主要特点
a.加强型单元机箱按抗强振动、强干扰设计,特别适应于恶劣环境,可分散安装于开关柜上运行。
b.集成电路全部采用工业品或军品,使得装置有很高的稳定性和可靠性。
c.采用32位DSP作为保护CPU,配置大容量的RAM和FlashMemory;数据运算、逻辑处理和信息存储能力强,可靠性高,运行速度快。
d.采用16位A/D作为数据采集,数据采集每周24点,保护测量精度高。
e.采用图形液晶,全中文显示菜单式人机交互;可实时显示各种运行状态及数据,信息详细直观,操作、调试方便。
f.可独立整定8套保护定值,定值区切换安全方便。
g.大容量的信息记录:
可保存不小于100个最近发生的历史报告,可带动作参数,掉电保持,便于事故分析。
h.采用DL/T667-1999规约,设有RS-485通信接口;组网经济、方便,可直接与微机监控或保护管理机联网通讯。
2.技术指标
2.1.额定数据
a.额定直流电压:
220V或110V(订货注明)
b.额定交流数据:
相电压100/
V
零序电压100V
交流电流5A或1A(订货注明)
额定频率50Hz
c.热稳定性:
交流电压回路:
长期运行1.2Un
交流电流回路:
长期运行2In
1s40In
2.2.装置功耗
a.交流电压回路:
每相不大于0.5VA;
b.交流电流回路:
In=5A时每相不大于1VA;In=1A时每相不大于0.5VA;
c.保护电源回路:
正常工作时,不大于12W;保护动作时,不大于15W。
2.3.环境条件
a.环境温度:
工作:
-25℃~+55℃。
储存:
-25℃~+70℃,相对湿度不大于80%,周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、防雪的室内;在极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆转的变化,温度恢复后,装置应能正常工作。
b.相对湿度:
最湿月的月平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度为25℃且表面不凝露。
最高温度为+40℃时,平均最大湿度不超过50%。
c.大气压力:
80kPa~110kPa(相对海拔高度2km以下)。
2.4.抗干扰性能
a.脉冲群干扰试验:
能承受GB/T14598.13-1998规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波(第一半波电压幅值共模为2.5kV,差模为1kV)脉冲群干扰试验。
b.快速瞬变干扰试验:
能承受GB/T14598.10-1997第四章规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰试验。
c.辐射电磁场干扰试验:
能承受GB/T14598.9-1995第四章规定的严酷等级为Ⅲ级的辐射电磁场干扰试验。
d.静电放电试验:
能承受GB/T14598.14-1998中4.1规定的严酷等级为Ⅲ级的静电放电试验。
e.电磁发射试验:
能承受GB/T14598.16-2002中4.1规定的传导发射限值及4.2规定的辐射发射限值的电磁发射试验。
f.工频磁场抗扰度试验:
能承受GB/T17626.8-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的工频磁场抗扰度试验。
g.脉冲磁场抗扰度试验:
能承受GB/T17626.9-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场抗扰度试验。
h.阻尼振荡磁场抗扰度试验:
能承受GB/T17626.10-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。
i.浪涌抗扰度试验:
能承受IEC60255-22-5:
2002第4章规定的严酷等级为Ⅳ级浪涌抗扰度试验。
j.传导骚扰的抗扰度试验:
能承受IEC60255-22-6:
2001第4章规定的射频场感应的传导骚扰的抗扰度试验。
k.工频抗扰度试验:
能承受IEC60255-22-7:
2003第4章规定的工频抗扰度试验。
2.5.绝缘性能
a.绝缘电阻:
各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间,交流回路和直流回路之间,交流电流回路和交流电压回路之间,用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值不应小于100MΩ。
b.介质强度:
装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地能承受50Hz、500V(有效值)的交流电压,历时1min的检验无击穿或闪络现象;其余各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间,交流回路和直流回路之间,交流电流回路和交流电压回路之间,能承受50Hz、2kV(有效值)的交流电压,历时1min的检验无击穿或闪络现象。
c.冲击电压:
装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地,能承受1kV(峰值)的标准雷电波冲击检验;其各带电的导电端子分别对地,交流回路和直流回路之间,交流电流回路和交流电压回路之间,能承受5kV(峰值)的标准雷电波冲击检验。
2.6.机械性能
1.振动响应:
装置能承受GB/T11287-2000中4.2.1规定的严酷等级为I级振动响应检验。
2.冲击响应:
装置能承受GB/T14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为I级冲击响应检验。
3.振动耐久:
装置能承受GB/T11287-2000中4.2.2规定的严酷等级为I级振动耐久检验。
4.冲击耐久:
装置能承受GB/T14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为I级冲击耐久检验。
5.碰撞:
装置能承受GB/T14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级碰撞检验。
2.7.各元件工作范围
a.定值整定范围
交流电压:
2V~160V;
交流电流:
0.1In~20In;
b.定值误差
电流:
<±2.5%。
电压:
<±2.5%。
2.8.动作时间
定时限:
0s~2s(含2s)范围内不超过40ms,2s~100s范围内不超过整定值的±2%;
反时限保护延时误差为:
0s~2s(含2s)范围内不超过100ms,延时2s以上不超过理论计算值的±5%。
2.9.测量精度
1.各模拟量的测量误差不超过额定值的±0.2%;
2.功率测量误差不超过额定值的±0.5%;
3.开关量输入电压(220V),分辨率不大于2ms;
4.脉冲量输入电压24V,脉冲宽度不小于10ms;
5.有功、无功电度不超过±1%。
3.装置硬件
3.1.机箱结构
装置采用整面板形式,面板上包括液晶显示器、信号指示器、操作键盘、调试RS-232通信口插头等。
装置采用加强型单元机箱,按抗强振动、强干扰设计;确保装置安装于条件恶劣的现场时仍具备高可靠性。
不论组屏或分散安装均不需加设交、直流输入抗干扰模块。
装置的外形尺寸如图3-1所示
图3-1外形尺寸
装置的安装开孔尺寸如图3-2所示:
图3-2安装开孔尺寸
3.2.主要插件
本保护装置由以下插件构成:
电源插件、交流插件、CPU插件、信号插件以及人机对话插件。
a.电源插件
由电源模块将外部提供的交、直流电源转换为保护装置工作所需电压。
本模块输出+5V、±15V和+24V。
+5V电压用于装置数字器件工作,±15V电压用于A/D采样,24V电压输出装置,用于装置驱动继电器使用。
电源插件还附加有过热闭锁起动继电器(BYJ3)、备用继电器(BYJ4)、(BYJ5)。
b.交流插件
WDH-821电动机保护装置交流变换部分包括6个电流变换器“TA”和3个电压变换器“TV”,用于将系统二次侧电流、电压信号转换为弱电信号,输送给AD进行转换,并起强弱电隔离作用。
3个TV分别变换母线电压UA、UB、UC,6个TA分别变换IA、IB、IC、3I0、CIA、CIC等。
WDH-822电动机保护装置交流变换部分包括9个电流变换器“TA”和3个电压变换器“TV”,用于将系统二次侧电流、电压信号转换为弱电信号,输送给AD进行转换,并起强弱电隔离作用。
3个TV分别变换母线电压UA、UB、UC,9个TA分别变换IA、IB、IC、3I0、Ixa、Ixb、Ixc、CIA、CIC等。
WDH-823电动机保护装置交流变换部分包括9个电流变换器“TA”和3个电压变换器“TV”,用于将系统二次侧电流、电压信号转换为弱电信号,输送给AD进行转换,并起强弱电隔离作用。
3个TV分别变换母线电压UA、UB、UC,9个TA分别变换IA1、IB1、IC1、3I0、IA2、IB2、IC2、CIA、CIC等。
c.CPU插件
CPU插件由微处理器CPU、RAM、ROM、FlashMemory等构成。
高性能的微处理器CPU为32位浮点处理器,主频达40MHz;A/D数据输入精度达16位。
集成电路全部采用工业品或军品,使得装置有很高的稳定性和可靠性。
d.信号插件
信号部分主要包括跳闸信号继电器(TXJ)、告警继电器(GXJ)、闭锁继电器(BSJ)。
跳合闸部分主要包括启动继电器(QDJ)、闭锁继电器(BSJ)、跳闸继电器(TZJ)、遥跳继电器(YTJ)、遥合继电器(YHJ)、防跳继电器(FTJ)、跳闸保持继电器(TBJ)、合闸保持继电器(HBJ)、跳闸压力继电器(TYJ)、合闸压力继电器(HYJ)、合后继电器(HHJ)。
还包括反映断路器位置的跳闸位置继电器(TWJ1、TWJ2)、合闸位置继电器(HWJ)。
此外还有二个备用继电器(BY1、BY2)。
e.人机对话插件
人机对话插件安装于装置面板上,液晶采用中文菜单方式显示(操作),主要功能为:
键盘操作、液晶显示、信号灯指示及串行口调试。
4.保护原理
4.1.电动机起动超时保护
当电动机正常起动时,电流由零突然增大,超过Ie,随后电流将逐渐减小;在电动机起动时间内,电流将逐渐减小到小于Ie,电动机起动结束。
电动机起动结束后,电动机起动超时保护退出,在液晶的左下脚显示“▉”标志。
装置在电动机起动失败后启动电动机起动超时保护。
电动机起动超时跳闸由控制字投退。
电动机超时保护原理框图如图4-1。
图4-1电动机起动超时保护原理框图
装置如只用A、C相电流互感器,控制字TA2置1。
装置设有电动机起动结束开入端子(N217);当接入此端子,装置的起动结束标志置为1,保护跳过电动机起动过程,直接处于正常运行状态。
本端子只在测试时使用。
4.2.两段式定时限电流保护
装置设有两段定时限电流保护,分别由压板投退。
I段一般用于电流速断保护,用于保护电动机相间短路。
电动机起动过程中,保护速断定值自动升为速断整定电流值的整定倍数(菜单整定)躲过电动机的起动电流;当电动机起动结束后,保护速断定值恢复原整定电流值。
这样可有效防止起动过程中因起动电流过大而引起误动,同时还能保证运行中保护有较高的灵敏度。
II段为过流保护,作为电流速断保护的后备保护,为电动机的堵转提供保护。
II段定时限过流保护在电动机起动过程中自动退出。
4.3.反时限电流保护
在电动机起动过程中,反时限电流定值自动升为整定电流值的整定倍数(菜单整定),以躲过电动机的起动电流;当电动机起动结束后,保护定值恢复原整定电流值。
这样可有效防止起动过程中因起动电流过大而引起误动。
保护由控制字YSFS(分别由0、1、2表示)选取曲线。
反时限电流保护原理框图如图4-2。
图4-2反时限电流保护原理框图
反时限电流保护由以下三条曲线(0代表一般反时限,1代表非常反时限,2代表极度反时限)组成:
一般反时限(方式0):
非常反时限(方式1):
极端反时限(方式2):
式中:
I为故障电流Ip为反时限电流定值Ifsx
tp为反时限时间定值Tfsxt为动作时间
4.4.两段式负序电流保护
图4-3II段负序电流保护(定时限)原理框图
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,使转子附加发热大大增加,危及电动机的安全运行。
装置设置两段负序电流保护,分别对电动机反相、断相、匝间短路以及较严重的电压不对称等异常运行状况提供保护。
其中,I段负序电流保护为负序速断保护,为不平衡保护的主保护,只动作于跳闸;II段负序电流保护为不平衡保护的后备保护。
II段负序电流保护可由控制字选择定时限延时或反时限延时,并且可由控制字选择跳闸或告警。
负序定时限电流保护原理框图如图4-3。
II段负序反时限电流保护的公式如下:
式中:
I为负序电流Ip为反时限电流定值I2fs
tp为反时限时间定值T2fst为动作时间
4.5.零序电流保护
装置设有零序电流保护功能,由压板投退。
零序电流保护由控制字选择跳闸或告警。
图4-4零序电流保护原理框图
装置配置零序互感器测量零序电流3I0。
零序电流3I0输入除可用作零序电流保护,又可用作小电流接地选线的输入。
零序电流保护原理框图如图4-4。
4.6.过负荷保护
装置设有过负荷保护功能,由压板投退。
过负荷保护由控制字选择跳闸或告警。
在电动机起动过程中,过负荷保护自动退出。
过负荷保护原理框图如图4-5。
如果电动机长期工作在过负荷状态下,会使电动机的温升超过允许值,加速线圈绝缘老化,甚至将电动机烧坏。
图4-5过负荷保护原理框图
4.7.低电压保护
当电源电压短时降低或短时中断时,为保证重要电动机自起动,要断开次要电动机,就需要配低电压保护。
TV断线时闭锁低电压保护(可选择)。
低电压保护原理框图如图4-6。
图4-6低电压保护原理框图
4.8.过电压保护
任一相线电压大于过电压保护定值,时间超过整定时间时,过电压保护动作。
过电压保护经HWJ位置闭锁。
过电压保护原理框图如图4-7。
图4-7过电压保护原理框图
4.9.过热保护
过热保护主要为了防止电动机过热,因此在装置中设置一个模拟电动机发热的模型,综合电动机正序电流I1和负序电流I2的热效应,引入了等值发热电流Ieq,其表达式为:
Ieq2=K1*I12+Kfr*I22
式中K1=0.5(起动过程中,防止电动机正常启动中保护误动),=1.0(起动结束后);
Kfr=3~10,模拟I22的增强发热效应,一般可取为6。
过热保护方程为:
散热保护方程为:
式中:
Tsr=Tfr*Ksr*(1-Krgj/2)
其中:
Ie---------电动机额定电流Ieq——等值发热电流
Tfr——过热时间常数Tsr——散热时间常数
Ksr——散热系数t——动作时间。
当热积累值达到RGJ(过热报警水平)时发告警信号,装置面板上的过热灯亮;在没达到过热跳闸水平时热积累值恢复正常值(低于过热报警水平)时,发告警返回信号,面板上的过热灯熄灭。
当热积累值达到过热跳闸水平时发跳闸信号并跳闸,热起动继电器触点断开,防止按下手动起动按钮而在过热情况下起动电动机。
过热保护动作跳闸后,不能立即再次起动,要等到电动机散热到热报警水平的50%以下时,才能再起动。
在需要紧急启动的情况下,通过装置引出的热复归触点(N224)强制将热模型恢复到“冷态”。
4.10.磁平衡差动保护(WDH-822)
磁平衡差动保护俗称“小差动保护”,主要用于额定容量在2000kW及以上或2000kW以下但电流速断保护灵敏度不够的电动机,作为电动机相间短路或匝间短路的主保护。
磁平衡差动保护配有专用磁平衡互感器。
在电动机起动过程中,保护通过控制字(QDYS)增加延时120ms保护出口或通过控制字(QDCPH)退出本保护,以躲过电动机起动过程中瞬时暂态峰值电流,提高保护可靠性。
磁平衡差动保护原理框图如图4-8。
本保护只配置在WDH-822电动机保护中。
图4-8磁平衡差动保护原理框图
4.11.差动速断保护(WDH-823)
保护设有一速断段,在电动机内部严重故障时快速动作。
任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。
在电动机起动过程中,保护通过控制字(QDTR)退出本保护;通过控制字(QDYST)选择延时120ms保护出口,以躲过电动机起动过程中瞬时暂态峰值电流,提高保护可靠性。
起动结束后,保护零时限动作。
装置设有差动保护开入硬压板(N220)投入差动速断保护。
差动速断保护原理框图如图4-9。
保护只配置在WDH-823电动机保护中。
图4-9差动速断保护在电动机起动过程中原理框图
4.12.比率差动保护(WDH-823)
装置采用常规比率差动原理,其动作方程如下:
当Ires≤Izd时,Iop≥Idz;当Ires≥Izd时,Iop≥Idz+Kzd*(Ires-Izd).
满足上述两个方程,差动元件动作。
式中:
Iop为差动电流,Idz为差动最小动作电流整定值,Ires为制动电流,Izd为最小制动电流整定值,Kzd为比率制动系数。
动作电流:
Iop=∣IT+IN∣
制动电流:
Ires=∣(IT-IN)/2∣
式中:
IT、IN分别为机端、中性点电流互感器(TA)二次侧电流。
在电动机起
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