王子锋
摘要:电动机烧毁是每一个生产企业都无法回避的现象，怎样加强电动机保护，使生产工艺系统的稳定，减少企业非正常停机时间。电动机保护成为电气技术人员一个重关课题。因此，该文从小庙岭选矿公司机电事故进行分析，通过对公司部分电动机保护研究改造，发现热继电器从经济和安全价值上应该退出大中型电动机保护的序列，希望可以给大家予以借鉴。
关键词：电动机保护 热继电器 智能控制器
一、引言
笔者在实际电气维修过程中发现，龙宇钼业小庙岭选矿公司生活水泵房购买的75 kW生活水泵成套柜子采用QB4软启动器进行启动，启动过程中采用QB4软启动器控制保护，启动后由200/5电流互感器提供电流信号由热继电器提供过电流保护。在运行过程中并未出现什么故障。但是在近期一次巡检过程中，检修人员发现生活水泵房水泵在运行过程中有一相电流无显示，通过检査发现电流互感器有一相击穿造成短路引起无电流信号。通过此次维修引起我们深思，如果是缺相故障那么热继电器是不是同样提供不了保护，热继电器对于互感器引入的电流信号，是否可以满足热继电器对于电动机保护？希望可以通过此次的热继电器对大中型电动机保护的研究，对大家得以提示和探讨。
二、热继电器对电动机保护的探讨
在现代工业生产中，异步电动机作为将电能转化为机械能的重要设备，成为绝大多数动力机械的基础。随着矿山行业不断集团化，规模化，加之行业本身的特点就是大通量、满负荷的连续运转，大功率电动机使用比较多，然而相应的大中型电动机保护成为比较重要的环节，生产对电机设备的可靠性和稳定性要求较高，一旦发生电机事故，就意味着直接损失和间接影响生产的损失。
在电机出现过流、欠流、断相、堵转、短路、过压、欠压、三相不平衡、过热等等故障的初期，直接的表现就是反映在电流的变化上，我们从电动机额定电流的定义上分析，即电动机在允许温升下的大电流。电流升高如果没有及时发现和处理，就会造成线圈过热引起绕组老化，Q=I²RT,Q热功率，I电流，R为电动机线圈电阻，T为时间，从上式中可以看到电动机发热定子线圈阻值升高，热功率会升高，但是电阻加大引起电流升高，热功率会随着电流的平方加大，这也就是为什么电动机堵转温升为什么迅速加大的原因。定子绕组绝缘值就像河床堤坝一样冲击到一定程度就会引起电动机绕组相间短路或接地或者断路等故障。所以对于电动机保护重要的就是电动机绕组电流上的变化的控制和实时采集监控。
我们通常采用的热继电器的主要作用就是保护电动机或其它电气设备、电气线路的过载保护，其具有反时限的保护特性。是串联在电动机主回路上依靠定子绕组电流通过发热元件(即双金属片)时所产生的热量，使双金属片受热弯曲而推动机构动作通断辅助触点的一种电器。以前热继电器厂家注重通过改进双金属合金动片成份来提高继电器保护性能，推杆与开关断电位置之间间距值的设置通过旋钮简单设置，现场安装保护都是电工师傅凭经验进行设置，应该是没有一个准确的量化。设备环境温度的变化对热继电器影响还是有一定的影响，相信没有人会根据环境温度对热继电器进行调整保护定值。因为现代企业电气设备都是DCS控制，热继电器也很难融入现场控制当中，现场操作人员以及主控室基本上无法实时监测电动机运行情况。
根据在厂里的调査基本上电动机采用的是ARD智能控制器进行控制保护，高压电动机采用微机保护测控装置保护。而单位新近的成套设备的75 kW及以上电动机采用的都是利用电流互感器二次回路串接热继电器进行保护，包括250 kW鄂式破碎机电气保护回路。大中型电动机的维修价格不菲，维修周期长，同样因为电动机体积重量大，检修更换时间比较长所引起的停机时间，造成的生产损失更是无法估计。
所以感觉对于大中型电动机的保护热继电器已无法满足，应该退出保护序列。我们査看现在市面上的智能电机保护控制器，国产智能保护器结合了现代科技的计算机技术，控制技术，通讯技术及显示技术，集成了电动机的多种起动控制方案，监视电动机的启动运行以及故障异常时电动机的电参数。通过对电动机电流实时采集，进行模拟量与数字量转换，充分利用微处理器的数字量快速处理能力，结合具体的电动机额定参数和用户整定的时间以及限值参数对电动机是否异常和故障类别进行正确判断和区别处理确保电动机的安全运行，可通过中文液晶显示，发光指示，4~20ma信号输出，RS485通讯等多种形式告知用户。控制室操作人员可在后台微机上，现场操作人员在工作现场完成所有保护器的各种保护数据的监测。同时，在线监测电机的运行负载和供电电源的质量，为及早发现机械设备过载和接地故障等，创造了条件。为保证工艺系统的安全生产、减少事故停车，提供了可靠依据。
三、安科瑞ARD3电动机保护器
3.1、ARD3电动机保护器的介绍
ARD3智能型电动机保护器（以下简称ARD3），适用于额定电压至AC690V、额定电流至AC800A、额定频率为50/60Hz的电动机。产品体积小，结构紧凑，安装方便，在低压控制终端柜和1/4模数及以上各种抽屉柜中可直接安装使用，提高了控制回路的可靠性和自动化水平。
ARD3采用模块化的产品结构形式，包括主体控制模块、互感器模块和显示模块，并可根据需要选配ARD3的其他功能模块或附件，与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元，有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、船舶、以及民用建筑等领域。详见图1-图2。
图1智能电动机保护器动作示意图
图2过载特性曲线图
安科瑞ARD3系列电动机保护器的功能如下：
（1）辅助电源支持AC85V～265V/DC110V～350或AC380V±10%(需另配380V电源模块)。
（2）测量功能分为基本测量(电流参数)和增选测量(电压、功率、相序、剩余电流(漏电流))。
（3）具有起动超时、过载、堵转、阻塞、欠载、断相、不平衡、剩余电流(接地/漏电)、温度、外部故障、相序、
（4）过压、欠压、欠功率、过功率、tE时间等电动机综合保护功能。
（5）9路DI无源干节点输入，信号电源采用内置DC24V电源。
（6）5路DO输出，满足直接起动，星—三角起动，自耦变压器起动，软起动等多种起动方式，通过通讯总线可实现。
（7）远程主站对电动机进行实时遥控“起/停”操作。
（8）抗晃电确保电动机运行不间断，重起动功能在短时欠压、失压时用于电动机分批重起。
（9）具有标准的RS-485通讯接口，采用Modbus_RTU、Profibus_DP通讯协议，保证了上位机通讯的快速可靠。
（10）具有DC4-20mA模拟量输出接口，直接与DCS系统相接，可实现对现场设备的监控。
（11）具有系统时钟和20次故障记录功能，系统时钟记录当前时间(日、时、分、秒)，故障记录功能记录故障原因。
（12）显示部分采用全中文液晶显示。
3.2、电动机保护器的选型
说明：“√”表示具备“■”表示可选
四、结束语
对于电动机保护随着科技的发展不断地完善，以前我们对于大型高压电动机的保护都是采用的微机保护测控装置，因为高压电机维护价格高，所以保护器也舍得用高价格的设备，保护比较完善。随着我国科学技术的日新月异,，电子产品价格都在降低。反观现在变频器接触器化的概念提出，数字智能型控制器也将随着科技的发展价格逐渐降低。电动机保护器以其优良的保护特性，友好的通讯界面，灵活的接线方式将逐步取代熔断器和热继电器保护。