WDZ-430EX技术说明书V2.0.doc

WDZ-430EX电动机综合保护测控装置 技术说明书第三章WDZ-430EX电动机综合保护测控装置1.产品用途及特点WDZ-430EX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-431EX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：l 电流速断保护（反向功率闭锁）l 负序过流一段保护l 负序过流二段保护l 接地保护l 过热保护l 过热禁止再启动保护l 堵转保护l 长启动保护l 正序过流保护l 过负荷保护l 欠压保护l PT断线告警l FC回路大电流闭锁出口l 熔断器保护l 独立的操作回路和防跳回路（选配）l 故障录波和电机启动过程录波测控功能：l 10路遥信开入采集、装置内部遥信、事故遥信l 断路器遥控跳、合l 遥测量：三相电压，三相电流，P，Q，功率因数，频率l 2路脉冲量输入实现外部电度表自动抄表l 内嵌高精度智能电度表，输出有功脉冲，可节省外部电度表（选配）l 1路420mA直流模拟量输出，替代变送器作为DCS测量接口（选配）l 电动机启动信息和启停次数统计通讯功能（选配）：l 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本装置具有如下特点：l 采用先进的32位嵌入式微处理器l 汉字液晶显示、操作简便直观l 用串行EEPROM存放保护定值l 可预先设定5套定值适应各种运行工况l 带掉电保持的SOE和自检报告l 软、硬件冗余设计，抗干扰性能强l 完善的软、硬件自检，二级看门狗l 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l 安全可靠的高速现场总线技术，支持双网和以太网接口l 完善、灵活的保护功能，全面、准确、可靠的测控功能l 可选配DCS测量接口（420mA模拟量输出）l 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。图3.1 WDZ-430EX保护原理框图2.1.电流速断保护（反向功率闭锁）其动作判据为：Imax=max（Ia，Ib，Ic）ImaxIsdg在电动机额定启动时间内或ImaxIsdd在电动机额定启动时间后ttsd 式中，Imax：A、B、C相电流（Ia，Ib，Ic）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，可以避开启动开始瞬间的暂态峰值电流。为了防止外部故障时电动机倒送大电流引起电流速断保护误动作，本保护设置了反向功率闭锁速断保护的功能。如果反向功率闭锁速断功能投入，当电流和电压同向时，开放保护；当电流和电压反向时，闭锁保护。2.2.负序过流一段保护其动作判据为：I2I21dztt21dz式中，I2：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）2.3.负序过流二段保护其动作判据为：I2I22dztt22dz式中，I22dz：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Imax作制动量，其动作特性见图3.2。I0I0dz当Imax1.05Ie时或I01+（Imax/Ie-1.05）/4I0dz当Imax1.05Ie时t0t0dz式中，I0：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。图3.2 接地保护特性曲线1 2 3 4 512动作区制动区I0/I0dzImax /Ie2.5.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。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，Tfr：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：t=TfrK1（I1/Ie）2+K2（I2/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： ImaxIddzttddz转速开关触点闭合式中，Iddz：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：tqdj=（Iqde）2tydIqdm式中，tqdj：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，Imax1.125Ie，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，Imax1.125Ie，则，电动机未能正常启动，长启动保护动作。长启动保护动作时间最长为100s。2.9.正序过流保护正序过流保护必须满足下列条件之一方才投入： 电动机长启动算法结束； 启动时间超过允许堵转时间，ttyd；如果满足下列条件之一，则认为电动机长启动算法结束： 如果长启动保护投入：参照长启动保护逻辑； 如果长启动保护未投入：Imax1.125Ie；其动作判据为：I1I1glt1t1gl式中，I1gl：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，还需要整定电动机允许堵转时间tyd。2.10.过负荷保护其动作判据为：ImaxIgfhttgfh式中，Igfh：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断线时瞬时闭锁欠压保护动作，PT断线逻辑见2.12。其动作判据为：Umax=max（Uab，Ubc，Uca）UmaxUqyttqy欠压保护启动前，Umax1.05Uqy式中，Uqy：低电压保护电压动作值（A）tqy：低电压保护动作时间（s）为了保证发电厂电气联锁的可靠进行，当母线无压、电动机无流、开关在合位，如果上面的动作判据无法启动低电压，则通过下面辅助判据启动低电压跳闸：Umax5VImaxIe/8开关在合位ttqy欠压保护启动前，Umax1.05Uqy2.12. PT断线装置有PT断线检测功能，当发生PT断线时，瞬时闭锁欠压保护，并延时15S告警。PT断线有可能是三相PT断线，此时特征是有流无压，其判据为：Umax5VImaxIe/4PT断线有可能是单相或者二相PT断线，此时特征是不平衡电压较大，其判据为：Umax 20VImaxIe/4（UmaxUmin）/Umax 30%当电压恢复正常后，解除PT断线闭锁和告警。2.13.FC回路大电流闭锁出口功能FC回路中，当电流大于接触器额定开断电流，如果通过接触器跳闸，则可能烧毁接触器，此时应通过熔断器熔断来断开大电流。其动作原理和判据为：当电流大于接触器开断电流，闭锁跳闸出口和遥跳出口：ImaxIfcbs式中，Ifcbs：F-C过流闭锁电流值（A）2.14.熔断器保护FC回路中，当电流大于熔断器熔丝熔断电流时，熔丝开始熔断，当熔丝完全熔断后，跳开接触器开关。由于熔丝熔断电流是一曲线，无法准确确定其大小，拟采用速断电流定值。注意：如果装置配备的为I/O板，须将开关位置通过开入4引入。熔断器保护启动条件：ImaxIsdg开关在合位熔断器保护跳闸条件：ImaxIe/8ttfuse开关在合位式中，Isdg：速断动作电流高值（A）tfuse：整定的熔断器保护动作时间（s）2.15.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。通信内容主要有：l 测量值（模拟量，开关量，脉冲量等）l 保护定值查询和修改l 装置状态、故障信息及录波数据等l 遥控l 远方复归装置的通信功能请在定货时加以说明。2.16.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）。2.17.辅助功能2.17.1.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。2.17.2.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。2.17.3.装置能自动记录装置和电动机的各种运行信息，包括：l 64个保护SOE事件记录l 256个遥信变位SOE记录l 16个装置自诊断信息记录l 最近16次启动过程中的最大启动电流值、启动时间。l 电动机启动和停机次数统计2.17.4.装置故障录波功能能自动记录最近一次故障的所有模拟量和开关量，包括：l 故障前2个周波、装置跳闸后4个周波和故障中数据，最长录波时间为10Sl 电动机启动过程，最长录波时间为10S3.参数设定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0999902脉冲电度一初值小数度09903脉冲电度一每字脉冲数脉冲数/度1655351004脉冲电度二初值整数度0999905脉冲电度二初值小数度09906脉冲电度二每字脉冲数脉冲数/度1655351003.2.系统参数整定序号名称单位范围缺省值1装置地址199992密码0999912333屏保时间S01800304网络N1通讯退出、投入退出5网络N2通讯退出、投入退出6调试口通讯退出、投入投入7电能方式退出、电能板电能、积分电度退出8CT二次额定5A、1A5A9保护电流相数2相、3相3相10继电器输出方式I/O板、操作板I/O板11录波调试时间S0.2010.000.2012录波信息上送退出、投入投入13电机启停次数03276603.3.保护定值整定序号名称及含义符号单位整定范围（额定1A）整定范围（额定5A）1电动机额定电流IeA0.201.201.006.002速断电流高值IsdgA0.4016.002.0080.003速断电流低值IsddA0.4016.002.0080.004速断动作时间tsdS0.009.990.009.995电动机启动时间tqdS1.0099.991.0099.996负序过流一段电流I21dzA0.104.000.5020.007负序过流一段时间t21dzS0.2020.000.2020.008负序过流二段电流I22dzA0.104.000.1020.009负序过流二段时间t22dzS0.5020.000.5020.0010零序动作电流倍数I0dz倍0.5040.000.5040.0011零序保护动作时间t0dzS0.069.990.069.9912过热告警定值a0.501.000.501.0013发热时间常数TfrMin1.0080.001.0080.0014散热时间TsrMin1.00300.001.00300.0015重启动过热闭锁值b0.501.000.501.0016堵转保护电流IddzA0.2012.001.0060.0017堵转保护时间tddzS1.0099.991.0099.9918电动机额定启动电流IqdeA0.4012.002.0060.0019电动机允许堵转时间tydS1.0099.991.0099.9920正序过流动作电流I1glA0.2012.001.0060.0021正序过流动作时间t1glS0.5099.990.5099.9922过负荷保护电流IgfhA0.2012.001.0060.0023过负荷保护时间tgfhS10.0650.0010.0650.0024欠压保护动作值UqyV10.00100.0010.00100.0025欠压保护动作时间tqyS0.1030.000.1030.0026FC过流闭锁电流值IfcbsA1.2024.006.00120.0027熔断器保护时间TrdqS0.0699.990.0699.9928速断保护投入退出、投跳退出、投跳29反向功率闭锁速断退出、投入退出、投入30负序一段保护投入退出、投跳退出、投跳31负序二段保护投入退出、投跳退出、投跳32接地保护投入退出、投信、投跳退出、投信、投跳33过热保护投入退出、投信、投跳退出、投信、投跳34堵转保护投入退出、投信、投跳退出、投信、投跳35长启动保护投入退出、投信、投跳退出、投信、投跳36正序过流投入退出、投信、投跳退出、投信、投跳37过负荷保护投入退出、投信、投跳退出、投信、投跳38欠压保护投入退出、投跳退出、投跳39PT断线告警投入退出、投信退出、投信40FC过流闭锁投入退出、投入退出、投入41熔断器保护投入退出、投跳退出、投跳3.4.精度调整3.4.1.测量精度系数调整序号名称范围步长备注1Uab0.520.0012Ubc0.520.0013Uca0.520.0014Ia0.520.0015Ib0.520.0016Ic0.520.0017有功P0.520.0018无功Q0.520.0013.4.2.保护精度系数调整序号名称范围步长备注1Uab0.520.0012Ubc0.520.0013Uca0.520.0014Ia0.520.0015Ib0.520.0016Ic0.520.0017I00.520.0014.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。l 交流回路接线原理图交流回路接线原理图见图3.3 WDZ-430EX电动机综合保护测控装置交流回路原理图。l 带操作回路的开入、开出接线原理和背板端子图操作回路原理图见图2.4 WDZ-400EX系列综合保护测控装置操作回路原理图。开入、开出接线原理图见图3.4 WDZ-430EX电动机综合保护测控装置开入、开出原理图（带操作板）。背板端子图见图3.5 WDZ-430EX电动机综合保护测控装置背板端子图（带操作板）。l 无操作回路的开入、开出接线原理和背板端子图开入、开出接线原理图见图3.6 WDZ-430EX电动机综合保护测控装置开入、开出原理图（带I/O板）。背板端子图见图3.7 WDZ-430EX电动机综合保护测控装置背板端子图（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XC1-1操作电源操作板上有，I/O板上无XC1-2XC2-15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XC2-164.3.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124V开入（电动机转速开关接点）XA2-13开入224V开入XA2-14开入324V开入XA2-15开入424V开入（I/O板上为开关位置）XA2-16公共端24V开入公共端XC2-9开入5I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-10开入6I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-11开入7I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-12开入8I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-13开入9I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-14开入10I/O板上24V开入，操作板上KM开入XC2-15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XC2-164.5.信号输出接点4.5.1.中央信号输出端子号端子定义备注XA2-1动作信号保护跳闸时闭合接点XA2-2XA2-3装置故障装置自检故障或24V失压时闭合接点XA2-4XA2-5信号一保护告警时闭合接点XA2-6XA2-7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，详见使用说明书XA2-8XC1-3控制断线控制回路断线时闭合接点XC1-44.5.2.位置信号（I/O板上无）端子号端子定义备注XC1-5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XC1-64.5.3.模拟量输出端子号端子定义备注XB-5AO1420mA输出XB-6AO2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-1N1-A网络N1（高速RS485）XB-2N1-BXB-3N2-A网络N2（高速RS485）XB-4N2-B4.5.5.时钟同步信号端子号端子定义备注