王蒙蒙
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
1前言
高爐爐前吊車是高爐系統的重要設備。在高爐爐前吊車上，各機構電動機的保護通常采用過流繼電器。過流繼電器的特點是阻抗小、導線粗、匝數少，使用時將其串聯在電動機的供電線路中。當電動機的電流大于2.25倍額定電流時，過流繼電器作為瞬動元件，將在很短的時間內做出反應，切斷電流，使電動機停止運行，達到保護電動機的目的。但是由于過流繼電器參數設置不準確，動作時間受溫度變化影響較大，不能適應經常變化的運行狀態。往往對于電動機過流不能作出及時反應，導致處于過載工作狀態下的大車走行電動機頻繁燒損。鑒于普通型過流繼電器不能有效保護電動機，為解決高爐爐前吊車大車走行電動機頻繁燒損的問題，決定采用新型電動機保護器對爐前吊車大車走行電動機實現有效的保護控制。
2電動機保護器簡介
電動機保護器系列產品較多，根據高爐爐前吊車常常處在高溫、粉塵、強振動的工況下，選用HHD系列數顯智能型電動機保護器對大車電動機進行保護，這種保護器具有對現場工作條件要求不苛刻、操作控制簡單、現場安裝接線和替換方便的特點。HHD系列電動機保護器內部元器件組成如圖1所示。
圖1電動機保護器內部元器件組成
HHD數顯智能型電動機保護器的檢測原理是通過電磁感應元件采集流經電動機的電流信號，經內部的電子線路或集成電路，根據電動機的額定電流整定值來進行處理，保證電動機在故障電流情況下受到保護。
HHD數顯智能型電動機保護器具有多種保護功能，能夠對超時啟動、過流、欠流、斷相、堵轉、短路、過壓、欠壓、漏電(接地)、三相電流不平衡、過熱、軸承磨損、定轉子偏心、外部故障等予以報警，還有故障電流鎖存及面板顯示、復位功能。它能夠區分電動機的起動時間和保護器的動作時間，保護輸出按反時限特性動作，其保護反時限特性，如圖2所示。
圖2電動機保護器的反時限特性
3電動機保護器工作原理
安科瑞電動機保護器對高爐前吊車大車電動機進行保護控制的應用電路如圖1所示。原吊車大車電路并未改變，根據保護器的外部端子及穿心式電流互感器的使用方法，連接至原電路即可。
3.1大車主回路控制
如圖3所示，兩臺型號與參數*相同的大車走行電動機，通過凸輪控制器QM對其進行控制和調整。三相電源經開關Qs、線路接觸器KM主觸頭、QM方向主觸頭和過流繼電器FA的線圈送至大車電動機定子，在過流繼電器與電動機定子之間，線纜穿過保護器的穿心互感器孔洞，以便保護器對電動機電流進行檢測。走行電動機配置的二次側電阻將電動機起動和調整過程中的電流限定在額定電流的2～2.5倍。保護器在投入工作前設定走行電動機的額定電流值，因此，對大于電動機額定電流的電流值雖表現為故障顯示燈頻繁閃爍，但并不會有動作輸出，只有在規定的不同時間段內，若實際電流值仍等于或大于其額定電流值整定倍數時，保護器才判斷為堵轉或過載，并使輸出斷電器動作，使電動機停止運行，對于主電路中出現的單相故障，保護器則會瞬時輸出動作。
圖3電動機保護器用于吊車大車走行電動機保護的應用電路示意
3.2保護器輸出接點控制
在圖3中，各部份保護點均以單點來表示，如各系統(小車、小鉤、大車、大鉤)零位保護觸點QM、過流繼電器FA及自鎖保護回路。當急停開關sB、吊車零位控制保護點QM及各過流繼電器FA在閉合位置時，啟動條件滿足，這時只要按下按鈕sB后，接觸器KM得電，其主觸頭接通主回路控制電路。保護器的輸出接點串聯至回路中的公共部份，一旦保護器控制其分斷后，KM失電，分斷三相電源，吊車大車電動機及其它機構電動機均停止運行。
3.3故障復位
通常因故障保護器動作切斷電源后要進行復位，保護器復位操作可由面板上的復位按鈕切斷電源來進行。保護器輸入端子1，2端接至主電路電源開關Qs下部的u，V兩相，由此獲得保護器的工作電源。當保護器鎖定故障并使KM跳閘后，操作人員通過保護器的故障指示來分析故障原因，如可復位則將Qs按下再合上即完成復位操作。顯然這比用復位按鈕復位所花時間要長，但重要的是在這個時間里可了解到產生故障的更多信息，為復位后可能再次出現同樣的故障做好處理準備。
4應用效果
4.1大車電動機的綜合保護功能得到擴展
新型電動機保護器功能齊全，對大車電動機在一般情況下出現的過載、堵轉及斷相的大電流能夠準確、及時的做出反應。在實際應用中，其保護功能得到擴展。
4.1.1防止雙電動機同時燒損
吊車大車是雙電動機驅動系統，當雙電動機中一臺由于兩相斷相或內部繞組瞬時全部燒斷損壞后繼續使用，則大車處于單電動機運行狀態，這臺電動機長時間通過過載電流，造成電動機絕緣老化，嚴重時會燒毀。而應用新型電動機保護器后，如果出現上述情況，那么仍繼續工作的故障電動機相對應的保護器會及時作出反應并頻繁跳閘，引起操作人員的注意并通知維檢人員將故障點及時排除，避免兩臺大車電動機相繼燒損。
4.1.2避免其它機構電動機因電源缺相故障而損壞
電源線路缺相對電動機造成的損壞嚴重，尤其是在電動機處于滿載工作狀況下。高爐爐前吊車總電源由導電軌道與滑板引入，工作中時常出現兩者之間接觸不良而發生短時缺相或欠壓故障，這時電動機保護器也會瞬時動作跳閘，使吊車上其它機構的電動機及時的停止運行而得到保護。
4．2提高檢修質量和降低勞動強度
高爐爐前工序較為緊湊，吊車停機檢修的時間有限，檢修工作人員大部份是在吊車工作間隙時維修處理損壞的元器件或線纜，這就難免在檢修過程中，存在線頭螺栓沒有擰緊、觸頭安裝不符合標準等隱患，更為嚴重的是會造成元器件再次損壞。應用電動機保護器后，由于其控制精度較高，一旦電路存在問題就會使保護器投入運行。后頻繁跳閘，這就提示工作人員及時發現問題并予以解決，而且在今后的工作中更為細心，提高了作業中的檢修質量。而在檢修作業結束后的試車中，機電工作人員只需依據保護器顯示窗內監測的實際動態電流值的大小，便可初步判斷檢修部位是否恢復正常，如電動機更換作業后，電動機旋轉方向的判斷以及電動機傳動機構是否還存在卡阻等都可以根據保護器顯示窗內實際動態電流值的大小來判斷，這樣就避免了因盲目的排查故障而造成的勞動強度增量。
4．3減少設備巡檢人員工作中的危險性
爐前吊車作業環境十分復雜，經常出現鐵口大噴或鐵水溝鐵水飛濺，使出鐵場上部空間溫度瞬時升至100℃以上，并且由于煙塵籠罩可視距離很近，因此，設備點檢人員在出鐵場上空吊車上進行檢查工作危險性很大。以往點檢人員如要了解電動機的運行情況或電路工作狀態，須在吊車運行時在吊車大梁平臺上用鉗形表對線纜各部進行電流測量，有時為查找軟性故障甚至還會長時間“跟車”監測，這就增加了危險性。而應用電動機保護器后，點檢人員就可在操作室內得到很多電動機運行信息，尤其通過保護器顯示窗內直觀的動態電流監測使巡檢工作變得快捷而準確，并且保護器對故障類型的分類顯示使查找電路中存在的隱性故障更為容易。
5 安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型
5.1 產品簡介
ARD該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能。可與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現場直接控制、面板指示、信號報警、現場總線通信等功能。應用范圍：可廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業的配電領域。
5.2 產品選型
6結語
數顯智能電動機保護器作為一種新技術在工作環境惡劣的爐前吊車上使用。該保護器從應用至今，其良好的保護特性對于保護電動機起到了顯著作用，使大車電動機在相同時間段內燒損的臺數同比由45臺降至8臺。
通過安科瑞數顯智能電動機保護器的應用，積累了此類電子器件在爐前吊車上安裝、調試和維護的寶貴經驗，為今后在爐前吊車上應用成套大型電子控制裝置提供了可靠的依據。
【參考文獻】
[1] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊2019.11
[2] 王蘭君，張景皓，黃海平.新編電工實用線路200例.北京:人民郵電出版社
[3] 唐煒,周章金,邱斌.電動機保護器在高爐吊車電動機上的應用
作者簡介：王蒙蒙，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電動機保護器的設計與應用。
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