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　摘 　要 :集成電路保護的抗干擾、零漂、電源、元器件質(zhì)量問題是造成集成保護誤動的主要因素,該文就嵩嶼電廠的廠用 6kV 電動機過熱保護多次誤動原因進行分析并提出改進措施。

    引言集成電路型保護以其優(yōu)越的性能及調(diào)試維護方便而逐步取代晶體管型保護。但在現(xiàn)場實際運行中 ,集成型靜態(tài)繼電器所暴露出來的不利因素不容忽視。我廠廠用 6ｋＶ系統(tǒng)電動機過熱保護采用南自廠生產(chǎn)的ＭＰＲ 1型集成電路型保護裝置 ,自投產(chǎn)以來數(shù)次發(fā)生誤動。下面就電動機過熱保護誤動的原因作簡單分析并提出改進措施。

1　過熱保護電原理構(gòu)成及分析

    過熱保護單元原理方框圖可見圖 1?！　?/p>

    該裝置將電動機Ａ相及Ｃ相電流經(jīng)Ｉ/Ｕ變換后 ,再移相相加 ,得到電動機的正序電流 (Ｉ1 )和負序電流 (Ｉ2 ) ,再經(jīng)正、負序平方器平方后相加形成等效電流 (Ｉｅｑ) ,與散熱回路門檻比較后按發(fā)熱時間常數(shù)τ1 進行積分。當電動機過熱時 ,Ｉｅｑ超過散熱門檻值 ,積分回路就有輸出 ,積到一定值時觸發(fā)翻轉(zhuǎn) ,驅(qū)動輸出繼電器動作跳閘。

    過熱等效電流Ｉｅｑ的表達式如下 :

2　保護誤動原因分析

2 .1　平方器零漂

2 .1 .1　電源變化是零漂產(chǎn)生的直接原因ＭＰＲ 1型過熱保護裝置電源采用的是無錫江南電子儀器廠生產(chǎn)的ＷＫ92 72開關(guān)電源 ,該電源的負電源在出廠調(diào)試中總是將正電源調(diào)成跟負電源相等 ,并在此基礎上調(diào)整平方器零漂以及整流、濾波電路環(huán)節(jié)中放大器的零漂。該電位器不僅不易調(diào)精確 ,易受振動影響 ,如開關(guān)操作時會變動 ,從而造成正電源變化 ,而且當正電源升高時 ,平方器及放大器零漂向正方向變化 ,使等效發(fā)熱電流Ｉｅｑ值升高 ,當超過門檻值 ,即允許長期的發(fā)熱電流時 ,過熱保護感受到一個虛假的過負荷信號而誤動。

2 .1 .2　環(huán)境溫度變化是造成平方器零漂的直接和間接原因

    直接原因是平方器的零漂隨環(huán)境溫度變化而變化 ,它有一個溫度系數(shù)指標 ,平方器集成塊采用的型號是ＩＣＬ80 73,由于廠家采用的是民用級 (Ｃ檔) ,而非軍用級 (Ａ檔 ) ,Ａ檔的溫度系數(shù)為0 .2ｍＶ/°Ｃ ,因此平方器的零漂達不到要求。

    間接原因是環(huán)境溫度變化造成電源輸出電壓的變化 ,電源電壓變化造成平方器零漂變化。保護裝置負電源由 791 2芯片提供 ,它有明顯的負溫度系數(shù) ,溫度升高時負電源電壓變低 ,造成正電源電壓高于負電源電壓 ,平方器產(chǎn)生正的零漂。

2 .1 .3　參數(shù)設計時對平方器的零漂估計不足原設計是電動機滿負荷時 ,Ｉ/Ｕ變換器輸出0 .6Ｖ交流電壓 ,經(jīng)過整流濾波回路輸出 0 .5 4Ｖ( 0 .6× 0 .9Ｖ)直流電壓 ,平方器的輸出輸入關(guān)系是 :ＵＯＵＴ =Ｕ2ＩＮ/1 0 ( 3)根據(jù)公式 ( 2 ) ,過負荷起點是 1 .0 5倍Ｉｓ,此時平方器輸出為 ( 1 .0 5× 0 .5 4 ) 2 /1 0 =32ｍＶ ,所以過熱保護門檻為 32ｍＶ。根據(jù)等效電流的表達式Ｉ2ｅｑ=Ｋ1 Ｉ21 + 6Ｉ22 ,負序平方器的零漂放大 36倍 ,因此平方器的零漂特別是負序平方器的零漂會造成過熱保護誤動。電動機不運行時 ,為了模擬散熱效果變差 ,過熱保護的 32ｍＶ門檻會自動下降到τ1 /τ2 倍 ,因此τ2 整定為 3τ1 ,則此時門檻只有1 0ｍＶ ,平方器的零漂很容易超過此值使過熱保護誤動。

2 .1 .4　振動引起的放大器零漂保護裝置中精密電位器未用漆封死 ,而保護裝置又安裝于高壓開關(guān)柜門上 ,開關(guān)合跳閘期間易受振動 ,而引起電位器位移 ,造成定值及放大器零漂偏移而引起誤動。

2 .2　電磁干擾也是過熱保護誤動的原因

    由于從電動機的電流互感器到保護裝置的二次線未采用屏蔽電纜 ,開關(guān)柜內(nèi)電磁線圈通斷電產(chǎn)生的電磁干擾以及開關(guān)室內(nèi)調(diào)試和檢修時使用的對講機、手機等移動通訊設備對電流回路產(chǎn)生電磁干擾信號 ,該信號經(jīng)Ｉ/Ｕ變換、全波整流、雙Ｔ帶阻濾波等環(huán)節(jié)處理后 ,送到積分回路中引起積分。干擾消失后由于積分回路反向放電過程時間常數(shù)較大 ,使干擾得以累積 ,最終造成過熱保護誤動輸出。此外 ,電磁干擾易于使保護中電子元器件工作紊亂 ,直接引起保護誤動。

2 .3　負序電流發(fā)熱系數(shù)Ｋ2 取值偏高

     Ｋ2 是用以改變負序電流在電動機發(fā)熱模型中的熱效應 ,本廠整定為 6。由于負序電流在轉(zhuǎn)子中的熱效應比正序電流高得多 ,數(shù)值上等于在兩倍系統(tǒng)頻率下 ,轉(zhuǎn)子交流阻抗對直流阻抗之比 ,Ｋ2 取值過大會造成負序平方器零漂影響較大 ,引起過熱保護誤動。

2 .4　散熱時間常數(shù)τ2 原整定在 3τ1 偏高

     造成電動機停轉(zhuǎn)時 ,門檻下降為 :32ｍＶ×τ1 /3τ1 =1 0ｍＶ。電機運行時熱保護門檻也偏低 ,不足以抵消電動機正常運行的發(fā)熱 ,該門檻是按數(shù)學模型計算出來的 ,模擬實際電動機允許發(fā)熱有一定差異。因此 ,有可能在電動機運行過程中 ,其正常運行電流發(fā)熱效應就超過門檻 ,從而積分回路就開始緩慢積分 ,運行時間長了 ,最終造成過熱保護輸出跳閘。

3　過熱保護誤動解決措施

( 1 )調(diào)整電源板上電位器 ,使正負電源相等 ,并用漆封住該電位器調(diào)節(jié)桿 ,以防偏移。保護回路中的電位器調(diào)試完畢后也要用漆封死。

( 2 )在廠用 6ｋＶ開關(guān)室內(nèi)增設空調(diào) ,維持室內(nèi)溫度 2 5°Ｃ左右。

( 3)正、負序平方器 (ＩＣＬ80 1 3)更換為軍用級(Ａ檔 )產(chǎn)品 ,并將平方器的零漂調(diào)為 - 3ｍＶ。

( 4 )電動機開關(guān)電流互感器到保護裝置二次線更換為屏蔽電纜 ,電纜屏蔽層在裝置機殼上接地。

( 5 )Ｋ2 改為 1 ,具體實施方法為去掉電路板上的 2Ｒ5電阻且切換片ＸＨ5留在整定位置不變 ,切換片ＸＨ6、ＸＨ7置于退出位置。

( 6)取τ2 =τ1 ,即間接地提高了過熱保護門檻。

( 7)廠用 6ｋＶ開關(guān)室內(nèi)嚴禁使用手機、對講機等通訊干擾源。

4　結(jié)束語

    集成電路型電動機保護器的抗干擾、零漂、電源、元器件質(zhì)量等問題是造成保護誤動的主要潛在因素 ,因此保護裝置需要加強定期檢驗 ,改善其運行環(huán)境 ,根據(jù)現(xiàn)場實際整定參數(shù) ,才能最大程度地防止保護誤動。

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