KSMC低压马达保护器
产品简介
详细信息
KSMC马达保护器是由我公司设计和研发生产的新一代全功能电动机控制器。保护器基于数字信号处理器（DSP）技术，采用分体式模块化设计结构，产品体积小，结构紧凑，安装方便，在低压控制终端MCC柜和1/4模数及以上各种抽屉柜中可直接安装使用。
保护器符合以下标准中的相关要求：
GB/T14048.1 低压开关设备和控制设备总则
GB14048.4 低压开关设备和控制设备低压机电式接触器和电动机起动器
GB/T17626.2-1998 静电放电抗扰度试验
GB/T17626.3-1998 射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T17626.4-1998 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T17626.5-1999 浪涌（冲击）抗扰度试验
1.2 产品特点
可KSMC马达保护器具有以下特点：
● 采用高可行性工业级DSP，数据采集速度快，测量精度高，运算处理速度快；
● 可以完成一台电动机的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度以及系统频率等各种电气参量的测量；
● 采用分体结构，方便安装、节省空间；
● 三地控制方式更灵活，可以通过硬件软件两种方式实现；
● 支持在线编程（IAP），装置软件需要升级维护时，无需拆卸即可完成；
● 具有完善的自检功能，装置内无可调元件，调试方便；
● 保护控制可逻辑编程，二次设计方便；
● 全中文液晶显示，运行状态由指示灯指示，操作简单方便，人机接口清晰易懂；
● 可选配1～2路RS485通讯口，与其他设备进行联网通信，提供ModBus-RTU通信协议；
● 可选配1～2路4～20mA的模拟量输出，方便与DCS或其他控制系统连接；
● 能够记录发生的100次事件，记录信息掉电不丢失。
2 装置原理描述
2.2 保护功能
保护器通过整定可实现下列保护功能。其中电流、电压的整定值均采用输入马达保护器的实际值。
2.2.1监测电动机停车/起动/运行状态逻辑
电动机额定参数整定：由电动机厂家提供以下参数：电动机额定电流Ie，电动机起动时间t，起动电流倍数K等
保护器监视电动机停车/起动/运行状态采用电流及时间判据。
●当电动机电流小于0.06倍Ie时，判为停车状态；
●当监测电动机电流从小于0.06倍Ie（停车状态）开始上升到1.12倍Ie后再上升时，判为起动状态；
●电流从上限值下降到1.12倍Ie以下后，判为电动机起动完成，此时电动机进入运行状态（大于0.06倍Ie）或停车状态（小于0.06倍Ie）；
● 当监测电动机电流从小于0.06倍Ie（停车状态）开始上，若电动机电流一直0.06倍Ie到1.12倍Ie之间，则经设定的电动机起动时间t之后强制判为运行状态；
● 当马达保护器保护自起动（“失压重起”或“上电自起动”）动作后，若监测电动机电流大于0.06倍Ie并保持1s后，强制判为运行状态。
2.2.2三段电流保护（短路、过载、过负荷保护）
起动时短路、过载保护与运行时短路、过载保护将根据电动机起动或运行状态自动转换。
式中：I为任一相电流上限值
Ip为过载保护的起动电流整定值，该反时限启动电流与定时限过流保护电流定值共用。
τ为时间常数，该时间常数与定时限过流保护时间定值共用。
由上式可知，Ip和τ为常数，而I与t为变数，当I>Ip时，t随I的加大而减小，二者呈反时限特性。反时限曲线见附录。
2.2.3过热保护及闭锁
过热保护作为电动机热过载的主保护及定子绕组或引出线相间短路的后备保护。其动作模型考虑了电动机正序、负序电流所产生的综合热效应及热累积过程，引入的等值发热电流Ieq，其表达式为：
Ieq2 = K1I12 + K2I22
保护动作特性如下：
t = τ / [ （ Ieq/ Ie ） 2 - 1.052 ]
式中：Ieq为电动机运行电流的等效电流；
I1为电动机电流的正序分量；
I2为电动机电流的负序分量；
K1为正序电流发热系数，在起动过程中一般取0.5，运行过程中固定为1；
K2为负序电流发热系数，一般取6，用于模拟增强负序电流的发热效应；
Ie为电动机的额定电流；
τ为电动机发热时间常数。
在电动机起动时，为防止过热保护误动，一般将正序电流发热系数整定在小于1的范围，待电动机起动完成后保护器自动将正序电流发热系数置为1，而不再人为减小正序电流。
过热保护动作后具有闭锁功能。可设定一个延时时间（设定为0时，该功能退出），当过热保护动作后在此延时时间段内禁止电动机再次起动（保护器将起动对应的闭锁出口），延时时间结束后解除本次闭锁。
在闭锁过程中若需要紧急重新起动电动机，可以通过按下保护器的【退出】键强制复归成“冷态”来解除闭锁。
2.2.4负序过流保护
负序电流保护可以作为电动机的不平衡（断相、反相）保护，当发生电动机断相，反相、定子绕组或引出线不对称相间短路、定子绕组匝间短路时，将产生负序电流，而负序电流将在转子中产生2倍工频的电流，使转子发热量大大增加，从而危及电动机的安全运行。
负序过流保护逻辑图如下：
2.2.5堵转保护
保护器设有堵转保护。该保护是反映电动机在运行过程中，由于转子被卡住而引起电流加大导致电动机发热的一种保护。堵转保护逻辑图如下：
2.2.6欠载保护
欠载保护用于反映电动机轻负载运行的情况。保护器通过检测电动机电流来判断其是否低载运行。当电动机电流低于欠载电流定值且高于0.05In，保护器经整定延时发告警信号或出口跳闸。
欠载保护逻辑图如下：
2.2.7电流不平衡保护
电流不平衡保护用于反映电动机三相不平衡运行情况。保护器通过采集三相电流，并计算其不平衡度。当三相电流不平衡度大于设定定值， 保护器经整定延时发告警信号或出口跳闸。
不平衡度定值的表达式为：K = | I@ - Iav | / Iav
式中：K为三相电流的不平衡度；
I@为A、B、C任一相电流；Iav为A、B、C三相电流平均值；注：上式适用于A、B、C三相电流任一大于电动机额定电流定值Ie的情况；当A、B、C三相电流均小于电动机额定电流定值Ie时，上式中的分母按Ie来计算。
电流不平衡保护逻辑图如下：
2.2.8相序保护
采用电流判断，当相序接反后，负序电流会明显加大，正序电流明显减少，因此保护器以负序/（正序+负序）>80%为判据，如果大于80%，保护器出口跳闸。
2.2.9缺相保护
电动机缺相时导致严重的转子发热，从而烧毁电动机。它的动作灵敏度高于过热保护，缺相更是在前期发现了潜在的导致电动机烧毁的故障，很好的提前保护了电机。保护器采用电流判断，防止了靠电压时电压取值地点不准确的问题，缺相保护动作于跳闸。
2.2.10过压保护
保护器的过压保护取母线线电压（避免采用相电压在发生单相接地故障时引起过压保护误动）。任一线电压高于过压定值，且开关处于合位，保护器经整定延时发告警信号或出口跳闸
2.2.11低压保护
保护器的低压保护取母线线电压。当三个线电压全低于低压定值，且开关处于合位时，保护器经整定延时发告警信号或出口跳闸。
2.2.12零序保护
当检测到的自产零序电流大于整定值时，保护器经整定延时发告警信号或出口跳闸。
2.2.13起动时间过长保护
起动时间过长保护逻辑图如下：
其中： Iset取额定电流的起动电流倍数（K*Ie），
t1为整定的电动机起动时间；
t2为起动过长时间定值。
电动机开始起动，经过整定的起动时间t1，其电流值仍大于整定起动电流值，则表明电动机起动时间过长，此次起动未成功，电动机有严重发热的危险，保护器将延时t2跳闸。若经过整定的起动时间后，电流值小于起动电流值，则表明电动机属正常起动，起动成功。
2.2.14失压重起动
失压重起是指当电动机低压跳闸后，若在整定的自起动可用时间（t1）到时电压恢复正常则延时（t2）发电动机合闸命令，重新启动电动机。该功能用于保持在电源短时间内消失后又恢复的情况下的重要电动机重起动。通过设定不同的延时（t2）值，可实现分批重起动。
其他保护跳闸时保护器将闭锁失压重起动。
2.2.15上电自起动
上电自起动功能可实现上保护器重新上电时的电动机重起动。该功能主要用于保护器电源与电动机电源共用的情况。电源短暂失压故障后，电压恢复正常时可根据重要性实现电动机分批自起动，可行的维持系统运行的稳定性和连续性。
设定为“投入”时，保护器重新上电时根据掉电时的状态（电压、电流及开关位置情况），控制是否起动电动机。
若保护器掉电时母线有电压、开关处于合位（若有）且电动机处于运行状态，保护器重新上电时将根据电压、开关位置情况（在整定可用时间内电压恢复正常、主开关（接触器）处于跳位（若有））保护器将经整定延时后重新起动电动机。
若条件不满足则不重新起动电动机。设定为“退出”时，该功能退出。
2.2.16接触器上限分断电流保护
保护器设有接触器上限分断电流功能，该功能针对由接触器控制的电动机回路设置。对于只由断路器控制的回路，注意将该功能设为『退出』。
由于接触器有一定的电流分断能力，当故障电流大于接触器上限分断电流值时应闭锁保护器对应控制接触器输出，而由可编程输出节点2输出接点（控制熔断器或断路器）断开负载电流。
2.3 测量功能
KSMC马达保护器的测量功能包括：实时测量数据、计算量、电度量。
保护器可实时测量本台电动机的各种电气量并在当地进行显示，亦可通过通信接口随时将当地测量参数内容上传。
2.3.1 实时测量/计算量
实时测量参数包括电力参数。测量值都是可用值。电力参数包括：
● A、B、C三相电流及其相角
● A、B、C三相电压及其相角
● AB、BC、CA三线电压及其相角
● 三相总有功功率、总无功功率、总视在功率
● 功率因数及频率
以上测量值均为一次实时可用值。其中各相角均以UA为参考，相角测量未作精度要求，但能显示各输入量的相位关系，可直观的反映现场的接线是否出错。
2.3.2 电度计量（该数据仅供监测，不作为计量收费依据）
电度参数是一个累计值，基本的电度参数包括：
1）有功电度（kwh）
2）无功电度（kvarh）
电能读数是真有效值，所有的电能参数表示三相的总和。电能读数的分辨率为0.1度，上限范围为199999999.9度。超出上限值，积分电能自动归零后继续累加。所有电能参数均为其电能总量（表示输入、输出电度（值）的总和，无论电度是输入或输出，总量电度都将增加）。
通过整定，可将积分电能累加器清零或置数。
2.4模拟量输出功能
通过编程设置可将模拟量（DC 4-20mA）输出设置为与某一被测参数成比例的输出。模拟量输出的上限负载为300Ω。模拟量输出须设置以下3个参数：
1）『输出参数』：表示输出电流成比例的被测参数。可选项为IA、IB、IC 、I、UA、UB、UC、U、UAB、UBC、UCA、P。
2）『输出满刻度』：表示20mA输出相对应的被测参数值，范围是0~1.2倍额定
3）『输出零刻度』：表示4mA输出相对应的被测参数值，范围是（0~1.2）倍额定
额定电流、额定电压可在参数设置中整定，额定功率为额定电压*额定电流/ 。
式中： K1为辅助模拟量输出范围的起点，取4
K2为辅助模拟量输出范围的终点；取20
举例：设置输出参数为IB，额定电流为5A。输出满刻度为1.20倍额定，输出零刻度为0。则当IB为5.00A时，保护器将从对应端子上输出17.3mA的直流电流。
2.5 开关量采集功能
保护器能够采集10路开关量输入。保护器的开关量采集电路采取了严格的防雷、防瞬变电磁干扰措施，保持了遥信采集的高可行性。开入回路中采用有源方式输入（工作电压由外部提供），工作电压可以选择为DC220V/110V/48V/24V、AC220V/110V等（特殊电压可由用户特别提出）。此时公共端接负（或零线），相应的开入端子接正（或火线）。
在显示模块可以查看到各路开入的实时状态， 亦可通过通信接口上传。
开关量变位可以记录下来，在显示器的事件记录菜单中可以查看到变位时的状态、时间。
2.6 继电器输出功能
保护器有8个继电器输出，其中有三输出共用一个公共端，其余五个继电器采用空接点形式输出。两个可编程继电器的输出方式（电平和脉冲/脉宽可设置）可编程设置。继电器的用途可根据用户需要编程设置。
界面中的『短脉冲』表示继电器的动作3秒后自动返回；『长脉冲』表示继电器动作后30秒后自动返回。
2.7 通讯功能
保护器可提供两个通讯接口。两个通信口均为RS485通讯方式，通信规约标准的MODBUS-RTU协议。
两个通信口相互独立，可以与两个独立的后台系统同时通信，实现完整的双网通信。
通过通讯电缆将通信口与一台PC机连接，通过在PC机上运行的专用调试软件，用户可以监视保护器的运行状况及各种实时数据，也可以修改保护器的各种参数或控制继电器的输出，甚至可以获得保护器的一些高应用功能。
2.8 装置自检告警功能
保护器检测到自身的下列硬件故障时，发出运行异常信号并报警，并同时闭锁保护出口。
硬件故障包括：RAM、NVRAM、定值出错时等。
2.9 事件记录功能计算到1ms的事件记录，其中显示NO.00为近期一次事件记录。总事件超出100个，则产生的事件记录将被新近产生的事件记录覆盖。保护器掉电后事件记录仍可保存。
事件记录主要内容有：
保护动作类型及动作参数；
装置告警情况；
遥信变位；
控制监视（如“手动起动/停车”操作等）
3、技术参数
3.1 环境条件
● 工作温度： -20℃～+55℃
● 贮存温度： -25℃～+70℃
● 相对湿度： 上限相对湿度为95%且表面无凝露
● 海拔高度： 可达3000m
3.2 绝缘性能
● 绝缘电阻： 电源回路、交流回路、开出回路、开入回路、外壳相互之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各回路绝缘电阻不小于100MΩ
● 介质强度： 在正常试验大气条件下，电源回路、交流回路、开出回路、外壳相互之间能承受频率50Hz，电压2kV，历时1分钟的工频耐压试验而无闪络击穿现象
● 冲击电压： 在正常试验大气条件下，电源回路、交流回路、开出回路、外壳相互之间能承受1.2/50?s的标准雷电波短时冲击电压试验，开路试验电压4kV
● 湿热性能： 耐湿热性能符合GB7261
3.3 电磁兼容性
● 脉冲群干扰： 能承受GB/T14598.13（idt IEC60255-22-1）规定的1MHz 和100kHz 脉冲群干扰试验（半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV）。
● 静电放电干扰： 能承受GB/T 14598.14（idt IEC60255-22-2）规定的Ⅳ级（接触放电8kV）静电放电干扰试验。
● 辐射电磁场干扰： 能承受GB/T 14598.9 （idt IEC60255-22-3）规定的Ⅲ级（10V/m）的辐射电磁场干扰试验。
● 快速瞬变干扰： 能承受GB/T 14598.10（idt IEC60255-22-4）规定的Ⅳ级的快速瞬变干扰试验。
3.4 额定参数
● 工作电源： DC 110V～340V或AC 85～264V两用
● 开入电源： DC220V/110V/48/24V、AC220V/110V（订货注明）
● 交流电流： 5A或1A（用户配置一次CT）；或同电动机一次额定电流（用户未配置一次CT且电动机额定电流不大于225A）
● 交流电压： 100/ V或100V、380/ V或380V（订货注明）
● 额定频率： 50Hz 或 60Hz（订货注明）
3.5 主要技术指标
3.5.1 功率消耗：
● 装置电源： 正常工作不大于3W,动作时不大于8W
● 交流电压回路： 不大于0.2VA/相
● 交流电流回路： 不大于0.5VA/相
3.5.2 采样回路工作范围：
● 电压： （0.05～1.2）Un
● 保护电流： （0.1～10.0）In
● 测量电流： （0.05～2.0）In
● 频率： 45～55Hz （额定50Hz时）
55～65Hz （额定60Hz时）
3.5.3 保护动作值误差
● 电流动作值： 不超过±5％
● 电压动作值： 不超过±2.5％
● 延时动作值： 不超过±40ms 或3％
● 事件记录分辨率： ≤ 1ms
3.5.4 测量精度
● 电流、电压： 0.2级（额定）
● 功率： 0.5级（额定）
● 频率： 不超过±0.02Hz
● 积分电度： 1.0级（额定）
3.5.5 过载能力
● 交流电流回路： 2倍额定电流下连续工作
20倍额定电流下允许10s
40倍额定电流下允许2s
● 交流电压回路： 1.5倍额定电压下连续工作
3.6 机械性能
● 振动： 装置能承受GB/T 11287（idt IEC60255-21-1）规定的I 级振动响应和振动耐受试验。
● 冲击和碰撞： 装置能承受GB/T 14537（idt IEC60255-21-2）规定的I 级冲击响应和冲击耐受试验，以及I 级碰撞试验。
3.7 安装方式
● 保护器主机： 标准35mm导轨或直接螺丝固定
● 显示器： 嵌入式安装
● CT模块： 标准35mm导轨或直接螺丝固定
3.8 CT模块
保护器带有配套分体式CT模块，该模块通过专用电缆与主机的互感器接口连接。CT模块采用直接穿心方式引入电流。安装时应特别注意穿心电缆电流方向与模块上标示方向一致。
CT模块对应电动机额定功率（额定电流）大小有以下规格：
电流互感器配置
电动机额定功率
额定电流规格
适用额定电流范围