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水泥厂电动机控制保护电器及导线的选用

北京思瑞科技有限公司整理

  通过对十几家水泥企业电动机烧损事故的调查,发现大多数电动机故障损坏是由于对其控制电器和保护电器选用不当造成的。
  结合水泥厂的生产特点、环境条件,针对电动机配用断路器、熔断器、接触器、微机型电动机保护控制器及导线选用速查表的使用方法和注意事项,进行了整理,供大家参考。
1电动机配用电器设备速查表
  
电动机配用断路器、熔断器、接触器、MPU300微机型电动机保护控制器及导线选用速查表如下。

Y系列电动机功率/kW

额定电流/A

配用断路器

配用熔断器

配用接触器

配用MPU300(微机型电动机保护控制器)

配用导线截面/mm2

2极

4极

6极

8极

型 号

热脱扣器额定电流/A

型 号

熔体电流/A

型 号

电流调节范围/A

0.75

1.8

2

2.3

DZ5-20

3

RL1-15

6

GJ20-6.3

MPU300-006-3-S

1.6~6.3

1.5

1.1

2.5

2.7

3.2

DZ5-20

3/4.5

RL1-15

10

GJ20-6.3

MPU300-006-3-S

1.6~6.3

1.5

1.5

3.4

3.7

4

DZ5-20

4.5

RL1-15

10

GJ20-6.3

MPU300-006-3-S

1.6~6.3

1.5

2.2

4.7

5

5.6

5.8

DZ5-20

6.5

RL1-15

15

GJ20-10

MPU300-006-3-S

1.6~6.3

1.5

3.0

6.4

6.8

7.2

7.7

DZ5-20

6.5/10

RL1-60

20

GJ20-10

MPU300-025-3-S

6.3~25

1.5

4.0

8.2

8.8

9.4

9.9

DZ5-20

10

RL1-60

25

GJ20-16

MPU300-025-3-S

6.3~25

1.5

5.5

11.1

11.6

12.6

13.3

DZ5-20

15

RL1-60

35

GJ20-16

MPU300-025-3-S

6.3~25

2.5

7.5

15

15.4

17

17.7

DZ5-20

15/20

RL1-60

50

GJ20-25

MPU300-025-3-S

6.3~25

4

11

21.8

22.6

24.6

25.1

DZ5-50

25

RL1-60

60

GJ20-40

MPU300-025-3-S

6.3~25

6

15

29.4

30.3

31.4

34.1

DZ5-50

30/40

RL1-100

80

GJ20-40

MPU300-100-3-S

25~100

10

18.5

35.5

35.9

37.7

41.3

DZ5-50

40/50

RL1-100

100

GJ20-63

MPU300-100-3-S

25~100

16

22

42.2

42.5

44.6

47.6

DZ5-50

50

RL1-200

150

GJ20-63

MPU300-100-3-S

25~100

16

30

56.9

56.8

59.5

63

DZ15-63

63

RL1-200

200

GJ20-100

MPU300-100-3-S

25~100

25

37

69.8

70.4

72

78.2

DZ15-100

80

RT0-400

250

GJ20-100

MPU300-100-3-S

25~100

35

45

84

84.2

85.4

93.2

DZ15-100

100

RT0-400

300

GJ20-100

MPU300-100-3-S

25~100

50

55

102.6

102.5

104.4

109

DZ20-160

125

RT0-400

400

GJ20-160

MPU300-006-3-S

外配CT200/5

70

75

140

139.7

142

148

DZ20-160

160

RT0-600

450

GJ20-160

MPU300-006-3-S

外配CT250/5

95

90

167

164

167

175

DZ20-200

180

RT0-600

550

GJ20-250

MPU300-006-3-S

外配CT250/5

120

有关使用速查表的几项说明

  1)表中所列电动机为Y系列380V 50Hz三相异步电动机,对于其他系列电动机,只要额定电压和频率相符,额定电流相接近,也可参考使用。
   2)选用的BV型铜芯塑料线截面,是以水泥厂供用电距离在200m及以下,年运行时间7000~8000h,以降低线路损耗节电效益显著等条件考虑的。
   如果供电距离大于200m,则需要按常规的导线选用设计条件(如发热条件、电压损耗条件、经济电流密度、机械强度),另行设计计算。
   如果采用BLV型塑料铝芯线,其规格要降一级选用。即2.5mm2铝芯线可代替1.5mm2铜芯线,4mm2铝芯线可代替2.5mm2铜芯线……,其他依此类推。
   3)表中所列的控制保护电器,也可用同等规格的其他型号产品替代,但是不可选用已被国家明令淘汰的落后产品,如DZ10型塑壳断路器、CJ10型交流接触器、JR16型热继电器等。
   4)表中所列为微机型电动机保护控制器选配按北京思瑞科技有限公司MPU300型号选择,如果选用其他公司相关产品,选型原则相似。
   例如所选微机型电动机保护控制器型号为MPU300-025-3-S,表示:测量电动机的额定电流范围在6.3~25A(-025),具有启动超时保护、过载保护、断相保护、接地保护、过流(堵转)保护、短路保护、电流不平衡保护等七种基本保护(-S)。

2电动机配用断路器的选择
   低压断路器又称自动开关或自动空气开关,一般分为塑料外壳式(又称装置式)和框架式(又称万能式)两大类。
   在水泥厂,380V 245kW及以下的电动机多选用塑壳断路器。
   断路器按用途可分为保护配电线路用、保护电动机用、保护照明线路用和漏电保护用等。常用的有DZ5、DZ15、DZ20、DW15、DW17型等系列产品。
2.1电动机保护用断路器脱扣器整定电流
   (1) 长延时电流(即热脱扣器)整定值,按电动机额定电流整定。
   (2) 瞬时整定电流:对于保护笼型电动机的断路器,瞬时整定电流等于(8~15)倍电动机额定电流,取决于被保护笼型电动机的型号、容量和起动条件。通常可整定10倍。
对于保护绕线转子电动机的断路器,瞬时整定电流等于(3~6)倍电动机额定电流,取决于被保护绕线转子电动机的型号、容量及起动条件。
   (3) 6倍长延时电流整定值的可返回时间大于或等于电动机的起动时间。按起动负载的轻重,可选用返回时间1s、3s、5s、8s、15s中的某一档。
2.2断路器规格型号的对表速查
   例如一台Y160M-4、11kW电动机,从速查表查得应配用DZ5-50型、热脱扣器额定电流为25A的断路器。
3电动机配用熔断器的选择
   选择熔断器类别及容量时,要根据负载的保护特性、短路电流的大小和使用场合的工作条件。
   大水泥厂,除磨机、破碎机主电机为重载起动外,大多数中小型电动机采用轻载全压或减压起动,起动电流一般为额定电流的5~7倍;电源容量较大,低压配电主变压器1000~400kVA(包括并列运行容量),系统阻抗小,当发生短路故障时,短路电流较大;工作场合如窑、粉磨车间,通风条件差,出窑熟料及出磨水泥温度较高,致使工作环境温度较高。因此,选用熔断器的分断能力和熔体的额定电流,较之一般工业使用要适当加大一点。
   选择熔体额定电流的经验公式。对水泥厂一台380V,90kW及以下的笼型电动机,采用轻载全压起动或减压起动方式,操作频率较低时,熔体额定电流的选择可按3倍电动机额定电流。      
   熔体额定电流的对表速查。根据电动机的容量或额定电流,即可查出其配用熔断器的型号和熔体的额定电流。
   例如一台Y112M-2、4kW电动机,按经验公式得8.2A×3=24.6A,从速查表查得应配用RL1-60型熔断器,熔体额定电流为25A。
   若实际使用的电动机起动频繁,或者起动时间长,可适当加大一点,但又不宜过大。总之要达到在电动机起动时,熔体不被熔断;在发生短路故障时,熔体必须可靠熔断,切断电源,达到短路保护的目的。
4电动机配用接触器的选择
   (1) 按使用类别选用。根据国家规定的低压电器的使用类别及其代号:AC-1、AC-2、AC-3、AC-4。首先要分析接触器所控制负载的工作类别是轻任务、一般任务还是重任务等。结合中小水泥厂的生产实际,90kW及以下的笼型电动机占全厂电机总数的90%以上,基本属于按AC-3使用类别选用。
   (2) 确定容量等级。接触器的容量即主触头在额定电压等技术条件下,其额定电流的确定,应注意如下三点:
   工作制及工作频率的影响。选用接触器时,应注意其控制对象是长期工作制,还是重复短时工作制。在操作频率高时,还必须考虑电弧能量的影响。在水泥厂,属于长期工作制,但操作频率不高,应尽可能选用银、银合金或镶银触头的接触器,如CJ20型系列产品。
   环境条件的影响。当接触器安装于密闭的箱中或当环境温度高于规定条件时,应当降容使用。在水泥厂,生产流程的环境是比较恶劣的,粉尘污染严重,通风条件差,工作场所温度较高。因此,对接触器的选择宜采取降容使用的技术措施。
   工作电压与容量的关系。接触器在不同工作电压时,其工作电流一般可按功率相等原则来换算。常用的交流接触器工作电压有:220V、380V、660V、1140V、6000V。在水泥厂,低压多选用380V,高压多选用6000V。
   例如一台Y180L-4,22kW电动机,从速查表查得应配用GJ20-63型接触器。该电机额定电流42.5A,接触器额定电流63A,按一般 AC-3工作类别,该接触器可控制380V电动机功率为30kW,现在控制380V22kW电动机,属于降容使用,考虑水泥厂生产时间及环境等特点,符合选用要求。

5微机型电动机保护控制器选型
   根据电动机的容量或额定电流,即可查出其配用的微机型电动机保护控制器规格型号。
   例如:一台Y180M-4,18.5kW电动机,从速查表查得应配用MPU300-100-3-S微机型电动机保护控制器,电动机额定电流35.9A,在微机型电动机保护控制器的电流调节范围以内,符合选用要求。
   有关MPU300装置保护、测量、通讯、控制功能,用户可据需要任意组合。具体配置参考下表

产品型号

电流编码

电压编码

通讯协议

保护功能

模拟量输出

辅助功能

说明

MPU300

-002

额定电流为2A

-005

额定电流为5A

-006

额定电流为6.3A

-025

额定电流为25A

-100

额定电流为100A

-0

无电压测量功能

-3

额定测量电压为380V

-6

额定测量电压为660V

- N

无通讯功能

- M

MODBUS通讯协议

- P

PROFIBUS通讯模块

- S

基本保护

- L

增加欠载保护

- V

增加电压保护

- T

增加温度保护

- E

增加tE时间保护

- C

漏电保护(需配漏电互感器)

-N

无4 – 20mA模拟量输出

- A

4 – 20mA模拟量输出

-F

故障事件记录

-I

统计信息记录

-R

欠压重启动

-O

抗晃电电源模块

MDU300

-1

参数查询,启停控制,保护整定,8路扩展DI

-2

参数查询,启停控制,保护整定

-3

参数查询,启停控制

6 CT选型     
  
需要注意的是,MPU300系列对于电动机额定电流在100A以内的不需外配CT,当电动机额定电流大于100A时,需外配CT,外配CT的二次侧再穿过MPU300装置,外配CT应为保护级CT,过载能力为10倍。

7 电动机配用导线的选择
   速查表中所列导线基于以下条件:BV型铜芯塑料线穿钢管的敷设方式;环境温度40℃;0.75~22kW电动机按轻载全压不频繁起动,30kW及以上电动机按轻载降压不频繁起动;4根导线穿钢管方式。

  1.5mm2的铜芯塑料线,能配4kW及以下电动机。
   2.5mm2可配5.5kW。
   4mm2的铜芯塑料线可配8kW电动机。
   6mm2的可配12kW,选相近规格即配11kW电动机。
   10mm2可配 16kW,选相近规格即配15kW电动机。
   16mm2可配22kW电动机。这中间有18.5kW电动机,亦选16mm2的铜芯塑料线。
   25mm2可配30kW的电动机。
   35mm2可配40kW,选相近规格即配37kW电动机。
   50mm2可配制45kW电动机。
   70mm2可配60kW,选相近规格即配备55kW电动机。
   95mm2可配80kW,选相近规格即配75kW电动机。
   120mm2的铜芯塑料线可配100kW电动机,选相规格即90kW电动机。
   根据电动机的容量或额定电流,即可查出其配用导线的规格型号。例如一台Y180L-4、22kW电动机,从速查表查得应配BV型16mm2的铜芯塑料线。
   注意,速查表中所列导线基于以下条件:BV型铜芯塑料线穿钢管的敷设方式;环境温度40℃;0.75~22kW电动机按轻载全压不频繁起动,30kW及以上电动机按轻载降压不频繁起动;4根导线穿钢管方式。
   另外,选用的BV型铜芯塑料线截面,是以水泥厂供用电距离在200m及以下,年运行时间7000~8000h,以降低线路损耗节电效益显著等条件考虑的。
   如果供电距离大于200m,则需要按常规的导线选用设计条件(如发热条件、电压损耗条件、经济电流密度、机械强度),另行设计计算。
   如果采用BLV型塑料铝芯线,其规格要降一级选用。即2.5mm2铝芯线可代替1.5mm2铜芯线,4mm2铝芯线可代替2.5mm2铜芯线……,其他依此类推。

参考文献

1 刘介才.工厂供电简明设计手册.北京:机械工业出版社,1993
2 李西平.电工基础与供电计算口诀.北京:机械工业出版社,1992
3 朱建德,潘品英.实践电工手册.北京:机械工业出版社,1998
4 郑铭芳.低压电器选用维修手册.北京:机械工业出版社,1995
5 刘光源.实用维修电工手册.上海:上海科学技术出版社,1993
6 周希章.电气维修实用技术手册.北京:海军出版社,1998
7 邢玉龙等.《水泥厂电动机控制保护电器及导线的选用》.中国水泥技术网

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