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安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801
1前言
高炉炉前吊车是高炉系统的重要设备。在高炉炉前吊车上，各机构电动机的保护通常采用过流继电器。过流继电器的特点是阻抗小、导线粗、匝数少，使用时将其串联在电动机的供电线路中。当电动机的电流大于2.25倍额定电流时，过流继电器作为瞬动元件，将在很短的时间内做出反应，切断电流，使电动机停止运行，达到保护电动机的目的。但是由于过流继电器参数设置不准确，动作时间受温度变化影响较大，不能适应经常变化的运行状态。往往对于电动机过流不能作出及时反应，导致处于过载工作状态下的大车走行电动机频繁烧损。鉴于普通型过流继电器不能有效保护电动机，为解决高炉炉前吊车大车走行电动机频繁烧损的问题，决定采用新型电动机保护器对炉前吊车大车走行电动机实现有效的保护控制。
2电动机保护器简介
电动机保护器系列产品较多，根据高炉炉前吊车常常处在高温、粉尘、强振动的工况下，选用HHD系列数显智能型电动机保护器对大车电动机进行保护，这种保护器具有对现场工作条件要求不苛刻、操作控制简单、现场安装接线和替换方便的特点。HHD系列电动机保护器内部元器件组成如图1所示。
图1电动机保护器内部元器件组成
HHD数显智能型电动机保护器的检测原理是通过电磁感应元件采集流经电动机的电流信号，经内部的电子线路或集成电路，根据电动机的额定电流整定值来进行处理，保证电动机在故障电流情况下受到保护。
HHD数显智能型电动机保护器具有多种保护功能，能够对超时启动、过流、欠流、断相、堵转、短路、过压、欠压、漏电(接地)、三相电流不平衡、过热、轴承磨损、定转子偏心、外部故障等予以报警，还有故障电流锁存及面板显示、复位功能。它能够区分电动机的起动时间和保护器的动作时间，保护输出按反时限特性动作，其保护反时限特性，如图2所示。
图2电动机保护器的反时限特性
3电动机保护器工作原理
安科瑞电动机保护器对高炉前吊车大车电动机进行保护控制的应用电路如图1所示。原吊车大车电路并未改变，根据保护器的外部端子及穿心式电流互感器的使用方法，连接至原电路即可。
3.1大车主回路控制
如图3所示，两台型号与参数*相同的大车走行电动机，通过凸轮控制器QM对其进行控制和调整。三相电源经开关Qs、线路接触器KM主触头、QM方向主触头和过流继电器FA的线圈送至大车电动机定子，在过流继电器与电动机定子之间，线缆穿过保护器的穿心互感器孔洞，以便保护器对电动机电流进行检测。走行电动机配置的二次侧电阻将电动机起动和调整过程中的电流限定在额定电流的2～2.5倍。保护器在投入工作前设定走行电动机的额定电流值，因此，对大于电动机额定电流的电流值虽表现为故障显示灯频繁闪烁，但并不会有动作输出，只有在规定的不同时间段内，若实际电流值仍等于或大于其额定电流值整定倍数时，保护器才判断为堵转或过载，并使输出断电器动作，使电动机停止运行，对于主电路中出现的单相故障，保护器则会瞬时输出动作。
图3电动机保护器用于吊车大车走行电动机保护的应用电路示意
3.2保护器输出接点控制
在图3中，各部份保护点均以单点来表示，如各系统(小车、小钩、大车、大钩)零位保护触点QM、过流继电器FA及自锁保护回路。当急停开关sB、吊车零位控制保护点QM及各过流继电器FA在闭合位置时，启动条件满足，这时只要按下按钮sB后，接触器KM得电，其主触头接通主回路控制电路。保护器的输出接点串联至回路中的公共部份，一旦保护器控制其分断后，KM失电，分断三相电源，吊车大车电动机及其它机构电动机均停止运行。
3.3故障复位
通常因故障保护器动作切断电源后要进行复位，保护器复位操作可由面板上的复位按钮切断电源来进行。保护器输入端子1，2端接至主电路电源开关Qs下部的u，V两相，由此获得保护器的工作电源。当保护器锁定故障并使KM跳闸后，操作人员通过保护器的故障指示来分析故障原因，如可复位则将Qs按下再合上即完成复位操作。显然这比用复位按钮复位所花时间要长，但重要的是在这个时间里可了解到产生故障的更多信息，为复位后可能再次出现同样的故障做好处理准备。
4应用效果
4.1大车电动机的综合保护功能得到扩展
新型电动机保护器功能齐全，对大车电动机在一般情况下出现的过载、堵转及断相的大电流能够准确、及时的做出反应。在实际应用中，其保护功能得到扩展。
4.1.1防止双电动机同时烧损
吊车大车是双电动机驱动系统，当双电动机中一台由于两相断相或内部绕组瞬时全部烧断损坏后继续使用，则大车处于单电动机运行状态，这台电动机长时间通过过载电流，造成电动机绝缘老化，严重时会烧毁。而应用新型电动机保护器后，如果出现上述情况，那么仍继续工作的故障电动机相对应的保护器会及时作出反应并频繁跳闸，引起操作人员的注意并通知维检人员将故障点及时排除，避免两台大车电动机相继烧损。
4.1.2避免其它机构电动机因电源缺相故障而损坏
电源线路缺相对电动机造成的损坏严重，尤其是在电动机处于满载工作状况下。高炉炉前吊车总电源由导电轨道与滑板引入，工作中时常出现两者之间接触不良而发生短时缺相或欠压故障，这时电动机保护器也会瞬时动作跳闸，使吊车上其它机构的电动机及时的停止运行而得到保护。
4．2提高检修质量和降低劳动强度
高炉炉前工序较为紧凑，吊车停机检修的时间有限，检修工作人员大部份是在吊车工作间隙时维修处理损坏的元器件或线缆，这就难免在检修过程中，存在线头螺栓没有拧紧、触头安装不符合标准等隐患，更为严重的是会造成元器件再次损坏。应用电动机保护器后，由于其控制精度较高，一旦电路存在问题就会使保护器投入运行。后频繁跳闸，这就提示工作人员及时发现问题并予以解决，而且在今后的工作中更为细心，提高了作业中的检修质量。而在检修作业结束后的试车中，机电工作人员只需依据保护器显示窗内监测的实际动态电流值的大小，便可初步判断检修部位是否恢复正常，如电动机更换作业后，电动机旋转方向的判断以及电动机传动机构是否还存在卡阻等都可以根据保护器显示窗内实际动态电流值的大小来判断，这样就避免了因盲目的排查故障而造成的劳动强度增量。
4．3减少设备巡检人员工作中的危险性
炉前吊车作业环境十分复杂，经常出现铁口大喷或铁水沟铁水飞溅，使出铁场上部空间温度瞬时升至100℃以上，并且由于烟尘笼罩可视距离很近，因此，设备点检人员在出铁场上空吊车上进行检查工作危险性很大。以往点检人员如要了解电动机的运行情况或电路工作状态，须在吊车运行时在吊车大梁平台上用钳形表对线缆各部进行电流测量，有时为查找软性故障甚至还会长时间“跟车”监测，这就增加了危险性。而应用电动机保护器后，点检人员就可在操作室内得到很多电动机运行信息，尤其通过保护器显示窗内直观的动态电流监测使巡检工作变得快捷而准确，并且保护器对故障类型的分类显示使查找电路中存在的隐性故障更为容易。
5 安科瑞ARD系列智能电动机保护器介绍与综合选型
5.1 产品简介
ARD该系列低压电动机保护器，具有过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转等保护功能。可与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元，具有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。应用范围：可广泛应用于煤矿、石化、冶炼、电力、建筑等行业的配电领域。
5.2 产品选型
6结语
数显智能电动机保护器作为一种新技术在工作环境恶劣的炉前吊车上使用。该保护器从应用至今，其良好的保护特性对于保护电动机起到了显著作用，使大车电动机在相同时间段内烧损的台数同比由45台降至8台。
通过安科瑞数显智能电动机保护器的应用，积累了此类电子器件在炉前吊车上安装、调试和维护的宝贵经验，为今后在炉前吊车上应用成套大型电子控制装置提供了可靠的依据。
【参考文献】
[1] 安科瑞企业微电网设计与应用手册2019.11
[2] 王兰君，张景皓，黄海平.新编电工实用线路200例.北京:人民邮电出版社
[3] 唐炜,周章金,邱斌.电动机保护器在高炉吊车电动机上的应用
