杨文君
哈尔滨和泰电力设备有限公司，黑龙江，哈尔滨市，150090
摘要：破碎机广泛应用于各工业领域的散料处理系统中，属于重载、冲击、工况复杂的设备。因破碎机的工况特殊而且复杂，因此对破碎机配套高压电动机的继电保护合理的设定，可有效保护高压电动机及破碎机，对安全稳定的生产至关重要。本文重点介绍破碎机的高压电动机继电保护的设定方法，以及其运维方面的分析说明。
关键词：破碎机；高压电机；继电保护的设定；运维；
中图分类号：TM81 文献标识码: A 文章编号：
1.引言
随着工业发展，破碎机的处理量要求不断增加，因此现有多采用高压电动机作为驱动设备。而继电保护是对高压电机发生故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障隔离、切除的一种重要措施。因破碎机属于重载冲击且工况复杂的设备，若继电保护不适宜或不正确，造成高压电动机频繁跳闸或电机烧毁或损坏破碎设备。因此，继电保护的设定值的合理性是至关重要。
破碎机的高压电动机应装设相应的保护装置：定子绕组相间短路、定子绕组单相接地、定子绕组过负荷、定子绕组低电压、相电流不平衡及断相等[1]。高压电动机宜分三段保护，速断、定时、反时限等，保护需无死区，且继电保护需满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性。因现有破碎机驱动高压电动机功率常在200KW—1250KW范围内，因此本文针对此范围的继电保护中的电流速断保护、负序电流保护的设定及运维方面进行说明。
2.继电保护的设定
2.1启动时间过长保护
破碎机属于重载设备，转动惯量大，启动静阻转矩大，启动时间相对长。
电动机的最大相电流计时范围，从零开始超开始计时，直到电流下降到为止，式中---电动机额定电流(下同)。当这段时间超过整定电动机启动时间时，保护动作跳闸；电动机启动结束，电动机启动时间过长保护则结束。对破碎机整定电动机启动时间通常设。
2.2电流的速断保护
速断保护的整定，需设两段速断保护电流，即可躲过全压启动时电动机的最大启动电流整定，又可保证电动机回路的速动性良好。若只设一段速断保护，会使破碎机在运行过程中，导致电机的回路过流不及时跳闸，电流持续增加，随着时间推移，会导致电机产生足够的热量烧毁电机的转子及定子的绕组。
投入速断保护电流1，启动结束后，投入速断保护电流2，有效防止启动过程中因启动电流过大而引起误动作，同时还能保证运行中保护有较高的灵敏度。[2,3]
堵转保护、过流保护在电动机启动过程中自动退出。
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2.3负序电流保护
电动机三相电流有较大不对称时，会出现较大的负序电流，负序电流将转子中产生2倍工频的电流，使转子附加发热大大增加，危及电动机安全运行。设有负序定时限过流保护和负序反时限过流保护，为反相、断相、匝间短路及较严重的电压不对称等异常运行状况提供保护。为避免断路器合闸时三相不同步可能引起保护误动，延时整定值不小于0.2s.
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2.4接地保护（采用零序保护）
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2.5低压保护[3]
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2.6堵转保护[3]
堵转电流按躲过最大负荷电流整定，
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，式中：Ief——最大过负荷电流；Kef——过负荷系数，取1.3-1.5；堵转延时推荐1s。
2.7过热保护
过热保护主要为了防止电动机过热，而设置的一个模拟电动机发热的模型，综合计及电动机正序电流和负序电流的热效应，保护动作方程：
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式中：In——电动机额定电流，A；正序电流发热系数k1，防止启动过程中电动机过负荷保护动作，防止正常启动中保护误动，k1取0.5；在整定的启动时间后，k1取1；负序电流发热系数k2，一般电动机的负序阻抗与正序阻抗之比为6，k2取6；[2,3]
发热时间常数，
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式中：Qn——电动机额定连续运行时的稳定温长，一般取50K；Q0——电动机启动温升，一般取55K；Kst——启动电流倍数；tst——电动机启动时间，s;动作时间取1.2倍于实际启动时间。热报警系数取跳闸值的70%-80%。[2]
3.高压电动机的系统配套及运维
3.1保证配电系统的电能质量
配电系统的电能质量，在高压电动机所在配电系统，出现电压偏差、三相电压不平衡、电压波动与闪变、电压暂降与短时中断，暂时过电压、瞬态过电压、电源过远及中间元件接触面过小等问题。对破碎机电动机均有影响。
破碎物料类别、物料粒径、工艺处理量、含水量、物料的湿粘性等均需与原设备相匹配。
配电系统应设有记录功能，不仅要有实时记录，还需设存贮记录的功能，方便故障分析。
配套破碎机的监控系统，因破碎机运行工况复杂，破碎机及其配套电动机宜配置振动、轴承及绕组温升监控系统，能及时监控到破碎机振动、轴承温升及电机轴承温升、绕组温升等问题，对监测点进行连续监控、显示、报警，并向程控输出有关信号。监控系统超标，发出声光报警和连锁停机信号，可有效地对破碎机及配套电机起到保护作用。
3.2尽可能减少高压电动机的启动频次
因破碎机启动时间相对长，启动过程中端环电流迅速达到最大，端环产生径向位移，由于电流的集肤效应，较大的启动电流将集中在槽口处，在转动情况下，受膨胀力、离心力、电磁径向力的作用，使转子的笼条弯曲变形。由于笼条受交变力的应力的作用，反复弯曲，金属疲劳。启动愈时间长，启动电流愈大，笼条弯曲愈严重。若高压电动机频繁启动，会导致定子线圈加速老化，转子的笼条加速疲劳，最终表现为电动机定子线圈的局部接地、线间短路或匝间短路、引线、连线烧断，转子断笼条和转子熔铝。
因此，科学合理地倒换和使用破碎机的高压电动机，尽量减少高压电动机的启动次数，特别是热启动情况，间隔时间宜在3h以上。
3.3高压电动机的维护及检修
高压电动机运行中，若有故障时需查明原因，且不可强行启动，避免出现电机烧毁现象。定期启动高压电动机的加热器，避免高压电动机内部潮湿。线路电缆受损，继电器接线牢固等问题均需要检验。
高压电动机在长期运行中，定子线圈受电动力的作用而导致松动磨损，使定子线圈发生绝缘脆化，端部连线、三相引出绝缘发生龟裂等现象。因此检修除机械部分检查，及绕组绝缘状况除表面观察外，还需对龟裂的引出线及时更换，并加装绝缘套管，对更换后的引出线或端部连线要进行加固，且对定子线圈老化部分要浸环氧树脂漆。清理定子线圈时，要合理使用清洗剂，不能大面积的喷洒、冲刷，需用白布沾清洗剂进行擦试，以防水汽渗透到局部破损的绝缘中，使定子绕组受潮，降低绝缘强度，间接会使电动机烧毁。
高压电动机在长期运行中，转子笼条出现疲劳甚至断裂，将定子线圈扫环，造成电机烧毁或熔铝现象发生。认真检查转子笼条在槽内的紧固情况，松动要采取加固措施，且对发生疲劳的笼条要及时进行更换。
4.结论
本文针对破碎机的高压电动机的保护动作时间、电流倍数、可靠性系数、灵敏度校验等进行说明。整体设定后，也需对该系统做综保试验，确保继保系统可靠性，从而保证破碎设备安全可靠的运行。
本文有一定的实用价值，供广大技术人员参考。
参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.电力装置的继电保护和自动装置设计规范:GB/T 50062-2008 [S]. 北京：中国计划出版社，2009
[2] 刘屏周等.工业与民用供配电设计手册(第四版)[M].北京:中国电力出版社,2017.
[3] 李宁,侯媛彬,赵建文.火力安全发电关键设备故障诊断[M].西安:机西安电子科技大学出版社,2013.