03.03 如何利用零序電壓對電動機作缺相運行保護?

電工基礎課


根據題意要求採取的是零序電壓繼電器作電機缺相保護的,其實還有其它方法。然而這些保護方式或多或少都有一些過時了,隨著科技的進步,我們已經進入PLC和變頻器的時代。

那麼既然提出了問題,咱們就介紹一下零序電壓繼電器作缺相保護的原理和接法。

零序電壓缺相保護的原理是利用在中性點接地的三相平衡系統中,星形接法的電機中性點對地電壓理論上為零(實際上由於三相不是絕對平衡而有幾伏電壓的),當發生缺相運行的時候,電機定子三相繞組的電壓極度不平衡,從而中性點對地的零序電壓升高,在電動機滿載時,這個零序電壓可以達到20v~45v左右的這一原理,通過串接在電動機中性線上的零序電壓繼電器實現電動機的缺相保護。在電動機正常運行時,由於中性點對地電壓較低,零序電壓繼電器不動作,當線路發生缺相時,中性點對地電壓升高,使繼電器得電吸合動作,其常閉觸點斷開而切斷三相電源。

那麼,對於三角形接法的電動機,可以利用接成星形的電容器,接在三角形繞組上,再引出一根中性線,這個中性線原本是沒有的,但是根據需要,自己可以製作一箇中性線。電容器的容量選擇以2~4微法為宜,由於實際中性點對地有幾伏電壓(為相電壓的3~4%),因此,可以將繼電器動作電壓整定在12v~24v之間。


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一般三相交流電動機的保護都有電流互感器,既然是電流互感器,它只對電流信號敏感,所以取的是零序電流信號。而用電壓零序信號的話,你如果從電動機接線盒取,那每臺電動機都還得單敷一根信號電纜,這無論從成本、安裝、維護,都會帶來額外的負擔,如果你從控制櫃取電壓信號,那從控制櫃到電動機的電纜、電機發生斷線缺相故障,控制櫃的零序電壓信號是反應不出來的。而電流信號就不一樣了,因為空開、接觸器、熱繼電器、電纜、電動機的電流是串聯關係,串聯電流處處相等,所以你在控制櫃取的電流信號與電動機處的電流信號是一模一樣的。假如你能用現在的人工智能技術,搞出一個算法來,能用三相電壓波動信號間接保護三相交流電機缺相,我認為也沒必要,因為零序電流信號本身太強大了,你想,實際上漏電保護器也是利用的零序電流的保護原理,幾十毫安的漏電電流都能靈敏的動作保護,電動機的缺相電流差一般都在幾十甚至上百安培,也就是說當某一根電機線在運行中突然斷了,幾百安培的電流也就突然變成零了,而由此帶來的電壓波動是非常小的,況且外界其它因素的變化也無時無刻的影響著電網電壓的波動和變化,所以我認為利用電壓信號做三相交流電動機的缺相保護困難太大,即便有了也不一定靈敏可靠(與電流信號比)。


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