三相异步电动机断相保护毕业论文(编辑修改稿)

三相异步电动机断相保护毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

条中“二、根据生产过程不允许或不需要自动的电动机，应装设低电压保护。 ”的规定投入 ，同时作为电动机流速断保护失灵的后备保护 、反相及局部匝间短路等各类非接地性不对称故障提供单独保护。 在这个配置方案中，电流速断作为相间短路的主保护在电机的运行过程中一直投入；堵转保护作为转子堵转或启动时间过长的主保护，同时作为电机相间短路的后备保护；过负荷保护是电动机定子绕组过流发热的主保护 ，同时又作为相间短路及转子堵转的后备保护。 这样的配合还是很符合电动机过流的实际情况的，同时辅以低电压保护和负序保护，应该说很全面的覆盖了电动机的应有保护范围，也使得保护器的保护功能发挥的较为彻底。 电流速断保护原理及其整定值 在过电流保护动作时间超过 ~ 时，应装设瞬动的电流速断保护装置。 电流速断保护的组成及其速断保护的整定 电流速断保护是一种瞬时动作的过电流保护。 其原理相当与定时限过电流保护中抽去时间继电器，即在启动用的电流继电器后面直接接信号继电器和中间继电器，最后由中 间继电器触点接通。 其工作逻辑原理图如下： 图 27 电流速断保护逻辑原理图 第 13 页 图中： S3— 电流速断保护软件投切开关， 1；保护投入， 0：保护退出； d3— 电流速断保护动作定值； t3— 时间继电器 ,0~50000 可调。 电流速断整定值计算 动作电流值 在传统电流速断保护整定计算时，动作电流值除了要满足躲过电动机的启动流的要求，还需要保证灵敏度大 2，微机保护的特点决定了只要动作电流值于电机的启动电流就行了。 电动机的最大启动电流基本上就相当于其堵转电流，也就是要求 I，满足下式 lop=kst *In 保护装置中的动作电流值并非实际的电流值，另外还要考虑到接线系数及保证足够的可靠性等，我们的计算公式如下： IopKiKrelKw3d (214) 式中， krel 为可靠系数，对 DL 型电流继电器，取 ～ ， Kw 为接线系数 (俩相俩继电器 )取 1，ki 为变流比。 对于动作时限，我们选择不设置动作时限。 定时限堵转电流保护 定时限过电流保护也叫做堵转保护，电动机在正常运转中，由于各种原因使转子处于堵转状态，由于堵转则相当与转子开路，因此电流很大，容易烧毁电机。 因此在检 测到电动机处于堵转时，应及时动作，防止烧毁。 电动机在启动完成后，如果因机械原因或负载过重致使转子被卡住，即电动机出现堵转故障，则正序电流将会增大，当正序电流大于堵转定值时，保护器经整定延时后动作。 热过载反时限过电流保护 所谓的反时限电流保护的保护装置的动作时限原先是按照 10 倍的动作电流来整定，而实际的动作时间则与其电流呈反比关系变化，电流越大，动作时间越短。 其保护动作方程如下： 222 InIs (215) 式中： In 为电动机额定电流 S 为电动机发热时间常数 ，表示电动机的过载能力 过载保护一般都采用反时限来计算保护时间，当电动机运行在电流超过整定值时，过载保护投入，开始利用反时限公式计算时间，一旦故障时间超过了计算时间 t 之后，则动作与出口，实现对电动机的 第 14 页 保护。 速断、堵转、过载保护之间的配合 速断保护、堵转保护和过载保护需要相互配合，以使保护装置的工作更符合电动机运行过程中的实际电流特性。 三者之间的配合关系如下： 图 28速断、堵转、过载保护之间的配合关系 零序电流保护 零序电流保护，即接地保护，当 0I 大于保护的动作电流 10 时，经短延时 t 保护出口动作依据用户要求发出接地信号或跳闸。 (1)变压器中性点不接地系统中电动机的零序电流保护整定计算 我国 3KV， 6KV， 10KV 电网大多数是变压器中性点不接地或经消弧圈接地的系统，当单相接地故障时，接地点的电流小，不是短路电流，因此这种系统中电动机零序电流保护需发出接地信号，不跳闸。 变压器中性点不接地系统中电动机零序电流保护的动作电流 的整定原则是：当本电动机外部 (指机端电流互感器以外 )电网中任一地点单相接地时，本电动机 的零序电流保护应可靠地不动作，为此 nl KkC o dUI 3d. z0  (216) 式中： U 本国电机所在电网的相电压 (V)； Cod：本电动机每相对地电容 (F)；  ：角频率； nL 本电动机机端电流互感器变化 kK ：可靠系数，取 再校验灵敏度。 第 15 页 本电动机定子绕组单相接地故障时，本电动机零序电流保护应可靠地动作。 零序电流保护的短延时 t 可整定为 ~ 负序电流保护 电力系统在正常运行时负序电流分量很小（接近于零），而在系统出现不对称故障时，就会产生很大的负序分量电流，从而通过测量负序电流的大小可以判别是否发生故障。 设置负序电流保护，作为电动机断相、逆相。 定子绕组或引出线不对称相间短路、定子绕组闸间短路、电源电压严重不平衡等的保护。 本装置采用两段式定时限负序电流保护，作为电动机断相、定子绕组或引出线不对称相间短路、定子绕组匝间短路的主保护。 第一段具有高定值 dzI239。 ，短延时 t1，第二段具有低定值 dzI .239。 39。 ，长延时t2。 （ 1） 第一段的整定 在系统最小运行方式下电动机机端两相短路时，最小的短路电流负序分量 )2(I 应使负序电流保护第一段可靠地动作，其灵敏 KI=，按此原则得： 39。 IdzI  (217) 同时，还必须校验的值大于按公式计算的值，以确保在电动机起动过程式中负序电流保护第一段可靠地不动作。 用户可根据上述算法确定 dzI .239。 、 dzI .239。 39。 本装置负序电流保护第一段的延时 t1 默认为Is，以短延时躲开断路器合闸及其他暂态干扰所出现的短时间负序电流的影响。 （ 2） 第二段的整定 在电动机正常运行及起动过程中，允许三相电压之间有持续性的 5%以内的误差，此时会出现较长时间的负序电流 I2，应保证负序电流保护第二段可靠地不动作，为此： NIdzI )(239。  (218) 按上式公式整定的 39。 39。 I 躲不开断路器断路器跳合闸或其他暂态干扰所出现的短时间数值较大的负序电流 I2，但因为有 t2 长延 时，则能保证第二段不误跳， t2 由用户整定，一般可整定为 3s。 启动时间过长保护 正常启动过程结束后电动机的运行电流低于额定值或者在额定值附近，而启动时间过长则是在启动时间过后电动机的运行电流仍保持较大值 (一般为机械原因 )。 第 16 页 启动时间过长保护是由启动时间和堵转时间保护整定值来配合实现的。 当正序电流大于 ，一般认为电动机开始启动。 经过启动时间后，电动机的电流如果仍然大于堵转电路的整定值，则启动时间过长保护开始动作，发出跳闸命令：若电动机运行电流小于堵转电流的 整定值，则认为电动机已加入正常运行状态。 启动时间过长保护可作电动机启动过程中短路保护的后备保护。 而且启动时间过长保护只针对与电动机的启动过程加以保护，如果电动机正常启动后，此保护应该自动退出，而且只要电动机不停，此保护应一直不能进入保护。 欠压、过压保护 当电网电压降低或出现短时中断，一些不允许或不需要自启动的电动机须从电网中断开，因此需要配置低电压保护。 保护原则是 ： 当 abU bcU。 有一相低于保护定值 时，低电压保护经延时后动作发跳闸命令 ； 当电动机从电网中断开，电网电压恢复正常后，可使电动机随时重新启动。 第 3 章 硬件设计 装置硬件系统结构设计 电动机综合保护器的整体结构如下，硬件电路设计应包括几个方面的内容：单片机系统设计、测量电路设计、键盘与显示系统设计、电源设计和 I/O 控制设计等。 第 17 页 图 31硬件系统 (1)交流输入通道 本部分实现电流电压的输入调理 (2)显示部分 本部分采用 LED 数码管作为用户界面，单片机与 LED 数码管接口采用串行 通讯方式，配接移位寄存器来驱动数码管工作。 (3)控制输出 I/O 控制电路 控制输出部分采用机电式继电器，其价格便宜，市场产品丰富，驱动线路也比较简单。 (4)通信模块 这部分采用 RS485 接口，采用硬件自动控制收发电路，不用单片机进行控制以减轻负担。 单片机系统设计 微处理器应根据所要完成的数据处理工作的复杂程度来选择。 由于整个保护器需要的计算量和数据存储较大，加之，还要完成于上微机的通讯，因此对微处理器的要求较高。 本设计采用美国 CYGNAL 公司生产的 C8051F020 作为数据处理的核心部分。 该处 理器内部资源丰富，仅需要少量的外部控制电路即可完成系统的各项功能。 C8051F020 系列单片机是完全集成的混合系统级芯片，具有 MCS－ 51 兼容的控制器内核，其指令于MCS51 完全兼容。 除具有 MCS51 数字外设部件外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟及数字外设功能部件。 这些功能部件的高度集成为设计体积小，功耗低，可靠性高的应用系统提供了方便，业可使系统集成成本大大降低。 三相电流输入 漏电输入 电压输入 滤波调理 显示模块 通讯模块 故障记录 I/O 控制 按键模块 CPU C8051F020 第 18 页 采用 TQFP100 封装形式的 C8051F020 内部结构如图所示。 图 32 8051F020 内部结构图 a) 单片机主要特点 模拟外设 12 位逐次逼近型（ SAR） ADO，可编程转换速率，最大 100ksps，输入电压信号范围： 0～ 2。 40V； 8位 ADC（ ADC1），可编程转换速率，最大 500ksps； 可编程放大增益： 16， 8， 4， 2， 1， ； 数据相关窗口中断发生器； 片内 JTAG 调试和扫描； 片内调试提供全速、非侵入式的系统调试； 支持断点、单部、观察点、堆栈监视器、支持观察、修改存储器和寄存器； 完全符合 边界扫描标准； 高速 8051 微控制器内核； 流水线指令结构； 百分之 70 指令的执 行时间位 1 个或者 2 个系统时钟周期，速度可达 25MIPS； 第 19 页 22 个矢量中断源； 存储器 4352BB 内部数据 RAM（ 4KB+256B）； 64KB FLASH 存储器，可以在系统编程，每个扇区位 512B； 外部 64KB 数据存储器接口； （ 5）数字外设 8 个 8 位的端口 I/O，所要口线均耐 5V 电压； 可同时使用硬件 SMBus， SPI 及俩个增强型 UART 串口； 可编程 16 位计数器 /定时器阵列，有 5 个捕捉 /比较模块， 6 种工作方式； 5 个通用 16 位计数器 /定时器； 时钟源 内部可编程振荡器： 2～ 16MHz； 外部振荡器 ：晶体、 RTC 或外部时钟； 实时时钟（ RTC）方式（用定时器 3 或者 PCA）； b)单。