电动机控制器使用说明书.doc

描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写目 录1 装置简介 22 技术参数 33 保护原理 54 设备参数、保护定值及动作信息说明 115 产品安装接线说明 166 显示及键盘操作说明 177 通讯 17 8 投运说明及注意事项 189 贮存及保修 18 10 供应成套性 18 11 订货须知 18 标记更改文件号处数签 字日 期资 料 来 源提出部门: 编 制 校 核 审 核 标准审查 审 定 批 准共 29 页使用说明书日 期日 期 日期日期日期日期第 1 页许继电气公司WDK-1电动机智能保护控制器 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 2 页1 装置简介WDK-1型电动机智能保护控制器（以下简称控制器）。该控制器用于操作交流50Hz，额定工作电压至660V,额定电流至250A交流电动机控制回路中的接触器，对电动机的过载、过热、外部故障、堵转、相序、缺相不平衡、欠压、过压、欠功率、接地或漏电等故障引起的危害予以保护，并有测量、操作控制、自我诊断、维护管理、总线通讯（遥测、遥讯、遥调、遥控）等功能。控制器基于微处理器技术,采用模块化设计结构，产品体积小,结构紧凑,安装方便，在低压控制终端MCC柜中，在1/4模数及以上各种抽屉柜中可直接安装使用。控制器采用外置电流互感器，根据不同的电动机的容量只需选用不同的外置电流互感器模块即可。控制器模块本体不变。控制器的使用取代了传统的塑壳断路器（仅用刀熔开关即可）、热继电器、电流互感器、多种信号灯、电流表、大电流按钮（仅需信号按钮）、大量中间继电器和时间继电器、变送器、PLC和电缆等。1.1 控制器保护功能配置见表1： 表1型号功能配置WDK-1产品交流输入电流Ia、Ib、Ic、3Io电压Uab、Ucb1启动超时保护2过热保护3过流堵转保护4. 断相保护5. 电流不平衡保护6. 接地保护7. 漏电保护8短路保护9.欠载保护10. 温度保护11. 过压保护12. 欠压段保护13. 欠压段保护14. 欠功率因数段保护15. 欠功率因数段保护16. 相序保护17. tE时间保护 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 3 页18. 工艺联锁19. 事故停机20. PT断线检测1.2 主要功能模块控制器由二部分组成：控制器本体、显示操作模块。控制器本体可以独立运行，因此显示操作模块，不是必用的，可根据具体要求选择。显示模块用在设备现场和控制器一对一配套使用，通过ST522可以显示测量信息，报警信息，故障信息，可以进行参数设定(保护定值，系统参数等)，可以输入操作控制命令（如起动，停车等）。为了方便批量调试及控制器程序的升级更新，本控制器还配有专用的PowerTop应用软件，软件具有可用来对控制器进行参数整定和各种信息查询，其功能类似于ST522显示模块，但不需和控制器一对一配套，只需要一根数据线连接到笔记本电脑上，应用上面的软件就可进行参数整定、信息查询、维护等工作。当需要更新程序时，通过本软件只需几分钟就可完成。 显示模块，PowerTop应用软件，均不能独立运行，只能和控制器本体配合才起作用，当设备各种运行参数，管理信息，保护参数等信息需在运行现场实时显示时，可选配显示模块。如不需要在运行现场作实时显示时，通过PowerTop应用软件进行参数设定，运行参数、故障参数和管理信息的查询即可。2 技术参数 2.1引用标准：本产品符合GB/T14048.1、GB 14048.4、GB/T 17626.2/3/4/5中有关规定。2.2额定工作电压：AC220V。2.3电动机工作电压：AC380V、660V，50Hz。 2.4额定电流：2A(0.5A2A)；5A(1A5A)；6.3A(1.6A6.3A)；25A(6.3A25A)；100A(25A100A)；250A(63A250A)2.5输出触点额定负载容量a) 阻性负载：AC220V(250V)、5A、COS=1，DC24V(30V)、5A；b) 感性负载：AC-15：AC220V、1.64A ； DC-13：DC24V 、2A 。2.6工作环境a) 周围环境温度不高于+55，不低于5；b) 安装的海拔不超过2000m。c) 污染等级2级；d) 安装类别。2.7 抗干扰性能2.7.1 产品能承受GB/T 14598.14-1998第4章规定的严酷等级为级的静电放电干扰试验；2.7.2 产品能承受GB/T 14598.9-2002第4章规定的严酷等级的辐射电磁场干扰试验；2.7.3 产品能承受GB/T 14598.10-1996第4章规定的严酷等级为级的快速瞬变干扰试验；2.7.4 产品能承受GB/T 14598.13-1998规定的频率为1MHz及100kHz（第一半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV）脉冲群干扰试验； 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 4 页2.7.5 产品能承受IEC 60255-22-5：2002第4章规定的严酷等级的浪涌抗扰度试验；2.7.6 产品能承受GB/T14598.17-2005第4章规定的严酷等级的传导骚扰抗扰度试验；2.7.7 产品能承受IEC 60255-22-7：2003第4章规定的严酷等级的工频抗扰度试验；2.7.8 产品能承受GB/T 17626.8-1998第5章规定的严酷等级为级的工频磁场抗扰度试验；2.7.9 产品能承受GB/T 17626.9-1998第5章规定的严酷等级为级的脉冲磁场抗扰度试验；2.7.10 产品能承受GB/T 17626.10-1998第5章规定的严酷等级为级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。2.8 绝缘性能2.8.1 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,用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值不应小于100M；2.8.2 冲击电压：产品通信回路和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；其余各带电的导电端子分别对地,交流回路和直流回路之间,能承受5kV(峰值)的标准雷电波冲击检验；2.8.3 介质强度：产品通信回路和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,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。2.9 机械性能a. 振动响应：产品能承受GB/T 11287-2000中3.2.1规定的严酷等级为I级振动响应检验。b. 冲击响应：产品能承受GB/T 14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为I级冲击响应检验。c. 振动耐久：产品能承受GB/T 11287-2000中3.2.2规定的严酷等级为I级振动耐久检验。d. 冲击耐久：产品能承受GB/T 14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为I级冲击耐久检验。e. 碰撞：产品能承受GB/T 14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级碰撞检验。2.10 动作时间精度a. 在定时限情况下检测动作时间，动作时间在0s2.5s(含2.5s)范围内，误差不超过50ms；动作时间在2.5s以上，误差不超过整定时间的2%；b. 在反时限情况下检测动作时间，动作时间在0s2s(含2s)范围内，误差不超过100ms；动作时间在2s以上，误差不超过理论计算值的5%。2.11精度a.开关量输入(24V)分辨率不大于2ms； 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 5 页b.测量电流（或电压）误差不超过额定值的1%；c.动作电流（或电压）误差不超过整定值的5%；d.零序电流动作误差不超过0.01In(In为零序额定电流)或整定值的5%。e.功率误差不超过额定值的1%。3 保护原理3.1 启动超时保护启动超时保护在电动器启动过程中对电动机提供保护。在电动机启动结束后，启动超时保护自动退出。控制器在起动时间内，短路、过载、不平衡保护、接地、漏电、缺相、相序保护有效，其他保护闭锁；起动时间到后，所有设定的保护自动投入。 逻辑图如下：动作条件：A）在设定的启动时间T内，如果未检测到大于20%Ie（Ie表示额定电流，下同）的三相启动电流，控制器将判断为启动失败，在启动时间到后保护动作，立即停车。B）在设定的启动时间T到后，检测三相电流若大于105%Ie，判断为启动超时，保护动作，立即停车。3.2 短路保护动作条件： 检测到三相电流的任一相大于定值，保护动作延时跳闸或报警。当出口为跳闸时，判断故障电流是否小于接触器允许分断电流，小于则跳闸。 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 6 页3.3 堵转保护堵转保护是电动机特有的一种保护，适用于传动装备、泵、风扇、切割机及压缩机等设备由于负荷过大、机械卡死或自身机械原因，使电机堵转造成绕组过热，绝缘降低而烧毁电机。动作条件：当三相电流同时大于设定堵转保护电流时，堵转保护动作，延时跳闸或报警。3.4 过载保护当电动机在过负载状态下运行时，会产生大电流，长时间会导致电机发热损坏，此时普遍使用热继电器进行热保护，但热继电器与电动机的散热特性不一致，故不能正确反映电机的过载运行状况。控制器根据电动机的发热特性，计算电动机的热容量l2t,模拟电动机发热特性和散热特性对电动机进行保护。由于控制器是根据电流模拟计算而进行保护的，因此保护范围更广，可实现热继电器所不能保护的严重过负载保护。反时限过载保护综合考虑了电动机的各种发散热因素，精确模拟电机的发散热过程，及时进行保护。过载保护有16条特性曲线可选，用户可以根据实际需要选择不同曲线，其中有7条满足GB 14048，4-20Q3/IEC60947-4-1:2000的要求，具体见表1说明。其中：Ie 电动机额定电流定值 Ieq等值发热电流k 曲线速率 t 动作时间式中：K1 = 0.5（启动过程中）；K1 = 1.0（启动结束后）；K2 = 310，负序发热系数，一般可取为6；I1正序电流分量；I2负序电流分量。其中k为需要设定的曲线速率k，其中曲线速率k是根据公式和过流倍数时的保护动作时间计算得到的。例如：1.5倍电流时候动作时间为200s，则t为200s，根据公式，可以算出K为250。 根据国家标准GB 14048，4-20Q3规定各保护等级需要满足如下特性，满足标准的曲线系数如下。 表1 控制器K系数满足保护级别整流倍数1.051.21.57.212510A脱扣时间2h内不动作1h内动作2min2sTp10s250104min4sTp10s500208min6sTp20s7503012min9s设定值 延时动作；当中性电流设定值 不动作。 3.8 外接漏电/接地保护（选配功能：两者仅可选其中一种） 漏电保护采用外接漏电电流互感器，其二次侧输入到控制器的漏电电流信号端子（该端口同样也可接入零序电流互感器）；主要用于非直接接地的保护，以保证人身安全；采用外接互感器检测的电流信号灵敏度较高。保护动作特性：当检测电流设定值 延时动作；当检测电流设定值 不动作。3.9 欠电流（欠载）保护 电动机所带负载为泵类负载时，电动机的空载或欠载运转会对电动机产生危害。保护动作特性：三相电流平均值设定值 延时动作；三相电流平均值设定值 不动作。3.10 温度保护 由于过热引起的定子线圈的绝缘损坏是致使电动机在过负荷情况下失灵的主要原因。电动机定子中预埋的热敏电阻，能够根据温度变化，产生快速的阻值变化，控制器可以接收一个热敏电阻器的输入，在达到整定值时，发出停车或报警指令。参考安装在电动机里的热敏电阻的制造厂家提供的电阻-温度曲线，输入热敏电阻的动作值和返回值。延时时间为1s不可整定。保护动作特性：热敏电阻类型为PTC 时：如果实测电阻值动作电阻设定值，控制器延时动作；如果动作方式为报警，则故障动作后，当温度冷却至实测电阻值返回电阻设定值时，则报警输出清除；如果动作方式为跳闸，则故障动作后，跳闸信息不会自动清除，需手动复位进行清除。 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 9 页3.11 欠压保护当三相线电压均低于保护整定值时，则启动保护功能。保护动作特性：Ulmax14*1.732） 进行Uab前移60度-Ucb42（Uab Ucb进行等值处理，取大值） 当正序时几乎为0；负序时很大。负序时2rsin60=2*14*1.732*sin60=42V 正序时 当角度误差为2度 2x*sin1=42 x=1203v注意判TV断线闭锁及无压。3.14 欠功率因素保护保护动作特性：cos设定值, 延时动作。注意判合位及TV断线闭锁。3.15 TV断线告警 产品检测到TV断线延时发出告警信号。在电压恢复正常（线电压均大于80%Ue）后，保护返回。其原理图如图所示。 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 10 页3.16 产品故障告警产品的硬件发生故障，产品的液晶屏幕可以显示故障信息，并驱动异常告警继电器发告警信号，同时根据情况闭锁保护。 3.17遥信、遥测、遥调、遥控功能a. 遥信：各种保护动作信号。b. 遥控：远方启停电机等操作。c. 遥调：远方调（修改）定值等。d. 遥测: 可上送电流、电压等测量量。3.18通信功能 可直接与微机监控或保护管理机通信，通信接口为RS-485。通信规约为MODBUS通信规约，校验方式为无校验，波特率可根据需要设定为2400、4800、9600、19200。 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 12 页4 设备参数、保护定值及动作信息说明4.1设备参数说明设备参数整定是关于电机参数、模式、通讯等的设定。设备参数清单见表2。表2寄存器号 属性 定义 数值范围 系数默认值40101 RW 电动机额定工作电压 1 999V 138040102 RW 电动机额定工作电流 0.1 499.9A 1025040103 RW 外部电流互感器变比 1 - 9991140104 RW 漏电互感器一次侧电流1 4999mA 150040105 RW 分断电流倍数6.0-10.0108040106 RW 接地/漏电保护选择 0：内部向量计算 1：外部漏电信道 1040107 RW 电动机运行模式 0：保护模式 1：直接启动模式 2：双向启动模式 3：星三角启动模式 4：星三角启动3继电器开环模式 5：星三角启动3继电器死循环模式 6：自耦变压器启动模式 7：自耦变压器启动3继电器开环模式 8：自耦变压器启动3继电器死循环模式 9：断路器模式 10：传动模式1040108 RW 电动机控制权限（保留）0：本地显示（可读/不可写） 1：远程I/O控制 2：远程通讯控制 1040109 RW 保护模块通讯地址 1 247 1140110 RW 保护模块通讯波特率 0：2400 1：4800 2：9600 3：19200 1240111 RW PWM修正系数a(低字)0-6553565536040112 RW PWM修正系数a(高字)0-6553565536140113 RW PWM修正系数b(低字)0-6553565536040114 RW PWM修正系数b(高字)0-6553565536040115 RW 模拟量输出对象0：不使能输出 1：A相电流 2：B相电流 3：C相电流 4：接地/漏电电流 5：不平衡率 6：AB线电压 7：BC线电压 8：CA线电压 10 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 13 页表2（续）40116 RW 模拟量输出限值0-9999140117 RW 通讯数值类型配置字 真有效/百分比值切换。0：真有效值 1：百分比 140118 RW 系统配置字 50HZ,60HZ 系统切换。0：50HZ系统 1：60HZ系统 140119 RW 接线检查配置字 0：禁止； 1：启用 140120 RO 硬件信息字 Bit0Bit2: 额定电流配置位； Bit3Bit4: 额定电压配置位； Bit5: 漏电配置位； Bit6: 热敏电阻配置位；Bit7: 模拟量配置位； Bit8: 统计信息配置位；Bit 9: SOE配置位； Bit 10: 欠压重启动配置位 140121 RW密码0000999914.2 定值说明整定时，未使用的保护功能应设为退出，使用的保护功能设为投入，并对相关的电流、电压及时限定值进行整定。定值清单见表3。表3寄存器号 属性 保护功能定值项目数值范围及步长系数默认值40201RW 1启动超时保护保护压板 0-退出，1-投入1140202RW 启动时间1s60s，0.1s1020040203RW 动作方式 0-报警，1-跳闸1140204RW 2过热保护保护压板0-退出，1-投入1140205RW 曲线速率K（过热时间常数）10 25 60 75 100 125 250 300 500 750 1000 1200 125040206RW负序发热系数310，0.01默认设定为610060040207RW热/冷曲线比20%100%1008540208RW 冷却时间（对应散热时间常数）5min1080 min,级差1min 13040209RW 复位方式 0-手动，1-自动1140210RW动作方式 0-报警，1-跳闸1040211RW 3过流堵转保护保护压板0-退出，1-投入1140212RW 电流定值 100%Ie800%Ie,1%10015040213RW 延时时间 0.5s60.0s，0.1s102040214RW动作方式0-报警，1-跳闸1140215RW 4. 断相保护保护压板0-退出，1-投入1140216RW 延时时间 0.02s20.00s，0.02s10010040217RW动作方式0-报警，1-跳闸11 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 13 页40218RW 5. 电流不平衡保护保护压板0-退出，1-投入1140219RW 不平衡率定值 10%60%,1%1003040220 RW 延时时间 0.02s30.00s，0.02s10010040221 RW动作方式0-报警，1-跳闸1040222 RW6. 接地保护保护压板0-退出，1-投入1040223 RW 电流定值 （20%100%）Ie，1%1002040224 RW 延时时间 0.1s60.0s，0.2s101040225 RW动作方式0-报警，1-跳闸1040226 RW 7. 漏电保护保护压板0-退出，1-投入1040227 RW 电流定值 (20%100%)Is, 1%1005040228 RW 延时时间 0.02s6.00s，0.02s1004040229 RW 动作方式0-报警，1-跳闸1040230 RW 8短路保护保护压板 0-退出，1-投入1140231 RW 电流定值 400%Ie接触器允许分断电流, 1%10080040232RW 启动电流倍数1.04.0，0.0110020040233RW 延时时间 0.10s5.00s，0.02s1002040234RW 动作方式0-报警，1-跳闸1140235RW 9. 欠载保护保护压板0-退出，1-投入1040236RW 电流定值(20%100%)Ie，1%1004040237RW 延时时间 0.5s60.0s，0.2s101040238RW 动作方式0-报警，1-跳闸1040239RW 10. 温度保护保护压板0-退出，1-投入1040240RW 热敏电阻类型 1-PTC，2-NTC1040241RW 动作电阻定值 0.1k30 k，11000100040242RW 返回电阻定值0.1k30 k，1100080040243RW 动作方式0-报警，1-跳闸1040244RW 11. 过压保护保护压板0-退出，1-投入1140245RW 过电压定值 105%150%Ue，1%10013040246RW 延时时间 0.1s60.0s,0.1s102040247RW 动作方式 0-报警，1-跳闸1140248RW 12. 欠压段保护保护压板 0-退出，1-投入1140249RW 欠电压段定值 45%95%Ue，1%1008040250RW 延时时间 0.3s60.0s,0.1s102040251RW 动作方式0-报警，1-跳闸1140252RW 13. 欠压段保护保护压板 0-退出，1-投入1140253RW 欠电压段定值45%95%Ue，1%1007040254RW 延时时间 0.3s60.0s,0.1s102040255RW 动作方式 0-报警，1-跳闸1140256RW 14. 欠功率因数段保护保护压板 0-退出，1-投入1040257RW 功率因数段定值 43%80%，1%1006040258RW 延时时间0.5s60.0s,0.1s102040259RW 动作方式 0-报警，1-跳闸1040260RW 15. 欠功率因数段保护保护压板 0-退出，1-投入1040261RW 功率因数段定值 43%80%，1%1005040262RW 延时时间0.5s60.0s,0.1s1020 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 13 页40263RW 动作方式0-报警，1-跳闸1040264RW16. 相序保护保护压板0-退出，1-投入1140265RW延时时间0.0s60.0s,0.1s102040266RW17. tE时间保护保护压板 0-退出，1-投入1040267RW18. 工艺联锁保护压板0-退出，1-投入1140268RW延时时间0.060.0s,0.1s102040269RW19. 事故停机保护压板0-退出，1-投入1140270RW延时时间0.0s60.0s,0.1s10204.3 动作信息及说明保护运行中发生动作或告警时，动作信息（见表4）显示于液晶屏幕上，同时上传到保护管理机或当地监控。表4 显示内容 动 作 信 息启动超时跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮过热跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮过流堵转跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮断相跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮电流不平衡跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮接地跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮漏电跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮短路跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮欠载跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮温度保护跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮过压跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮欠压1段跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮欠压2段跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮欠功率因数1段跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮欠功率因数2段跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮相序保护跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮tE时间保护跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮工艺联锁跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮事故停机跳闸跳闸继电器、告警继电器出口；故障指示灯常亮 描 校 旧底图总号 底图总号 签 字 日 期 描 写0XJ 461 133 共 29 页第 14 页表4（续）启动超时告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮过热告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮过流堵转告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮断相告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮电流不平衡告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮接地告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮漏电告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮短路告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮欠载告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮温度保护告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮过压告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮欠压1段告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮欠压2段告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮欠功率因数1段告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮欠功率因数2段告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮相序保护告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮tE时间保护告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮工艺联锁告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮事故停机告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮PT断线告警告警继电器出口；故障指示灯闪亮5V电源异常异常继电器出口；运行指示灯不规则闪亮EEPROM出错异常继电器出口；运行指示灯不规则