论高压马达设计中控制回路应注意的问题

　　
　　摘要：随着近年来我国科技技术的快速发展，本文介绍了高压马达控制回路时马达的合闸、分闸回路及综合保护继电器保护闭锁功能等问题，探讨了在设计时总报警的必要性和设计电机热保护复位功能的必要性。
　　关键词：高压马达；控制回路；问题
　　引言
　　近年来，在中国SN10-10少油断路器组成的成套高压马达开关柜,其控制回路早已被广大中国工程师所熟悉。这里阐述ABB成套中压开关柜和ABBREF542综合保护继电器构成的控制回路，最大发挥综合保护继电器的智能逻辑功能，给中国设计工程师一个崭新的思路。
　　
　　1“允许合闸”（ReadyToCloseSignal）
　　中间继电器KC1监视综保故障闭锁K500BO08，ESD_OFF和DCS_OFF等，同时KC1的一对常开辅助触点引入综保的BI口（BinaryInput）,通过Profibus为DCS提供“允许合闸”信号。
　　控制图如下（图-1）：
　　                             
　　
　　2马达的合闸／分闸回路
　　只有在现场和DCS控制台启动马达，MCC柜上没有合闸按钮。考虑到调试或试验工作需要，综合保护继电器REF542面板上开通合闸按钮，且断路器只有在试验位时才能手动合闸。
　　逻辑图如下（图-2）：
　　
　　           

　　
　　分闸时不考虑断路器的位置，MCC柜门上也没有分闸按钮，但柜门上一定要安装紧急分闸按钮并用可打开的硬塑料盖罩住。继电保护，现场（RCU），DCS，EDS分闸常开触点并联后串入分闸线圈。
　　分闸回路图如下（图-4断路器分闸回路接线图）：
　　                                
　　3．综合保护继电器保护闭锁功能（Lockout）
　　这一功能通过综保K500BO08口实现得（见图1）。没有保护跳闸信号，BO08口闭合。当综保过流，负序，堵转，不平衡，启动次数等动作后，BO08口打开并保持，防止DCS和现场操作工再次启动已故障的马达。只有电气有关人员，确认故障或处理故障后，手动复位REF542综保继电器，BO08口才闭合等待下次启动马达。低电压保护不触发BO08出口继电器，意味着，当电网电压恢复后，自动通过现场RCU和DCS启动马达。
　　
　　逻辑图如下（图-5综保闭锁逻辑图）：
　　
　　                                          
　　
　　
　　4．PT断线闭锁低电压保护
　　PT二次侧断线或二次微型断路器MCB动作，使保护继电器以为系统低电压，实际系统正常运行。ABB中压PT柜给每台马达柜一个PT二次回路完好信号，ABB综合保护器将它与低电压组成逻辑实现闭锁功能。
　　
　　如下图（图-6PT断线闭锁的接线图和逻辑图）：
　　
　　                                           
　　5．大型马达差动保护设计
　　2000Kw的大型马达应加装专用差动保护作为主保护，一旦差动保护动作，应迅速和可靠切断电源，保护马达不受到近一步的破坏。
　　差动保护继电器K105两对常开触点。一对直接引入跳闸回路（见图4），作硬接点跳闸；另一对接入综保数子量输入口BI（BinaryInput）（见图5），通过逻辑组态，综保出口BO02跳闸，同时通过BO08闭锁合闸。既提高了可靠性，又增加闭锁故障合闸。
　　
　　6．低电压保护的实现
　　ABBMCC柜分为两种，一种是断路器柜，另一种是熔断器加接触器。对于断路器柜，每台综合保护继电器REF542有电压模块，可实现电压和时间值的设定。而对接触器柜控制回路，每台接触器小车安装有电压互感器，将高压电降为交流220v，做为控制电源。
　　见图如下（图-7）：
　　                                        
　　
　　如果电力系统出现低电压，电压互感器的二次侧电压也随着降低，接触器释放从而实现低电压保护功能。一般交流接触器的释放电压不高于线圈额定电压70%，可以满足低电压保护的需要。不利的在于，无法实现低电压精确保护和PT断线闭锁，有些业主在PT柜内安装专用低电压保护继电器，其辅助触点跳开每台马达。
　　控制图见如下（图-8）：
　　                        
　　7．现场合分闸开关RCU（RemoteControlUnit）的设计
　　现场合分闸开关，准确地说是三位置旋钮，即启动位，停止位和中间位。启动位和停止位之间有弹簧相连，启动马达时，操作工将旋钮转到启动位并自然保持几秒钟，松受后，转柄在弹簧的拉力下返回中间位并始终保持着该位置。如果操作工将旋柄转到停止位，变电所内断路器或接触器跳闸，马达将停止转动，操作工还可以通过锁头将转柄锁在停止位，此时DCS和综保继电器屏幕显示“马达不允许启动”并锁住启动命令；现场合分闸开关的一对触点打开或短接合闸线圈，维修工可以安全检修电机或机械设备，不用担心检修时马达会被DCS启动。
　　
　　RCU的展开图如下（图-9）：
　　            
　　停止位：触点1-2闭合，3-4和5-6打开。
　　中间位：触点1-2和3-4打开，5-6闭合。
　　启动位：触点1-2打开，3-4和5-6闭合。
　　弹簧旋转方向：启动位到中间位。
　　
　　这里主要讨论RCU的三对触点怎样组合来完成断路器或接触器的不同要求？
　　先说断路器，断路器有合闸和分闸两个相互独立的线圈，它们在合闸或分闸瞬间是带电导通，用RCU两个常开触点（3-4）和（1-2）分别启动合，分闸。当RCU在停止位，RCU的另一对常闭触点（5-6）打开合闸回路，即使DCS误发合闸命令，断路器也不会合上。具体见图-1。
　　接触器控制的马达回路，只有接触器一个线圈，线圈得电时电机旋转，失电时电机失电。见图-8，用RCU常开触点（3-4）与DCS启动常开触电并联做马达启动，常闭触点（5-6）与DCS，EDS的常闭触点串联去随时分断接触器回路让马达停止转动。RCU的常开触点（1-2）当转柄长期在停止位并被锁住，其触电也长期使接触器线圈两端等电位，保证检修工或设备的检修安全。操作工将RCU的转柄离开中间位旋向停止位的瞬间，RCU常闭触点（5-6）先打开，而RCU（1-2）还来不及闭合由于旋柄有一定行程，接触器K300上端头A1先失电，后等（1-2）闭合将K300线圈短接，同时也避免了控制回路短路。
　　断路器回路不采用接触器线圈短接，这种更可靠的方法主要是RCU的触头数目不够用，如果增加触点数量，现场的RCU又不能通用。
　　
　　8．其它设计时应注意的问题
　　8．1设计总报警的必要性
　　最好每面马达柜都有故障报警输出，并将它们每个串联到报警小母线，最终接如变电所内的总报警盘。也可上传到DCS或中央控制室，变电站真正做到无人值班。见下图（图-10）
　　                              
　　
　　8．2设计电机热保护复位功能的必要性
　　热保护动作后，跳开马达同时像过电流，堵转等保护那样闭锁合闸回路。热保护的时间继电器是模拟马达转子的发热和散热，待时间走完，继电器认为马达已充分冷却，可以再次启动马达。生产中常遇到马达启动后由于仪表或机修的的原因，马达启停多次，热保护动作，有些热保护的时间长达半天。所以设计复位功能，用以手动解除热保护的时间是必不可少得。