 |
WXJ-54
异步电动机保护测控装置
产品说明书
详情联系：钟工
手机：18603826928
电话：0371-55970400
传真：0371-55970400
网址：
第一章 产品综述第1节 产品概述随着我国经济的快速发展，工业企业的规模变得越来越大，大型企业尤其是钢铁、冶金、石化、煤炭等行业的生产、经营活动对电力依赖性越来越强，对供电的可靠性和稳定性也提出了越来越高的要求，只有运用更加安全可靠、功能完备的自动化装置才能从根本上保证企业的正常生产。
WXJ-50系列保护装置是为适应各种企业配电站自动化的需要,在总结多年来电站自动化系统开发、研究经验的基础上，根据企业的需求，针对供配电系统特点，为电力用户精心打造的、具有高性价比的集保护、测量、控制和通讯于一体的新型微机保护装置，适用于不同行业的35KV及以下各种电压等级的工矿企业配电站、电动机泵站的保护及测控。用作线路、电容器、电动机、厂用变等的保护。WXJ-50系列保护装置既可以分散安装于高压开关柜，也可以集中组屏安装于控制室。
1.1产品分类
WXJ-50系列装置包括以下6类保护装置：
n WXJ-51线路保护测控装置
n WXJ-52电容器保护测控装置
n WXJ-53厂用变保护测控装置
n WXJ-54电动机保护测控装置
n WXJ-55备用电源自投装置
n WXJ-56 PT切换装置
n 可靠
² 系列装置元器件全部采用军品或工业品，稳定性、可靠性高，可以在工业恶劣环境下稳定运行；
² 系列装置硬件设计采用多种隔离、屏蔽措施，软件设计采用数字滤波技术和先进的保护算法及其它抗干扰措施，使得保护的抗干扰性能大大提高；
² 采用SoC解决方案，数据处理、逻辑运算和信息储存能力强，运行速度快，可靠性高。
n 强大
² 强大的保护功能
根据被保护间隔的不同，装置配置不同的保护功能，可实现装置所在间隔的可靠保护；配置3套定值区，可灵活适应现场不同的运行方式；
具有完善的测量功能，可完成装置所在间隔功率点的测量和上送，测量精度可达±0.5%；
具有完善的遥信和遥控功能，后台遥控断路器跳/合闸简单可靠，站内SOE分辨率可达1ms。
² 强大的辅助功能
提供完善TV异常检测、控制回路异常检测及硬件自检功能；
提供强大的故障记录功能，可记录最新的32次保护动作报告和32次事件报告；
提供强大的录波功能，可记录最新发生的20次故障波形，波形包括故障前4个周波和故障后6个周波的模拟量数据和开入量数据，波形采用以COMTRADE 格式保存。
n 灵活
² 采用全封闭机箱设计，既可以分散安装，也可以组屏安装；
² 灵活的硬件选型，可以实现同与目前所有主流的断路器及操作机构配套；
² 灵活强大的通讯功能：既支持Rs485串行通讯模式也支持CAN2.0B通讯模式；通讯规约支持DL/T667-1999（IEC-60870-5-103）、Modbus规约，可灵活实现与其它厂家的自动化系统通讯；
n 人性：
² 中文图标式菜单设计，简单易懂；四位方向导航盘，操作快捷方便；
² 一体化机箱设计，维护更方便；完善的软硬件自检功能和免调节电路设计，调试更简单；
² 提供全面的设备运行信息和故障信息记录；
² 提供基于PC机的辅助分析软件。
1.2主要技术参数1.2.1额定数据交直流电源： 220V,允许偏差+15%，-20%
交流电压： 100V, 57.7V
交流电流： 5A, 1A
频率： 50HZ
1.2.2功 耗交流电压回路： ＜0.5VA/相 （额定电压下）
交流电流回路： ＜0.5VA/相 （In=1A）
＜1VA/相 （In=5A）
直流回路： 正常 ＜ 15W
跳闸 ＜ 25W
1.2.3遥测量计量等级电流： 0.1级
其他： 0.2级
1.2.4遥信分辨率小于2ms。
1.2.5信号输入方式无源节点。
1.2.6模拟量输入外部电流及电压输入经隔离互感器隔离变换后，由低通模拟滤波器输入至模数变换器，CPU经采样数字处理后，构成各种保护继电器，并计算各种遥测量。
保护电流经过装置的保护CT，电压信号（UA，UB，UC，U0等）经过PT，转换成电压信号，然后经过低通滤波和抗干扰器件、保护电路、运算放大器后输入到可以输入±10V的A/D转换器，转换成数字信号进入CPU，经过运算后进行保护。测量CT与保护CT分开。电压UA还作为测频电路的输入。
每个装置输入的电压电流量都不相同，但原理是一致的，在装置说明部分只列出输入的模拟量。
1.2.7过载能力（1） 交流电流回路：2倍额定电流连续工作；10倍额定电流工作10s；20倍额定电流工作1s。
（2） 交流电压回路：1.2倍额定电压连续工作。
（3） 电源回路：80%－120%额定电压正常工作。
1.2.8绝缘性能（1） 所有电路与外壳间的绝缘电阻在标准实验条件下小于100MΩ。
（2） 所有电路与外壳间的介质强度能耐受交流50Hz、电压2kV（有效值）、历时1min的试验而无绝缘击穿或闪络现象。
1.2.9抗干扰性能（1） 电源回路、交流输入回路、开入回路、开出回路的端子与外露的非导电金属外壳之间，在规定的试验大气条件下，能耐受幅值为5kV的标准雷电波短时冲击检验。
（2） 1MHz及100KHz的振荡波干扰：符合GB/T17626.12-1998《振荡波抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－12：1995）振铃波试验4级和阻尼振荡波试验3级（均为最高等级）。
（3） 浪涌干扰：符合GB/T17626.5-1999《浪涌（冲击）抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－5：1995）4级（4kV）标准。
（4） 抗静电放电干扰：符合GB/T17626.2-1999《静电放电抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－2：1995）4级（8kV）标准。
（5） 抗快速瞬变脉冲群干扰：符合GB/T17626.4-1998《快速瞬变脉冲群抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－4：1995）4级（电源回路4kV，信号回路2kV）标准。
（6） 抗脉冲磁场干扰：符合GB/T17626.9-1998《脉冲磁场抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－9：1993）5级（1000A/m）标准。
（7） 抗幅射电磁场干扰：符合GB/T17626.3-1998《辐射磁场抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－3：1995）5级（10A/m）标准。
（8） 环境条件
u 工作温度：-10℃~70℃
u 储存温度：-40℃~85℃
u 由储存温度恢复到工作温度范围内后装置正常工作。不施加激励量，不出现不可逆变化。
1.2.10可靠性指标MTBF（平均无故障运行时间）： ＞30000h；
MTTR（平均故障修复时间）： ＜3.5h；
第2节 保护测控产品功能概述1、保护功能表1 保护测控装置保护功能
产品型号 | 主要功能项目 | 适用范围 |
WXJ-51线路 保护测控装置
| ² 无时限过流保护 ² 两段式定时限过流保护 ² 三段式零序过流保护 ² 三相一次重合闸(检无压/检同期) ² 合闸后加速功能 ² 低频减载功能 ² PT断线监视 |
|
WXJ-52电容器 保护测控装置 | ² 两段式相间过流保护 ² 零序过流保护 ² 零序电压保护 ² 过电压保护 ² 失电压保护 ² 不平衡保护(差压和差流) |
|
WXJ-53站用变(配变) 保护测控装置 | ² 无时限过流保护 ² 两段式定时限过流保护 ² 反时限过负荷保护 ² 高压侧零序过流保护 ² 低压侧零序反时限过流保护 ² 非电量保护 |
|
WXJ-54异步电动机 保护测控装置 | ² 短路保护 ² 启动时间过长保护 ² 两段式过流保护 ² 低电压保护 ² 零序电流保护 ² 两段式负序电流保护 ² 反时限电流保护 ² 过热保护 ² 堵转保护 ² 零序过压保护 ² 自启动功能 |
|
WXJ-55备用电源自动 投切装置 | ² 分为桥备自投装置和进线备自投装置 ² 可实现逆向备自投 ² 充电保护功能 ² 进线电压源可选（PT或带电显示器） |
|
2、测控功能
各保护测控装置测控功能包括：
u 遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信。
u 正常断路器遥控分合。
u P、Q、IA、IB、IC、UA、UB、UC、U0、I0、F、COSф等模拟量。
u 开关事故分合次数统计及电网开关事故分合次数统计和事件SOE等。
3、通讯功能WXJ-50 系列保护测控装置采用CAN2.0B总线方式或者RS485总线方式。
第3节 装置原理和结构1、硬件原理WXJ-50系列保护测控装置原理如图1所示。
图1 WXJ-50系列保护测控装置硬件原理框图
2、结构设计
WXJ-50系列保护测控装置采用标准非标准机箱后插拔设计，分为IO/电源插件、CPU/模入插件。
具体结构参见后文各装置端子定义图。
第4节 人机接口人机接口为整套保护提供管理功能和外部通信功能，WXJ-50数字式保护继电器采用了带背光的128*64液晶显示器，提供友好的人机操作界面。
其界面如图2所示。
图2 WXJ-50系列保护测控装置外形示意图
▲ 光标向上滚动或菜单向上翻页
▼ 光标向下滚动或菜单向下翻页
光标向左移动
光标向右移动
+ 字母数字增加
- 字母数字减小
确认 确认
返回 取消
复归 复位事故和告警信号
注: 面板上有6个指示灯，分别是：
运行 工作状况指示灯，装置正常运行时不停的闪烁，反之一直亮(绿)
合位置 断路器处于合位置时点亮(红)
分位置 断路器处于分位置时点亮(绿)
故障 当装置所监视的系统有故障信息时点亮(红)
告警 当装置所监视的系统有告警信号时点亮(红)
备用灯 暂无用途
1、操作简要说明：整套保护采用了统一风格的人机界面，界面友好，按照分层的菜单方式，可以根据提示方便地进行操作。
第5节 WXJ-54异步电动机保护测控装置说明书1、主要保护功能1）短路保护； 2）启动时间过长保护；
3）两段式过流保护； 4）零序过压保护；
5）低电压保护； 6）零序电流保护；
7）两段式负序电流保护； 8）反时限电流保护；
9）过热保护； 10）堵转保护；
11）自启动功能； 12）故障录波。
2、主要测控功能1) 8路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信。
2) 断路器遥控分合，及信号节点输出。
3) IA、IC、UA、UB、UC、U0、I0、P、Q、F、COSф等11个模拟量。
4) 保护事件顺序记录（SOE）等。
3、技术数据3.1 过流保护过流定值： 0.2In—2In • 时间定值： 0.1s—60s
定值误差： < 5%
3.2 零序过流保护过流定值： 0.2In—2In • 时间定值： 0.1s—60s
定值误差： < 5%
3.3 零序过电压保护电压定值： 0.9U0n—1.1U0n • 定值误差： < 5%
4、模拟输入Ia、Ib、Ic是机端保护CT输出的电流，作为过流保护、反时限过流、过热保护等的保护量。I0是零序过流保护的保护量。测量电流IA、IC用以进行电流监视和功率计算。电压量UA、UB、UC作为失压保护的保护量及测量电压和功率。
5、保护原理5.1过流保护电动机的过流保护包括：两段过流保护（最大电流为保护量）、两段负序过流保护（负序电流为保护量），这两种保护在电机启动中不使用（启动过程中的过流由短路保护和启动时间过长保护切除故障），启动后投入保护。
动作判据为：
i. 断路器发生分到合变位,且处于合位.
ii. IPRO ＞ IPROSET
T ＞ Tset
式中：IPROSET、TSET分别为各段电流及时间的整定值。过流保护逻辑框图如下：
短路保护可以反映发电机的相间短路，也可作为电动机的堵转保护。因为在运行中短路电流甚至小于启动中的正常电流所以，短路保护在启动中和运行中定值是不相同的，所以设置了短路保护的两个定值：启动中短路保护定值和运行中短路保护定值，一般情况下运行中定值是启动中定值的一半。
短路保护的逻辑框图如下：
电动机的启动过程如下图所示，开始电流从零迅速增大到数倍Ie，然后降低并逐渐稳定到Ie上下进入到运行状态，图中另外一条曲线是启动不正常，电流不能顺利下降到Ie上下形成启动时间过长的情况。
如果电动机启动时间过长会造成过热，危害电动机。当启动过程超过设置的定值将引起跳闸。首先，停机过程、启动过程、运行过程简述如下：
当三相电流中最大电流小于无流定值时进入停机状态；
在停机状态中如果电流大于无流定值时进入启动状态；
从启动状态进入运行状态的判据如下：
Iop 0.5TST
T > 1.5TST
式中：Iop 为运行电流
Ie 为电机额定电流
TST为启动时间定值
当两个条件有一个满足时进入运行状态。
电动机启动时间过长保护是对电机长时间处于启动状态的保护，保护判据为
IMAX > 1.12Ie
T > KSTTMAX * TST
式中：IMAX为电流最大值
KSTTMAX 为启动时间过长保护时间系数
5.4 低电压保护当电网电压降低时，电动机的输出转矩随电压平方下降，电动机吸收的电流随之增大，供电网络阻抗上的压降相应增大。次要电动机和不允许自启动的电动机上应装设低电压保护。装置低电压保护可有软压板投退。
低电压保护设了两种，一种是只有一个时限（低电压Ⅰ段）动作于跳本机；
动作判据为：
U＜Uset T＞Tset
式中：Uset、Tset分别为低电压及时间的整定值。U为任一线电压.
低电压Ⅰ段逻辑框图如下：
另外一个设两个时限（低电压Ⅱ段），一般Ⅰ时限跳开次要电机或者分段开关，Ⅱ时限跳开重要电机（或本机）。低电压Ⅱ段经电流和断路器位置闭锁。
低电压Ⅱ段逻辑框图如下：
当零序电流（零序电压）大于整定值并经过整定时间后保护动作，是否动作于跳闸可由用户选择。
动作判据如下：
零序过流保护： 3I0 ＞ 3I0 set T ＞ T set
零序过压保护： 3U0 ＞ 3U0 set T ＞ T set
零序过流（零序过压）保护逻辑框图参见过流保护逻辑框图。
5.6 反时限过流保护动作电流与时间满足下图所示的曲线图。
|
过热保护借助发电机的发热模型，准确反映电动机内部的积累情况，当电动机的热积累到跳闸值时，跳开电动机。
电动机的允许运行时间如下：
式中：I1和I2为正序和负序电流
Ie为额定电流 τ 为电动机发热时间常数
K1为正序电流分量系数 K2 为负序电流分量系数
因为在启动和运行过程中正序分量的作用不同，所以K1有两个值：在启动中为0.5，在运行中为1。
动作曲线同反时限过流保护的动作曲线基本相同（请参考反时限过流保护）。
过热保护动作会闭锁遥控合闸直到热积累下降到动作值的50%。为了方便试验，特设定“试验/运行”开入。
5.8 自启动功能当失压保护动作后，如果电压恢复并且自启动功能投入，经延时后电动机合闸，进入运行状态。
5.9 事件记录功能装置可记录保护动作事件、告警事件以及遥信变位事件。
保护动作事件记录保护动作时间，作用于跳闸的保护类型以及故障时的短路电流、电压值。
告警事件记录PT断线、过负荷等系统告警信号。
遥信变位记录遥信量的变位情况。
故障录波
本装置故障录波功能，记录的模拟量为Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、I0、U0，记录的状态量为开关位置。
5.10 注意事项本装置因为有反时限功能，在做试验时散热时间比较长，故而增加了一个“试验/运行”位置输入，当在试验时开入接通，散热时间就减短，利于试验，在运行时不接入此信号。
6、机箱端子示意图及端子定义WXJ-54机箱端子示意图及端子定义图
7、控制回路图
WXJ-54控制回路图
8、外形及安装尺寸
WXJ-54的外形及安装尺寸见附录1。
详情联系：钟工
手机：18603826928
电话：0371-55970400
传真：0371-55970400
网址：
