欧阳学创编
CSC 237A数字式电动机综合保
护测控装置
时间：2021.03.03 创作：欧阳学 1装置简介
本装置适用于10kV及以下各种中性点非直接接地系统，作为大中型异步电动机 (数百千瓦以上) 相间故障、过负荷、堵转等综合保护。可在开关柜就地安装。
2 主要功能及技术参能 2.1 保护功能
反应相间故障的速断保护 反应堵转的过电流保护
过负荷保护(可选择跳闸或仅告警发信) 长起动保护
过热保护（过热跳闸、过热告警、热积累记忆功
能）
不平衡保护（断相/反相，负序过流保护，可选择
定时限或反时限）
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接地保护（零序过流保护，可选择跳闸或仅告警
发信）
低电压保护 F-C过流闭锁 非电量保护
2.2 测控功能
15路开入遥信采集、装置遥信变位、事故遥信 正常断路器遥控分合
Ua、Ub、Uc、Ia、Ic、P、Q、COSф等模拟量的
遥测
各种事件SOE等
直流电压：220V/110V 额定参数 交流电压：100V或100/3V 交流电流：1A/5A 系统频率：50Hz/60Hz 直流回路： < 15W 功率消耗 交流电压回路：< 0.15VA/相 交流电流回路：< 0.25VA/相 交流电流： 2In持续工作 20In允许10s 过载能力 40In允许1s 交流电压： 1.2Un持续工作 1.4Un允许10s 2.3 技术参数
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继电器触点容量 跳合闸电流 跳合闸出口： 5A，DC220V（吸合） 信号触点： 1A，DC220V（吸合） 跳闸电流：0.5 ～ 4 A 合闸电流：0.5 ～ 4 A 电流定值：0.2In～20In 时间定值：0～20S 定值误差：< 5％整定值 电压：0.4V～120V 电流：0.04In～30In 过流速断：＜40ms(2倍整定值) 事件记录分辨率：≤1ms GPS对时精度：≤ 1ms 电流、电压： 0.2级 功率、电度： 0.5级 RS485端口：最高速率19200bps，屏蔽双绞线接口 以太网: 通讯端口规范 10BASE-T端口：UTP5通讯介质，RJ45接口 10BASE-F端口：多模光纤通讯介质，820nm，ST接口 绝缘电阻 >100MΩ（500V兆欧表） 绝缘性能 介质强度 GB/T14598.3-1993 冲击电压 GB/T14598.3-1993 辐射电磁场干扰:GB/T14598.9-1995 Ⅲ级 快速瞬变干扰:GB/T14598.10-1996 Ⅳ级 电磁兼容性能 脉冲群干扰: GB/T14598.13-1998 Ⅲ级 静电放电干扰:GB/T14598.14-1998 Ⅳ级 射频电磁场辐射干扰: GB/T 17626.3－1998 Ⅲ级 浪涌（冲击）干扰: GB/T 17626.5－1999标准 III级 振动GB/T11287-2000 Ⅰ级 机械性能 冲击GB/T14537-1993 Ⅰ级 碰撞GB/T14537-1993 Ⅰ级 环境条件 保存温度：25℃～+70℃ 定时限过流元件 精确工作范围 动作时间 监视报告性能 测量表计精度 欧阳学创编
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工作温度：-10℃～55℃ 相对湿度：最大不超过95％ 大气压力：86～106kPa 3 保护元件 3.1 长起动保护
装置测量电动机起动时间Tstart的方法：当电动机的最大相电流从零突变到10%Ie时开始计时，直到起动电流过峰值后下降到120%Ie时为止，之间的历时称为Tstart。（Ie为电动机额定电流。）电动机起动时间过长会造成转子过热，当装置实际测量的起动时间超过整定的允许起动时间Tstart时，保护动作于跳闸。
图1 异步电动机起动电流特性
为了降低起动电流，减少对电网的无功冲击，大型的异步电动机常常串联电抗器或者电阻，以实现降压起动；起动完毕后短接串联电抗器或者电阻。本装置设置了专用的控制字，如果选择“降压起动方式投入”，则装置在起动完毕以后，给出一付“投全压”的接点，以便及时短接分压电抗器，使电动机进入额定电压运行。
为了试验方便，当CSC 237保护装置检测到电动机在“起动过程中”时（即上图中的Tstart时段），面
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板MMI最下一指示绿灯（备用）点亮。 3.2 过热保护
过热保护综合考虑了电动机正序、负序电流所产生的热效应，为电动机各种过负荷引起的过热提供保护，也作为电动机短路、起动时间过长、堵转等的后备。
用等效电流Ieq来模拟电动机的发热效应，即： Ieq=
2K1I1＋K2I22
式中：Ieq－等效电流 I1－正序电流 I2－负序电流
K1－正序电流发热系数，电动机起动过程中取0.5，电动机起动结束后取1.0
K2－负序电流发热系数
根据电动机的发热模型，电动机的动作时间t和等效运行电流Ieq之间的特性曲线由下列公式给出：
2Ieq－I2pt＝τ×ln
22Ieq－I
式中：Ip-过负荷前的负载电流，若过负荷前处于冷态，则Ip＝0；
I∞－起动电流，即保护不动作所要求的规定的电流极限值，I可按额定电流Ie的1.05～1.15倍整定；
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τ－时间常数，反映电动机的过负荷能力。 这一判据充分考虑了电动机定子的热过程及其过负荷前的热状态。
根据电动机可连续起动两次的原则，每次起动其热积累不应大于50%跳闸值，所以当热积累值达到50%以上时，装置合闸闭锁接点动作。过热保护跳闸后，装置的热记忆功能起动，合闸闭锁输出接点一直保持，直到热积累值下降到50％以下，过热合闸闭锁接点才返回，这时电动机可以重新起动。紧急情况，要求立即起动时，可对装置进行热复归操作。
发热时间常数τ应由电机厂提供，如果厂家没有提供，可按下述方法之一进行估算：
1.
如果厂家提供电动机的热限曲线或一组过负荷能力的数据，则按下式计算τ：
tI2
ln22
τ＝I－I
求出一组τ后取较小的值。
2.
如已知堵转电流I和允许堵转时间t，也可由下式估算τ：
tI2
ln22
τ＝I－I
3.
按下式计算τ：
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eK2Tstart0τ＝
式中：θe为电动机的额定温升，K为起动电流倍数，θ0为电动机起动时的温升，Tstart为电动机的起动时间。
3.3 速断保护
速断动作电流高值Isdg，为电动机起动过程中速断整定值,按照躲开电动机正常起动时的最大起动电流整定。速断动作电流低值Isdd，按最小运行方式下电动机出口两相短路电流除以一定灵敏系数整定。
如果控制字选择“马达起动判别投入”，则电动机起动过程中以速断电流高值Isdg动作，电动机在起动过程结束后，为提高电动机正常运行时速断保护的灵敏度，速动段以速断电流低值Isdd动作。如果控制字选择“马达起动判别退出”，则电动机不再判别起动过程，速动段以速断电流低值Isdd动作，过流保护也一直投入。
速断保护的动作时间Tsd可整定，对于断路器控制的电动机，动作时间可以整定为极短的延时（如0毫秒）；对于接触器控制的电动机，动作时间可以整定为较长延时，如0.3秒。
注：Isdg为速断动作电流高值（电动机起动过程
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中速断整定值）；
Isdd为速断动作电流低值（电动机起动结束后运行中速断整定值）；
本保护在电动机起动时，带有一内部延时t，以避开起动开始瞬间的暂态峰值电流。 3.4 过流保护
装置设置一段定时限过流保护，主要为电动机提供堵转保护，动作时间按最大允许堵转时间整定。过流保护在电动机起动时自动退出，起动结束后自动投入。对于电动机起动时发生的堵转，长起动保护可以动作，此时实际动作时间可能稍大于堵转整定时间。
当供电电源短时中断或者外部故障，引起电动机机端电压下降时，电动机的转差率逐渐变大，转子转速降低；当电源恢复或者外部故障切除时，电动机机端电压恢复正常，进入自起动过程，如果自起动前的机端电流大于起动判别的最小电流，起动判别将无法判断出自起动过程，对于某些大型电动机或者一般采用降压起动的电动机，此时的起动电流仍然很大（如果机端电压已经下降得很大，则相当于全压起动），往往导致过流保护误动作。本装置在软件上采用有流时检测电压突变上升沿来判别自起动过程。 3.5 零序电流保护
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电动机接地电流的大小取决于供电系统接地方式。在不接地或高阻接地系统中，故障电流仅是几安培，在中阻接地系统中为数百安培，在直接接地系统中将是更大的数值。对于具有高的接地故障电流水平的系统，如果三相都装有电流互感器，零序电流可由三相电流之和取得。在大多数情况下，为了检测低的接地电流，常常需要零序电流互感器来取得零序电流。因此，本保护既可用两相电流互感器加零序电流互感器的方式，也可用三相电流互感器的方式。 3.6 负序电流保护
负序电流保护主要针对各种非接地性不对称故障，如：电动机发生某相断相时，负序分量的大小因故障
t80tpI2()1Ip前的负荷率而不同，负荷率大于0.7时，健全相才能引起过电流，因此常规保护不能有效保护不对称故障。动作时间特性有两种时限特性可选择，选择定时限和反时限，极端反时限动作方程为：
其中：tp为时间系数，范围是（0.05~1）
Ip为负序电流整定值 I为故障负序电流
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t为跳闸时间
整定值部分“负序过流反时限时间”为上面表达式中分子(80tp)的乘积值，单位是秒。Ip整定范围为（0.2～1.7Ie），为了保护电动机断相堵转或反相，宜选的定值为1.0Ie。
外部发生短路故障时，电动机的反馈负序电流可能引起负序电流保护误动。根据异步电动机区内、外发生不对称短路时I2/I1的比值不同，当满足下列条件时，闭锁负序电流保护：I2≥1.125I1，其中，I1为正序电流，I2为负序电流。而电动机内部发生短路故障时，本条件不满足，自动解除闭锁，保证了可靠动作。闭锁条件可由控制字投退，如用作同步电动机保护时可将其退出。
当外部保护CT为两相式时，因其将影响内部软件的负序电流计算，需通过接线合成B相电流。 3.7 低电压保护
为了保证安全生产，对不允许自起动的电动机，在电源电压消失或者降低后，低电压保护动作于跳闸，将电动机从电网中自动断开。
当测量线电压U电压都低于定值时，开关或接触器处于合位时，且有下降沿时，低电压保护动作。为
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防止PT断线误切电动机，本保护设置了当单相或两相PT断线时出现的负序电压闭锁低电压保护。 3.8 过负荷保护
过负荷元件监视三相的电流，其动作条件为：MAX(I
)>Ifh且时间延时到；其中Ifh为过负荷电流
定值。由控制字选择决定过负荷动作于跳闸还是仅发告警信号。过负荷跳闸整定时间应按躲过电动机起动时间整定。
注：本装置考虑到过负荷时间一般为长延时，保护出口延时为实际整定时间，但报文中不予体现。 3.9 F-C过流闭锁
对于采用F-C（高压熔断器-接触器）控制的电动机，如果任何一相故障电流超过接触器的遮断电流，保护出口被闭锁，由熔断器切除故障。当熔断器未能及时切除故障，故障电流一直保持时，若本装置其他保护动作延时到达，则其他保护报文仍然发出，但实际上并不出口跳闸。
外部熔断器熔断接点接入装置8X2，装置发出开入DI2告警信号，并可由控制字(KG2.2非电量DI2投退)选择是否跳闸。 3.10 非电量保护元件
提供3路非电量保护（8X1、8X2、8X3）。接收
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到从开关柜来的非电量信号后，如相关非电量控制字投入，则跳开相应开关，进行事件记录，并可通过网络口或现场总线将记录上传至后台计算机。 3.11 PT失压检测
PT回路监视用以检测PT回路单相断线、两相断线和三相失压故障，在下面三个条件之一得到满足的时候，装置报告“PT断线或失压”事件并驱动相应信号节点和LED指示灯。
三相电压均小于8V，某相(a或c相)电流大于0.25A，判为三相失压。
三相电压和大于8V，最小线电压小于16V，判为两相PT断线。
三相电压和大于8V，最大线电压与最小线电压差大于16V，判为单相PT断线。
PT回路监视功能可以由用户选择是否投入。
4 定值及整定说明
4.1 电动机综合保护装置的软压板清单及说明
压板名称 电流速断 过流 零序过流 负序过流 对应功能 电流速断保护功能投退 过流保护功能投退 零序过流保护功能投退 负序过流保护功能投退 欧阳学创编
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过热保护 低电压 过负荷 长起动保护 备用 备用 过热保护保护功能投退 低电压保护功能投退 过负荷功能投退 长起动保护功能投退 备用功能投退 备用功能投退 4.2 数字式电动机综合保护装置整定值清单：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 定值名称 控制字1 控制字2 速断电流高值 速断电流低值 速断时间 过流定值 过流时间 零序电流定值 零序过流时间 负序电流定值 负序过流定时限时间 负序过流反时限时间 过负荷定值 过负荷跳闸延时 过负荷告警延时 低电压定值 低电压时间 过热起动电流 发热时间常数τ 负序电流热效应系数 过热报警系数 散热时间倍数 非电量DI1延时 非电量DI2延时 非电量DI3延时 电动机额定电流 范围 0000～FFFF 0000～FFFF (1～20)Ie (1～20)Ie 0.0～32.00 (0.08～20)Ie 0.2～6000 0.05～5.00 0.1～32.00 0.2～100.0 0.1～32.00 4～80 (0.08～20)Ie 1.0～6000 1.0～6000 2.0～100.0 0.1～32.0 0.2～20 6～3000 3～10 0.3～1.0 1～5倍τ 0.0～100.0 0.0～100.0 0.0～100.0 0.5～20.0 单位 无 无 A A S A S A S A S S A S S V S A S 倍数 S S S A 备注 电机起动过程中动作值 电机起动结束后动作值 采用极端反时限 线电压 一般可取为6 一般可取为70% 一般可取为4.0 欧阳学创编
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序号 27 28 29 30 定值名称 电动机起动时间 F-C闭锁电流定值 测量CT变比（kA/A） PT变比（kV/V） 范围 0.1～32 (1～20)Ie 0.001～10.0 0.01～10.0 单位 S A 无 无 备注 一次测量CT变比/1000 一次PT变比/1000 4.2.1电动机综合保护控制字1定义：
位 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8* D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 置0时的含义 CT额定电流为5A 备用 备用 过负荷投告警 I2≥1.125I1不闭锁负序保护 备用 备用 开关合位用内部HWJ 自起动判别退出 降压起动方式退出 PT断线告警投入 控回断线告警投入 负序保护选定时限方式 零序保护投告警 过热闭锁退出 过热告警退出 置1时的含义 CT额定电流为1A 备用 备用 过负荷投跳闸 I2≥1.125I1闭锁负序保护 备用 备用 开关合位用DI4 自起动判别投入 降压起动方式投入 PT断线告警退出 控回断线告警退出 负序保护选反时限方式 零序保护投跳闸 过热闭锁投入 过热告警投入 注：当不使用本装置的操作机构箱时，且使用了与开关位置相关的保护功能（如低电压）时，KG1.8＝1。 4.2.2 电动机综合保护控制字2定义：
位 D15 D4～14 D3 D2 D1 D0 置0时的含义 马达起动判别投入 备用 非电量DI3(8X3)退出 非电量DI2(8X2)退出 非电量DI1(8X1)退出 F-C过流闭锁退出 置1时的含义 马达起动判别退出 备用 非电量DI3(8X3)投入 非电量DI2(8X2)投入 非电量DI1(8X1)投入 F-C过流闭锁投入 说明：
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1.
CT变比为专用测量变比，整定方法：例，一次侧CT变比为600/5＝120，则整定为120/1000=0.12 ；10kV PT变比10 000/100＝100,则整定为 100/1000=0.10。
2.
以上保护功能中不用功能，只须通过退出相应软压板或控制字即可完全退出。控制字中备用位整定为0。
3.
以上提供的清单为标准配置下的设置，其内容可能会与装置实际显示清单不符，此时均以装置实际显示为准。
5 端子图
6 接线示意图及接线说明
接线说明：测量用电流模拟量由专用测量CT（A、C两相）输入，以保证有足够的精度; 测量用电压与保护电压PT输入共用。当外部保护CT为两相式时，因其将影响内部软件的负序电流计算，需通过接线合成B相电流，接线如下：装置外部Ia接2X1,外部Ic接2X5，外部Ia’、IC’接至2X3,其他电流端子2X2、2X4、2X6则短接。零序电流的接入最好用专用零序电流互感器接入，若无专用零序电流互感器，在保证零序电流能满足小接地系统保护选
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择性要求前提下用三相电流之和即CT的中性线电流。闭锁合闸接点可以根据需要跨接至合闸回路中，接法是：6X.19接至7X.7,6X.20接至6X.9及开关柜KKJ手合输出接点。 7 装置配置表及订货须知
订货时需提供以下技术参数：
额定直流电压（220V、110V）。 额定交流电流、交流电压、系统频率。
跳合闸电流（开关是断路器还是FC接触器） 功能的特殊要求
通讯接口方式及通讯规约。
时间：2021.03.03 创作：欧阳学 欧阳学创编
