wdz-430技术说明书

第三章 WDZ-430 电动机综合保护测控装置1. 产品用途及特点WDZ-430 电动机综合保护测控装置（以下简称装置）主要用于大型及中型三相异步电动机的综合保护和测控，对特大型电动机（2000KW 及以上，或主保护灵敏度校验不合格）需加装与之配套的 WDZ-431 电动机差动保护装置。装置可配置独立的操作回路和防跳回路，可适用于各种出口的电动机回路。完备的保护功能： 电流速断保护 负序过流一段保护 负序过流二段保护 接地保护 过热保护 过热禁止再启动保护 堵转保护 长启动保护 正序过流保护 过负荷保护 欠压保护 PT 断线告警 独立的操作回路和防跳回路（选配） 故障录波和电机启动过程录波测控功能： 10 路遥信开入采集、装置内部遥信、事故遥信 断路器遥控跳、合 遥测量:三相电压，三相电流，P，Q，功率因数，频率，零序电流 2 路脉冲量输入实现外部电度表自动抄表 内嵌高精度智能电度表，可节省外部电度表（选配） 1 路 420mA 直流模拟量输出，替代变送器作为 DCS 测量接口（选配）WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 2通讯功能（选配）： 智能通讯卡：常规配置高速 RS485 现场总线，通讯速率可达 115.2Kbps，并支持双网。也可选配工业以太网 RS485 现场总线支持光纤通讯（选配）本装置具有如下特点： 采用先进的 32 位嵌入式微处理器，多 CPU 结构 汉字液晶显示、操作简便直观 用串行 EEPROM 存放保护定值 可预先设定 5 套定值适应各种运行工况 带掉电保持的 SOE 和自检报告 软、硬件冗余设计，抗干扰性能强 完善的软、硬件自检，二级看门狗 全密封嵌入式机箱设计，体积小，重量轻，可直接安装在开关柜上 安全可靠的高速现场总线技术，支持双网和光纤接口。 完善、灵活的保护功能，全面、准确、可靠的测控功能 可选配 DCS 测量接口(420mA 模拟量输出) 可选配独立的操作回路和防跳回路，并能自动适应跳合闸电流的大小。2. 主要保护功能及原理保护原理框图见图 3.1。WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 3&Im a x 1 . 0 5 IeI0 I0 d zt0 d zA C TB T J接地 （投跳）&Im a x 1 . 0 5 Ie11Ia Is d gIc Is d gts d速断 （投跳）I2 I2 1 d zt2 1 d z负序一段（投跳）I2 I2 2 d zt2 2 d z负序二段（投跳）过热 （投信）r 1 . 0&A C TB T Jt 7 0 m s1Ia Is d dIc Is d dts d速断 （投跳）&A C TB T Jt tq d( 电动机启动时间 )A C TB T JA C TB T JF L Tt0 d z接地 （投信）过热 （投跳）A C TB T Jr aF L T过热（ 投跳）1&速断保护（电动机启动过程中）速断保护（电动机启动结束后）负序一段保护负序二段保护接地保护过热保护I0 1 + （ Im a x/ Ie- 1 . 0 5 ） / 4 I0 d zWDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 4Ia Ig f hIc Ig f htg f h过负荷 （ 投 跳） A C TB T JF L Ttg f h过负荷 （ 投 信）保护 启动前Um a x 1 . 0 5 Uq y欠压（投跳）&A C TB T JUb cI1 g lt1 g l正序过 流 （ 投跳） A C TB T JF L Tt1 g l正序过流（投信 ）正序过流保护过 负荷保护欠压保护图3 . 1 W D Z - 4 3 0 保护原理 框图&IcId d zIc Id d ztd d z堵转（投跳）1Ia 1 . 1 2 5 IeIc 1 . 1 2 5 Ie长 启动（ 投 跳）A C TB T JF L Ttd d z堵转（投信）F L TA C TB T J长 启动（ 投 信）堵转保护长 启动保护转速开关触点 闭合&tq y&1t ty dt tq d j&P T 断线 闭 锁AU a b U q yU c a U q y &1WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 52.1.电流速断保护其动作判据为：Imax=max（I a，I c）ImaxI sdg 在额定启动时间内或 ImaxI sdd 在额定启动时间后tt sd 式中，I max：A、C 相电流（I a，I c）最大值（A）Isdg：速断动作电流高值（电动机启动过程中速断电流动作值） （A）Isdd：速断动作电流低值（电动机启动结束后速断电流动作值） （A）tsd：整定的速断保护动作时间（s）本保护在电动机启动时，带有约 70ms 延时，以避开启动开始瞬间的暂态峰值电流。2.2.负序过流一段保护其动作判据为：I2I 21dztt 21dz式中，I 2：负序电流（A）I21dz：负序过流一段电流动作值（A）t21dz：负序过流一段保护动作时间（s）负序动作时间应躲过电动机外部二相短路的最长切除时间。在 FC 回路中，负序过流保护应躲过不对称短路时熔丝熔断时间。2.3.负序过流二段保护其动作判据为：I2I 22dztt 22dz式中，I 22dz：负序过流二段电流动作值（A）t22dz：负序过流二段保护动作时间（s）2.4.接地保护采用零序电流互感器获取电动机的零序电流，构成电动机的单相接地保护。为防止在电动机较大的启动电流下，由于零序不平衡电流引起本保护误动作，本保护采用了最大相电流WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 6Imax作制动量，其动作特性见图 3.2。I0I 0dz 当 Imax1.05I e时或 I01+（I max/Ie-1.05）/4I 0dz 当 Imax1.05I e时t0t 0dz式中，I 0：电动机的零序电流倍数I0dz：零序电流动作值（倍）Ie：电动机额定电流（A）t0dz：整定的接地保护动作时间（s）t0：接地保护动作时间（s）零序额定电流视中性点接地电流大小确定，本装置提供 I0e=0.02A 和 I0e=0.2A 两种供选择。一般有，中性点小电流接地时，取 I0e=0.02A；中性点大电流接地时，取 I0e=0.2A。2.5.过热保护装置可以在各种运行工况下，建立电动机的发热模型，对电动机提供准确的过热保护，考虑到正、负序电流的热效应不同，在发热模型中采用热等效电流 Ieq，其表达式为：式中, K1 =0.5 额定启动时间内=1 额定启动时间后K2 =310 本装置取 6K1随启动过程变化， K2用于表示负序电流在发热模型中的热效应，由于负序电流在转子中的热效应比正序电流高很多，比例上等于在两倍系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比。根据理论和经验，本装置取 K2=6。2IIeqI1 2 3 4 521 动作区 制动区 Imax /IeI0/I0dz图 3.2 接地保护特性曲线WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 7电动机的积累过热量 为：式中，t：积累过热量计算间隔时间，本装置取 t=0.1s。电动机的跳闸（允许）过热量 T为：式中，T fr：电动机的发热时间常数（s）当 T时，过热保护动作， =0 表示电动机已达到热平衡，无积累过热量。为了表示方便，电动机的积累过热量的程度用过热比例 r表示： r= T由此可见， r1.0 时，过热保护动作，为提示运行人员，当电动机过热比例 r超过过热告警整定值 a时，装置先告警。电动机在冷态（即初始过热量 =0）的情况下，过热保护的动作时间为：Tfrt=K1（I 1/Ie） 2+K2（I 2/Ie） 2-1.052当电动机停运，电动机积累的过热量将逐步衰减，本装置按指数规律衰减过热量，衰减的时间常数为 4 倍的电动机散热时间 Tsr，即认为 Tsr时间后，散热结束，电动机又达到热平衡。2.6.电动机过热禁止再启动保护当电动机因过热保护切除后，本保护即检查电动机过热比例 r是否降低到整定的过热闭锁值 b以下，如否,则保护出口继电器不返回，禁止电动机再启动，避免由启动电流引起过高温升，损坏电动机，紧急情况下，如在过热比例 r较高时，需启动电动机，可以按装置面板上的“复归”键，人为清除装置记忆的过热比例 r值为零。2.7.堵转保护用电动机转速开关和相电流构成堵转保护。其动作判据为： ImaxI ddztt ddz转速开关触点闭合fr2eItIe1.052I2qdt0Ie1.5I2q tWDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 8式中，I ddz：堵转保护动作电流整定值（A）tddz：堵转保护动作时间（s）本保护需引入电动机转速开关信号。2.8.长启动保护首先计算电动机在启动过程中的计算启动时间 tqdj：Iqdetqdj=（ Iqdm ） 2tyd式中，t qdj：计算启动时间（s）Iqde：电动机的额定启动电流（A）Iqdm：本次电动机启动过程中的最大启动电流（A）tyd：电动机的允许堵转时间（s）其次判断，若在计算启动时间 tqdj内，I max1.125I e，则，电动机正常启动成功，长启动保护算法结束；若在计算启动时间 tqdj后，I max1.125I e，则，电动机未能正常启动，长启动保护动作。2.9.正序过流保护无论长启动保护是否投入，首先计算电动机在启动过程中的计算启动时间 tqdj：Iqdetqdj=（ Iqdm ） 2tyd然后判断： 在计算启动时间 tqdj结束时，I max1.125I e，即电动机正常启动； 启动时间超过允许堵转时间，tt yd；上述条件满足其一，正序过流保护投入。其动作判据为：I1I 1glt1t 1gl式中，I 1gl：正序过流保护正序电流动作值（A）t1gl：整定的正序过流保护动作时间（s）对于不采用长启动保护的用户，需要注意的是：本保护除了需要整定正序过流动作值I1gl和正序过流动作时间 t1gl，还需要整定电动机额定启动电流 Iqde和电动机允许堵转时间tyd。WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 92.10.过负荷保护其动作判据为：ImaxI gfhtt gfh式中，I gfh：过负荷保护电流动作值（A）tgfh：过负荷保护动作时间（s）2.11.欠压保护通过测量电动机母线电压来实现，当电动机母线电压降低到整定动作值 Uqy以下且时间大于整定值 tqy时，对电动机提供跳闸保护。为防止 PT 断线误切电动机，本保护设置了当 PT 断线时闭锁欠压保护动作。其动作判据为：Umax=max（U ab，U bc，U ca）UmaxU qytt qy欠压保护启动前，U max1.05U qy式中，U qy：低电压保护电压动作值（A）tqy：低电压保护动作时间（s）2.12.通信装置的智能通讯卡支持两种现场总线通信，用户可根据工程需要选择高速 RS485 或工业以太网。装置支持光纤通讯。通信内容主要有： 测量值（模拟量，开关量，脉冲量等） 保护定值查询和修改 装置状态、故障信息及录波数据等 遥控 远方复归装置的通信功能请在定货时加以说明。2.13.DCS 测量接口装置测量电动机的各种交流参数，并通过 D/A 向 DCS 系统送出 1 路 420mA 的直流模拟量（测量电流值） 。WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 102.14.辅助功能2.14.1.当某一保护动作后，若故障未切除，则其它保护若满足条件会相继动作。2.14.2.装置保护动作后，在未复归情况下，若再有故障保护仍能动作。即保护能多次动作。2.14.3.装置能自动记录装置和电动机的各种运行信息，包括： 64 个保护 SOE 事件记录 256 个遥信变位 SOE 记录 16 个装置自诊断信息记录 每次电动机启动的电流波形，并保留最近 16 次启动过程中的最大启动电流值，用来分析电动机是否有轻微故障，如转子鼠笼是否有断条或裂缝。2.14.4.装置故障录波功能能自动记录最后两次故障的所有电压，电流波形和开关量时序波形。3. 参数设定3.1.脉冲电度整定序号 名称 单位 范围 缺省值1 脉冲电度一初值整数 度 09999 02 脉冲电度一初值小数 度 09 03 脉冲电度一每字脉冲数 脉冲数/度 165535 1004 脉冲电度二初值整数 度 09999 05 脉冲电度二初值小数 度 09 06 脉冲电度二每字脉冲数 脉冲数/度 165535 1003.2.系统参数整定序号 名称 单位 范围 缺省值1 装置地址 199 992 密码 09999 12333 屏保时间 S 01800 304 网络 N1通讯 退出、投入 退出5 接口设置 退出、网络 N2通讯、模拟量输出 退出6 调试口通讯 退出、投入 投入7 内置电能板 退出、投入 退出3.3.保护定值整定WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 11序号 名称及含义 符号 单位 整定范围 整定步长 缺省值1 电动机额定电流 Ie A 1.006.00 0.01 2.002 速断电流高值 Isdg A 2.0080.00 0.01 16.003 速断电流低值 Isdd A 2.0080.00 0.01 10.004 速断动作时间 tsd S 0.069.99 0.01 0.105 电动机启动时间 tqd S 1.0099.99 0.01 10.006 负序过流一段电流 I21dz A 0.5020.00 0.01 2.007 负序过流一段时间 t21dz S 0.2020.00 0.01 0.508 负序过流二段电流 I22dz A 0.1020.00 0.01 1.009 负序过流二段时间 t22dz S 0.5020.00 0.01 3.0010 零序动作电流倍数 I0dz 倍 0.5040.00 0.01 2.0011 零序保护动作时间 t0dz S 0.069.99 0.01 0.5012 过热告警定值 a 0.501.00 0.01 0.7013 发热时间常数 Tfr Min 1.0080.00 0.01 15.0014 散热时间 Tsr Min 1.00300.00 0.01 30.0015 重启动过热闭锁值 b 0.501.00 0.01 0.5016 堵转保护电流 Iddz A 1.0060.00 0.01 3.0017 堵转保护时间 tddz S 1.0099.99 0.01 10.0018 电动机额定启动电流 Iqde A 2.0060.00 0.01 12.0019 电动机允许堵转时间 tyd S 1.0099.99 0.01 15.0020 正序过流动作电流 I1gl A 1.0060.00 0.01 2.6021 正序过流动作时间 t1gl S 0.5099.99 0.01 12.0022 过负荷保护电流 Igfh A 1.0060.00 0.01 3.0023 过负荷保护时间 tgfh S 10.0650.00 0.01 300.0024 欠压保护动作值 Uqy V 10.00100.00 0.01 65.0025 欠压保护动作时间 tqy S 0.1030.00 0.01 0.5026 速断保护投入 退出、投跳 投跳27 负序一段保护投入 退出、投跳 投跳28 负序二段保护投入 退出、投跳 投跳29 接地保护投入 退出、投信、投跳 投信30 过热保护投入 退出、投信、投跳 投跳31 堵转保护投入 退出、投信、投跳退出32 长启动保护投入 退出、投信、投跳投跳33 正序过流投入 退出、投信、投跳投跳34 过负荷保护投入 退出、投信、投跳投信35 欠压保护投入 退出、投跳 投跳36 PT 断线告警投入 退出、投信 投信3.4.精度调整3.4.1.测量精度系数调整WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 12序号 名称 范围 步长 备注1 Uab 0.52 0.0012 Ubc 0.52 0.0013 Uca 0.52 0.0014 Ia 0.52 0.0015 Ic 0.52 0.0016 有功 P 0.52 0.0017 无功 Q 0.52 0.0013.4.2.保护精度系数调整序号 名称 范围 步长 备注1 Uab 0.52 0.0012 Ubc 0.52 0.0013 Uca 0.52 0.0014 Ia 0.52 0.0015 Ic 0.52 0.0016 I0 0.52 0.0014. 背板端子及接线原理图如果开关柜不带操作回路，用户需选配操作板。本装置操作板配置独立的操作回路和防跳回路，可适用于各种出口的电动机回路，并能自动适应跳合闸电流的大小。 带操作回路的背板端子和接线原理图操作回路原理图见图 2.3 WDZ-400 系列综合保护测控装置操作回路原理图。背板布置见图 3.3 WDZ-430 电动机综合保护测控装置背板端子排布及定义图（带操作板）。接线原理见图 3.4 WDZ-430 电动机综合保护测控装置接线原理图（带操作板） 。 无操作回路的背板端子和接线原理图背板布置见图 3.5 WDZ-430 电动机综合保护测控装置背板端子排布及定义图（带 I/O 板）。接线原理见图 3.6 WDZ-430 电动机综合保护测控装置接线原理图（带 I/O 板） 。4.1.背板信号指示灯名称 定义 名称 定义5V 灯（红） 装置内部 5V 正常时常亮 RUN 灯（红） CPU 正常时一秒闪一次24V 灯（红） 装置内部 24V 正常时常亮 NUL 灯（红） 未使用动作灯（黄） 保护跳闸时常亮 TXD 灯（黄） 调试口通讯发送灯WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 13故障灯（绿） 装置故障及 24V 失压时常亮RXD 灯（绿） 调试口通讯接收灯4.2.工作和操作电源端子号 端子定义 备注XA1-1 工作电源 工作电源正XA1-2 工作电源 工作电源负XA1-3 大地 大地XC1-1XC1-2 操作电源 操作板上有，I/O 板上无XC2-15XC2-16操作电源公共端操作板上为操作电源负，I/O 板上为 24V 开入公共端4.3.远方当地电源端子号 端子定义 备注XC1-15 远方 远方电源，操作板上有，I/O 板上无XC1-16 当地 当地电源，操作板上有，I/O 板上无4.4.开入接点端子号 端子定义 备注XA2-12 开入 1 24V 开入（电动机转速开关接点）XA2-13 开入 2 24V 开入XA2-14 开入 3 24V 开入XA2-15 开入 4 24V 开入（I/O 板上为 DL 位置）XA2-16 公共端 24V 开入公共端XC2-9 开入 5 I/O 板上 24V 开入，操作板上KM 开入XC2-10 开入 6 I/O 板上 24V 开入，操作板上KM 开入XC2-11 开入 7 I/O 板上 24V 开入，操作板上KM 开入XC2-12 开入 8 I/O 板上 24V 开入，操作板上KM 开入XC2-13 开入 9 I/O 板上 24V 开入，操作板上KM 开入XC2-14 开入 10 I/O 板上 24V 开入，操作板上KM 开入XC2-15XC2-16操作电源公共端操作板上为操作电源负，I/O 板上为 24V 开入公共端4.5.信号输出接点4.5.1.中央信号输出端子号 端子定义 备注XA2-1XA2-2 动作信号 保护跳闸时闭合接点XA2-3XA2-4 装置故障 装置自检故障或 24V 失压时闭合接点XA2-5XA2-6 信号一 保护告警时闭合接点XA2-7XA2-8 信号二保护跳闸或保护告警时闭合接点，可在相应菜单中选择，详见使用说明WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 14书XC1-3XC1-4 控制断线 控制回路断线时闭合接点4.5.2.位置信号（I/O 板上无）端子号 端子定义 备注XC1-5XC1-6 远方位置远方当地位置信号当装置处于远方状态时接点闭合4.5.3.模拟量输出端子号 端子定义 备注XB-5 AO1 420mA 输出XB-6 AO2 未使用XB-7 公共 420mA 输出公共端4.5.4.现场总线端子号 端子定义 备注XB-1 N1-AXB-2 N1-B 网络 N1（高速 RS485）XB-3 N2-AXB-4 N2-B 网络 N2（高速 RS485）4.5.5.时钟同步信号端子号 端子定义 备注XB-11XB-12 时钟同步4.6.遥跳遥合端子号 端子定义 备注XA2-9 遥合 通讯遥合XA2-10 遥跳 通讯遥跳XA2-11 公共端4.7.保护跳闸输出端子号 端子定义 备注XC2-1XC2-2联跳 1（操作板）保护跳闸（I/O 板）操作板上，开关位置在跳位时接点闭合；I/O 板上，保护跳闸时接点闭合XC2-3XC2-4联跳 2（操作板）备用（I/O 板）操作板上，开关位置在跳位时接点闭合；I/O 板上，备用的输出接点XC2-5XC2-6+DYM、-DYM（操作板）保护联跳 1（I/O 板）操作板上，+DYM、-DYM 为低电压联跳输入接点，必须配合 WDZ-491 装置的保护输出接点使用；I/O 板上，保护跳闸时接点闭合XC2-7XC2-8 保护联跳 2（I/O 板） I/O 板上，保护跳闸时接点闭合WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 154.8.交流量输入定义端子号 端子定义 备注XD1-1 Ua A 相电压XD1-2 Ub B 相电压XD1-3 Uc C 相电压XD1-4 Un 电压公共端XD1-5 PIaXD1-6 PIa* A 相保护电流XD1-7 PIcXD1-8 PIc* C 相保护电流XD2-1 MIaXD2-2 MIa* A 相测量电流XD2-3 MIcXD2-4 MIc* C 相测量电流XD2-5 I0XD2-6 I0* 零序电流XD2-7 未使用XD2-8 未使用4.9.调试口通过 CPU 板上的调试口，可以更新程序。4.10.光纤接口可选配。WDZ-430 电动机综合保护测控装置 技术说明书3 - 16图 3.3 WDZ-430 电动机综合保护测控装